Medan Magnet

Medan MagnetMedan Magnet

Tidak ada kutub magnet tunggal (atau muatan magnet). Muatan listrik dapat dipisahkan, tetapi kutub magnet selalu berpasangan – satu utara dan satu selatan.

Kutub berlawanan (N dan S) tarik-menarik dan kutub sejenis (N dan N, atau S danS) tolak menolak.

Magnet batang ini akan tetap "permanent" sampai sesuatu terjadi untuk menghilangkan hubungan atom magnetdalam batang seperti iron, nickel, atau cobalt.

Magnet Batang Magnet Batang (magnet tetap)(magnet tetap)

Medan Magnet BumiMedan Magnet Bumi

Medan magnet bumi terbentuk dari

batang magnet sangat besar, tetapi

dengan kutub selatan terletak

dekat kutub utara bumi

(dekat Canada).Garis medan magnet keluar bumidekat Antarctica dan masuk dekat Canada.

Kompas dekat kawat berarus

Hubungan antara arus listrik dan medan magnet pertama diketahui ketikatimbul arus pada kawat dekat kompas bermagnet berpengaruh pada arah jarum kompas.

Sekarang kita tahu arus dapat mempengaruhi medan magnet, seperti halnya muatan listrik mempengaruhi medan listrik.

Aksi gaya magnet pada muatan bergerak

Arah dari cross product dapat diperoleh dengan

right-hand rule: JARI-JARI pada tangan kanan searah dengan vektor (v) PERTAMA dalam cross product, kemudian atur pergelangan kita sehingga kita dapat membengkokkan jari-jari kita (pada tulang!) menuju arah dari vektor kedua (B); teruskan arah ibu jari untuk mendapatkan arah gaya.

Garis medan magnet dari:a)magnet tetap,b)kumparan silinder,c)iron-core electromagnet,d)kawat lurus pembawa arus,e)dan penghantar lingkaran pembawa arus.

Fluks MagnetFluks Magnet

Fluks magnet melalui elemen luasan dA didefinisikan sebagai dФ = B dA cos

B = rapat fluks magnet banyaknya garis induksi magnet per satuan luas (W/m2, T, tesla)

Ф = fluks magnet banyaknya garis induksi magnet yang melalui suatu luasan (weber, W)

Orbit partikel bermuatanOrbit partikel bermuatandalam medan magnetdalam medan magnet

Sebuah partikel bermuatan bergerak dalam bidang tegak lurus terhadap medan magnet akan bergerak dalam orbit melingkar dengan gaya magnet bekerja sebagai gaya sentripetal. Arah gaya ditentukan dengan right-hand rule.

Dengan menghitung gaya sentripetal dengan gaya magnet dan menyelesaikannya untuk R radius lintasan melingkar,

mv2 / R = q v B

dan

R = m v / q B

Sabuk radiasi Van Allen Sabuk radiasi Van Allen di sekitar di sekitar BumiBumi

Permukaan Bumi dan penghuninya dilindungi dari radiasi kosmisradiasi kosmis (proton berenergi) yang berbahaya dari Matahari oleh medan magnet Bumi.

Dengan menggunakan right-hand rule kita dapat melihat bahwa pertikel muatan positif yang datang dari Matahari akan dibelokkan ke arah lebih utara.

Velocity selectorVelocity selector untuk partikel bermuatan untuk partikel bermuatan

Suatu medan listrik dan medan magnet ditempatkan pada sebelah kanan masing2 dapat berfungsi sbg sebuah "velocity selector." Ketika gaya ke atas = gaya ke bawah (gambar b), muatan akan bergerak dalam garis lurus

(horizontal). Laju dapat diperoleh dari persamaan q v B = q E, atau v= E / B

Mass spectrometerMass spectrometerPartikel bermuatan yang meninggalkan sebuah velocity selector (kecepatan diketahui) dapat dimasukkan ke dalam sebuah chamber dengan medan magnet sebagaimana terlihat.

Dalam orbit melingkar persamaan di atas R = mv / q B

kita dapat mensubstitusikan

v = E / B untuk mendapatkan

R = m E / q B2

di mana kita dapat menyelesaikan utk m / q, mass-to-charge ratio. Dengan mengetahui muatan (keadaan terionisasi) dan radius terukur kita dapat menemukan massa partikel

Gaya pada muatan bergerak Gaya pada muatan bergerak dalam dalam current-carrying conductorcurrent-carrying conductor

Mirip dengan gaya pada muatan bergerak dalam medan B, kita mempunyai konduktor dengan panjang L mengangkut muatan I dalam medan B, gaya yang bekerja pada konduktor:

F = I L x BF = I L x B

Gaya magnet pada Gaya magnet pada straight wire segmentstraight wire segment

Gaya magnet – dengan mengubah arah medan B atau arah arus I akan mengubah arah gaya.

LoudspeakerLoudspeaker

Sinyal (atau voltage) dari sebuah amplifier menyebabkan arus mengalir dalam voice coil yang berada dalam medan B. Arus menghasilkan gaya sepanjang sumbu coil. Jika sinyal berbentuk sinyal AC dengan frekuensi tertentu coil akan bergetar pada frekuensi tersebut menyebabkan speaker cone bergetar dan mengeluarkan sound wave.

Gaya magnet pada Gaya magnet pada current-carrying loopcurrent-carrying loop

Sebuah current-carrying loop dalam medan B menjadi dasar kerja dari motor listrik. Dengan menggunakan right-hand rule kita dapat melihat bahwa gaya bekerja pada kawat akan menyebabkan loop berputar. Dengan mengubah arah arus pada waktu yang tepat akan menyebabkan loop berputar terus pada poros motor.

Momen magnet loopMomen magnet loop

Right-hand rule menentukan arah dari momen magnet sebuah current-carrying loop. Ini juga merupakan arah dari vektor loop area A;

Momen magnet loop :

= I A

Torsi pada Torsi pada solenoidsolenoid dalam medan magnetdalam medan magnet

TORSI

= x B

Dari right-hand rule kita dapat melihat bahwa torsi vektor τ

berarah menuju halaman atau layar. Torsi cenderung memutar

solenoid searah jarum jam.

Loop arus dalam medan Loop arus dalam medan magnet non-uniformmagnet non-uniform

Sumbu magnet batang tegak lurus bidang dari loop dan mengalir melalui pusat loop.

Pada (a) gaya netto pada loop berarah ke kanan dan pada (b) gaya netto pada loop berarah ke kiri.

(Catatan: Ketika μ dan B berarah sama loop ditarik ke arah magnet.)

Momen magnet atomMomen magnet atom

(a) Momen magnet atom berorientasi random dalam unmagnetized iron bar.

(b) Dalam magnetized iron momen magnet atom sejajar. Momen magnetik netto dari batang magnet dari kutub selatan menuju kutub utara (dalam magnet).

(c) Dalam medan magnet torsi pada magnet batang cenderung membuat momen dipole

magnet dengan arah medan B = x B

Magnet batang menarik benda dari Magnet batang menarik benda dari besibesi

Medan B dari magnet batang menyebabkan momen magnetik netto

dalam object.

(Catatan: Ketika μ dan B mempunyai arah yang sama loop

ditarik menuju magnet.)

Motor DCMotor DC

Gunakan torsi ( = x B) atau gaya (F = I L x B) untuk melihat bagaimana loop berarus berputar. Arah arus harus dibalik pada waktu yang tepat untuk menjaga loop berputar kontinyu dalam arah yang sama.

Efek HallEfek Hall

Gaya pada muatan pembawa dalam konduktor dalam medan magnet menimbulkan voltage (Vab) sepanjang lebar konduktor. Polaritas (sign) dari Vab adalah bukti/fakta elektron bergerak dan membawa muatan dalam konduktor. (Proton sifatnya masif dan tetap dalam logam padat.)

Linear motorLinear motor

Gaya (F = I L x B) pada muatan bergerak dalam batang (pink) menyebabkan batang bergerak ke kanan - linear motor! Gunakan right hand rule untuk mendapatkan arah gaya pada muatan bergerak (arus) dalam batang (pink).

Electromagnetic pumpElectromagnetic pump

Arus mengalir vertikal melalui liquid metal menghasilkan gaya (F = I L x B) sepanjang tabung. Muatan (dalam arus) adalah elektron pada atom dari (liquid) metal, sehingga metal menghasilkan gaya F dan liquid metal bergerak.