Medan magnetik

Slide 1Medan Magnet
Apa yang menghasilkan medan magnet ?
Partikel bermuatan yang bergerak : arus listrik elektromagnet
Partikel elementer seperti elektron, yang secara intrinsik menghasilkan medan magnetik di sekitarnya. magnet permanen
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Definisi Medan Listrik
Untuk mendefinisikan medan listrik, dilakukan dengan menempatkan muatan uji qo di suatu titik dan mengukur gaya listrik yang bekerja pada muatan uji tersebut.
Selanjutnya didefinisikan E = F/qo
Definisi Medan magnet
Ternyata tidak ada gaya pada muatan uji tersebut.
Memberikan kecepatan v pada muatan uji tersebut.
v
F
Gaya Magnetik
Besarnya gaya magnetik sebanding dengan sin θ, dimana θ adalah sudut antara v dan B.
Besarnya F = 0, bila θ = 0o atau 180o . Dan bernilai maksimum pada θ = 90o.
Besarnya gaya magnetik sebanding dengan besar v, besarnya B dan besarnya q.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Gaya Magnetik
Arah gaya untuk muatan negatif berlawanan dengan arah gaya yang dihasilkan oleh muatan positip bila digerakkan dalam arah yang sama.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Arah gaya magnetik
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Arah gaya F selalu tegak lurus v, shg gaya tersebut merupakan gaya ke samping, akibatnya usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut :
W = F . ds
= F . v dt
W = 0
Artinya bila usaha oleh gaya F tsb adalah nol, W maka kecepatan partikel tersebut tidak berubah (konstan).
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Satuan medan magnet
Dalam sistem SI satuan dari medan magnet adalah : tesla (T)
Tesla = weber/m2 = N/A.m
Dalam laboratorium : 2,5 T
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Gaya magnet pada kawat berarus
Apabila sebuah kawat dialiri arus I, maka pembawa muatan (elektron) bergerak dengan kecepatan drift vd. Kawat terletak pada medan magnet B yang tegak lurus dengan kawat, maka elektron akan mendapat gaya :
Apabila kerapatan muatan bebas adalah n, maka jumlah elektron bebas pada volume A l adalah n A l,
Sehingga total gaya yang diterima adalah :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Apabila arus dinyatakan :
Maka gaya yang diterima oleh kawat sepanjang l adalah :
Besar vektor l adalah panjang kawat, dan arah vektor l adalah arah arus.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Untuk ruas kawat sepanjang ds yang dialiri arus I, gaya yang ditimbulkan adalah :
Untuk kawat panjang dari a sampai b,gaya yang ditimbulkan adalah :
L’ adalah panjang garis lurus dari a sampai b.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Gaya magnetik pada loop
Karena
Maka : F = 0. Gaya magnetik pada loop berarus yang terletak di medan listrik adalah nol.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Sebuah loop kawat dibentuk atas kawat setengah lingkaran dengan jari-jari R dan kawat yang membentuk diameter lingkaran tersebut. Bila loop dialiri arus I dan terletak di dalam medan magnet B seperti gambar, berapakah gaya pada loop tersebut.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Torsi pada loop berarus.
Gaya resultan pada loop adalah nol.
Tetapi pada dua ruas terdapat gaya yang garis kerjanya tidak sama.
Dua gaya tersebut akan menimbulkan torsi pada loop, sehingga loop akan berotasi.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
TORSI PADA LOOP BERARUS
Perhatikan loop kawat berarus sebidang dengan medan magnet. Pada ruas (1) dan ruas (3) gaya yang bekerja pada ruas tersebut adalah nol (mengapa?).
Sementara gaya pada ruas (2) dan (4) bekerja gaya :
F2 = F4 = I a B
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Arah F2 dan F4 saling berlawanan tetapi tidak satu garis kerja. Akibatnya menimbulkan torsi pada loop tersebut.
Torsi pada loop tersebut
Bagaimana bila loop tersebut membentuk sudut terhadap B.
Torsi pada loop tersebut adalah :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Momen dipol magnetik
Sehingga torsi dapat dinyatakan dalam bentuk :
Momen dipol didefinisikan
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Urutkan dari yang mempunyai torsi terbesar, bila loopnya sama dan dialiri arus yang sama juga.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
GALVANOMETER
Bila arus konstan mengalir pada kumparan maka akan muncul torsi yang akan memutar jarum. Torsi ini akan dilawan oleh torsi pegas yang mengakibatkan simpangan jarum mencapai keseimbangan pada skala tertentu.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Gerak partikel bermuatan dalam medan magnet
Arah gaya selalu tegak lurus dengan kecepatan. Untuk besar v konstan, maka besar F juga konstan, sehingga lintasannya berupa lingkaran.
Gaya kedalam yang merupakan gaya centripetal adalah :
R
Kecepatan sudut dan periode gerak melingkar dari pertikel bermuatan tersebut
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Bagaimana bila arah kecepatan v tidak tegak lurus dengan arah B ?
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS KRISTEN PETRA
Penyeleksi Kecepatan
Penyeleksi kecepatan
Spektrometer Massa
Effek Hall
Latihan
B
v
e
nAl
F
d