medan magnetik

26
MEDAN MAGNETIK

Upload: ianna

Post on 14-Jan-2016

113 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

MEDAN MAGNETIK. Intro. Medan magnet ad. ruang/daerah disekitar magnet/penghantar yg mengangkut arus Oersted (1820)  arus sebuah kawat dpt menghasilkan efek magnetik yi arus mengubah arah sebuah jarum kompas Sumber medan magnet: Partikel bermuatan listrikyg bergerak; - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: MEDAN MAGNETIK

MEDAN MAGNETIK

Page 2: MEDAN MAGNETIK

IntroMedan magnet ad. ruang/daerah disekitar

magnet/penghantar yg mengangkut arus

Oersted (1820) arus sebuah kawat dpt menghasilkan efek magnetik yi arus mengubah arah sebuah jarum kompas

Sumber medan magnet: Partikel bermuatan listrikyg bergerak;

arus pd kawat elektromagnet Partikel dasar elektron memp.medan magnet

instrinsik disekitarnya

Page 3: MEDAN MAGNETIK

Definisi B (medan magnet)

Jk benda uji bermuatan q0 ditempatkan dlm keadaan diam di titik P dkt magnet permanen tdk ada gaya yg bekerja pd q0 yg hanya dsebabkan ada/tdk magnet

Jk q0 ditembakan dg kec v melalui P dkt magnet permanen ada gaya kesamping FB, yg tegaklurus v

Jk arah v yg melalui P diubah tp besar v dipertahankan besar FB berubah tp arah selalu tegak lurus v

Jk sebuah muatan uji + q0 dg kec v melalui P & jk ada gaya FB yg bekerja pd muatan bergerak tsb, mk sebuah medan magnet B ada/bekerja di titik P

Page 4: MEDAN MAGNETIK

B didefinisikan dari gaya listrik Besarnya B:

(1)

B ad. besaran vektor Satuan B (SI)= tesla, T, (=weber/m2)=N/(A.m) Besarnya gaya jk sudut antara arah kecepatan

v & medan magnetik B: (2)

F selalu tegak lurus thd v dan jg B, karenanya F merupakan gaya ke samping thd v dan B

Ke smua arah v yang lain, besar F selalu proporsional thd v sin

Page 5: MEDAN MAGNETIK

Dr. pers (2), mk: Besar F yang bekerja thd partikel di medan listrik

proporsional thd muatan dan kec. partikel Gaya magnet nol jk v=0 atau muatan nol Gaya magnet nol jk v sejajar (paralel) atau

berlawanan arah (antiparalel) dg B (=0 atau 180o) Gaya magnet max jk v tegak lurus pd B (=90o) Utk semua arah vbesar F sll proporsional thd v sin

F dan B selalu tegak lurus F sll tegak lurus arah gerakan kerja yg dilakukan

gaya ini terhdp partikel tsb=nol

Jk partikel bmuatan mll daerah yg tdpt medan listrik dna medanmagnet, mk F resultan:

F=q0E+qvB (Hk. Lorentz)

Page 6: MEDAN MAGNETIK

Aturan tangan kanan Ibu jari arah produk utk kec v

yg mengarah B, dg membtk sudut diantara keduanya

Gb b) utk q (+), FB searah ibu jari

Gb c) utk q (-), FB berlawanan ibu jari

FB pd partikel bermuatan yg bergerak dg kec v pd medan magnet B sll tegak lurus v & B

FB tdk pernah paralel thd v

FB tdk mengubah kec v, tp mengubah arah v

Page 7: MEDAN MAGNETIK

Garis medan magnet (GMM)

Arah medan magnet =induksi magnet dinyatakan dlm GMM

Aturan: Garis singgung pd garis

medan magnet di setiap titik memberikan arah B di titik tsb

Garis induksi sebanding dg besar B

Jarak an. garis menggbkan besarnya B; medan magnet kuat jk garis2nya dekat, & ><

Semua garis melalui magnet & membtk loop tertutup

GMM keluar utara GMM masuk selatan

Effect magnetik eksternal terkuat diujung GMM rapat

Magnet mempunyai 2 kutub dipol magnetik

Kubu >< tarik menarik

Page 8: MEDAN MAGNETIK

Gaya magnet pd kawat berarus Arus ad. kump. muatan2 yg bergerak Arus dlm kawat diangkut oleh elektron Krn medan magnet mengerahkan gaya ke

samping pd muatan bergerak medan magnet tsb jg mengerahkan gaya ke samping pd kawat berarus

Muatan – bergerak ekivalen berlawanan arah dg muatan +; muatan + bergerak searah arus

Page 9: MEDAN MAGNETIK

(a) kawat vertikal tanpa arus dg ke-2 ujung tetap berada diantr. 2 kutub vertikal dg arah medan magnet keluar dr surface

(b) arus keataskawat menekuk ke kanan

(c) arus ke bwh kawat menekuk ke kiri

Page 10: MEDAN MAGNETIK

Gaya magnetik pd kawat lurus L berarus dlm medan B yg tegak lurus thd kawat

•Kawat dg panjang L & elektron bergerak selama t=L/vd melalui grs xx, mk muatan yg melalui grs xx pd wkt tsb:

Page 11: MEDAN MAGNETIK

Jk medan magnet tdk tegak lurus thd kawat, mk

sudut antara arah L & B; L ad. panjang kawat yang arahnya

sesuai dg arah arus FB selalu tegak lurus thd L & B

Page 12: MEDAN MAGNETIK

Contoh soal 1 Kawat tembaga lurus horisontal dilalui

arus i=28 A. Tentukan besar dan arah utk medan magnetik B min agar mengimbangi gaya gravitasi thd kawat tsb. Densitas linear kawat (massa per unit panjang) ad. 46,66 g/m

Page 13: MEDAN MAGNETIK

Jawab contoh soal 1

Arus keluar dr surface Krn kawat membw arus,

gaya magnetik FB akan bekerja pd kawat jk kawat berada di medan magnet B

Utk mengimbangi gaya gravitasi ke bwh diinginkan FB keatas

Arah FB berhub. dg arah B & panjang kawat L

Page 14: MEDAN MAGNETIK

Krn L arahnya horisontal, utk mendpt gaya FB ke atas B harus horisontal ke kanan

Besarnya FB:

Yg diinginkan FB seimbang dg Fg, mk

m ad. massa kawat

Diinginkan besar medan magnet min max harga sin ; =90o

B diatur agar tegak lurus thd kawat, agar sin =1, shg

m/L ad. densitas linear kawat, mk

Arah medan magnet ke kanan

Page 15: MEDAN MAGNETIK

Momen kakas (torque) pd sebuah loop berarus

Aplikasi magnet motor Simpel motor: loop arus

tunggal pd medan B Gaya + & - torque pd

loop yg mdorong rotasi loop pd pusat aksis

Loop segiempat dg sisi a & b, berarus i melalui medan magnet B seragam

Loop ditempatkan pd medan magnet shg sisi panjang (1,3) tegak lurus thd arah medan yi. msk surface, tp sisi 2,4 tdk tegak lurus

Page 16: MEDAN MAGNETIK

Arah loop pd medan magnet dinyatakan sbg vektor normal n yg tegak lurus thd permukaan loop

Utk menentukan arah vektor normal naturan tangan kanan

jari2 ditekuk menunjukan arah arus pd suatu titik di loop; ibu jari yg diregangkan menunjukan arah vektor n

Page 17: MEDAN MAGNETIK

Loop dilihat dr arah samping (sisi 2)

sudut an. vektor normal n dg arah medan magnet B

loop berotasi sesuai arah panah

Gaya total loop ad. resultan gaya dr 4 sisi

Sisi 2 mengarah sesuai arah arus & besarnya b

Sudut an L & B utk sisi 2 ad. 90o-

Besar gaya pd sisi 2:

Page 18: MEDAN MAGNETIK

F4=F2 tp dg arah kebalikan, krnya saling menghilangkan

Krn garis kerja 2 & 4 mll pusat loop resultan momen kakas=nol

Utk sisi 1&3 L tegak lurus B, shg F1 & F3 masing2 ad. iaB

F1 &F3 arah kebalikantdk menggerakan loop

Tp ke2 gaya tdk memp garis kerja yg sama shg memp. momen kakas resultan

Momem kakas memutar loop vektor normal n berimpit dg arah medan B

Besar momen kakas krn F1 &F3, ’ =

Page 19: MEDAN MAGNETIK

Jk loop terdir dr N loop koil yg terikat erat, mk: = N ’

= Niab B sin = (NiA) B sin

dimana A (=ab) ad. luas area yg dikitari koil

Koil berarus yg dtempatkan pd medan magnet akan cenderung berputar shg arah loop normal sama dg arah medan magnet

Page 20: MEDAN MAGNETIK

Momen dipol magnetik () pd koil Torque memutar koil

berarus jk berada di medan magnetkoil berfungsi sbg magnet batang di medan magnet

Koil berarus dipol magnetik

Utk menentukan torque pd koil krn medan magnetmomen dipol magnet pd koil

Arah sesuai vektor normal n thd permukaan koil

Page 21: MEDAN MAGNETIK

Menentukan arah tepatkankan koil pd

tangan kanan; arah arus arah jari; ibu jari yg diregangkan arah

Besar

Satuan = A.m2

N=jml loop koil; A=luas yg dibatasi oleh tiap loop koil

Torque pd koil krn medan magnet

Sudut antara dan B

Page 22: MEDAN MAGNETIK

Dipol magnetik di medan magnet eksternal memp. energi potensial magnetik yg tergantung arah dipol di medan listrik

Arah energi magnetik dipol max & min pd medan magnet luar B

Arah i menentukan arah momen dipol magnetik (aturan tangan kanan vektor normal)

Energi dipol magnetik min pd saat arah momen dipol sejajar dg medan magnet

Page 23: MEDAN MAGNETIK

Energi dipol magnetik max pd saat arah momen dipol berlawanan dg arah medan magnet

U dlm Joule (J)B dlm tesla (T) dlm (J/T) atau (A.m2)

Jk momen kakas yg bekerja (krn agen dr luar) merotasi dipol magnetik dr arah i ke arah f Wa dilakukan thd dipol oleh torque tsb

Jk dipol stationari seblm & sesdh perub.arah, mk

Page 24: MEDAN MAGNETIK

Contoh soal 2 Koil dg 250 loop, A

2,52 x10-4 m2 serta arus 100 A diletakan diam pd medan magnet seragam B=0,85 T dg momen dipol magnet awal ad. sejajar dg B.

1)Tentukan arah arus pd koil

2) Brp kerja torque yg diaplikasikan oleh agen dr luar thd koil utk merotasi 90o dr posisi semula shg tegak lurus thd B & koil pd posisi diam kembali

Page 25: MEDAN MAGNETIK

Jawab contoh soal 21) Aturan tangan kanan

bayangkan menggenggam koil dg tangan kanan dan ibu jari direnggangkan keluar. Ibu jari menunjukan arah . Arah jari yg menggenggam koil ad. arah arus di koil. Krnnya pd kawat dekat sisi koil, arus mengalir dr atas ke bawah

Page 26: MEDAN MAGNETIK

2) Wa dilakukan oleh torque sama dg perub.energi potensial koil krn perub. arah

Krn mk