Rangkuman, Soal dan Pembahasan Medan Magnet

Rangkuman Materi Medan Magnet

Materi pada kelas 12, memanglah mirip-mirip hanya seputar membahas tentang listrik dan magnet. seperti yang akan kita bahas kali ini yaitu tentang hukum dan rumus-rumus yang digunakan dalam materi medan magnet.

Medan Magnet

Medan magnet merupakan ruang disekitar magnet yang masih dapat dirasakan adanya gaya magnetnya. Pada tahun 1820 seorang ilmuwan Denmark, Hans Christian Oersted (1777-1857) menemukan suatu gejala yang menarik. Saat jarum kompas diletakkan di sekitar kawat berarus ternyata jarum kompas menyimpang. Kemudian disimpulkan bahwa di sekitar kawat berarus timbul medan magnet. Medan magnet oleh kawat berarus inilah yang dinamakan induksi magnet.

Induksi magnet merupakan besaran vektor arahnya dapat ditentukan dengan menggunakan kaedah tangan kanan

Lambang cros (x) artinya masuk bidang sedangkan dot (•) artinya keluar bidang

Medan Magnet Pada Kawat Lurus Berarus

Besarnya medan pada titik P adalah

Keterangan :
a : Jarak titik p ke kawat
μ_o : permiabilitas hampa (4π. 10^-7 wb/Am)
i = kuat arus listrik (A)
B = Induksi magnetik di titik P (wb/m²)

Medan Magnet pada Kawat Melingkar

Pusat Lingkaran Pada Titik O

Jika terdiri dari N lilitan maka besar induksi magnet di pusat lingkaran

Keterangan:
B = Induksi Magnet
N = banyak lilitan.
I = Kuat Arus
a = jarak pusat lingkaran ke kawat
μ_o : permiabilitas hampa (4π. 10^-7 wb/Am)

Medan Magnet Pada Solenoida Berarus

Merupakan kumparan yang dipanjangkan.

Menentukan Induksi Magnet

• Dipusat Solenoida (P)
  
  
• Di Ujung Solenoida
  
  

Keterangan :
N : Jumlah lilitan
L : Panjang Soleneida(meter)
μ_o : permiabilitas hampa (4π. 10^-7 wb/Am)
i = kuat arus listrik (A)B = Induksi magnetik di titik P (wb/m²)I = Kuat Arus

Medan Magnet Pada Toroida

Rumusan Menentukan Induksi Magnet

Keterangan :
N : Jumlah lilitan
a = rata-rata jari2 dalam dan jari-jari luar toroida dengan satuan meter (m) = (R₁ + R₂)
μ_o : permiabilitas hampa (4π. 10^-7 wb/Am)
i = kuat arus listrik (A)
B = Induksi magnetik di pusat (wb/m²)

Gaya Lorentz

Gaya yang ditimbulkan oleh medan magnet timbul bila ada interaksi dua medan magnet. Gaya Lorentz antara lain dapat terjadi pada:

Gaya Lorentz pada kawat Berarus di Dalam Medan Magnet

Aturan tangan kanan digunakan untuk menentukkan arah gaya

Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan:
F_l = B I l sinθ
Keterangan:
F_l = gaya Lorentz (N)
B = besarnya medan magnet (T)
I = Kuat arus yang dialirkan (A)
l = panjang kawat penghantar (m)
θ = sudut antara arus i dan medan magnet B

Kawat sejajar berarus

Secara matematis besar gaya lorenz pada kawat sejajar dapat ditulis sebagai berikut:

Keterangan :
F₁₂ = F₂₁ = gaya lorentz pada kawat kedua kawat (N)
μ_o = permeabilitas ruang hampa = 4π.10^-7 Wb\Am
I₁ = arus pada kawat pertama (A)
I₂ = arus pada kawat kedua (A)
I = panjang kawat (m)
a = jarak kedua kawat (m)

Gaya Lorentz Pada Muatan Yang Bergerak Dalam Medan Magnet Muatan bergerak dapat disamakan dengan arus listrik.
Berarti saat ada muatan bergerak dalam medan magnet juga akan timbul gaya Lorentz. Arus listrik adalah muatan yang bergerak dan muatan yang dimaksud adalah muatan positif.

Secara matematis besarnya gaya magnet pada muatan bergerak dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
F = B q v sin θKeterangan :
F = gaya lorentz (N)
B = medan magnet (T)
q = besarnya muatan listrik (C)
v = kecepatan muatan (m/s)
θ = sudut antara medan magnet B dan kecepatan muatan v
Adanya sudut antara medan magnet dan kecepatan muatan listrik mengakibatkan muatan memiliki lintasan yang berbeda pada saat berada di dalam medan magnet.

1. Arah kecepatan muatan positif sejajar dengan medan magnet (θ = 0²) maka F = 0

2. Arah medan magnet dan kecepatan muatan positif membentuk sudut θ (0² < θ < 10˚)spiral

3. Muatan positif tegak lurus dengan medan magnet (θ = 90˚) maka F_lorenz = f_sentripetalsehingga lintasan berbentuk lingkaran

Jari-jari lintasan (R) dapat ditentukan dengan persamaan berikut

Keterangan:
R = jari-jari lintasan
m = massa muatan listrik (kg)
B = Induksi Magnet
q = besarnya muatan listrik (C)
v = kecepatan muatan (m/s)

Contoh Soal dan Pembahasan Medan Magnet

Soal No. 1
Seutas kawat dialiri arus listrik i = 2 A seperti gambar berikut ! 

Tentukan :
a) Kuat medan magnet di titik P
b) Arah medan magnet di titik P
c) Kuat medan magnet di titik Q
d) Arah medan magnet di titik Q

Pembahasan
a) Kuat medan magnet (B) dari suatu titik yang berjarak a dari suatu kawat lurus panjang yang dialiri kuat arus i adalah : 

Kuat medan magnet di titik P : 
b) Arah ditentukan dengan kaidah tangan kanan, dimana ibu jari mewakili arah arus dan empat jari sebagai arah medan magnet dengan posisi tangan menggenggam kawat. Sehingga arah kuat medan magnet di titik P adalah keluar bidang baca (mendekati pembaca).
c) Kuat medan magnet di titik Q :

d) Arah medan masuk bidang baca (menjauhi pembaca)
Soal No. 2
Perhatikan gambar berikut ini!

Tentukan besar dan arah kuat medan magnet di titik P !
Pembahasan
Arus A akan menghasilkan medan magnet di titik P dengan arah masuk bidang, sementara arus B menghasilkan medan magnet dengan arah keluar bidang .

Arah sesuai B_a yaitu masuk bidang.
Soal No. 3
Kawat A dan B terpisah sejauh 1 m dan dialiri arus listrik berturut-turut 1 A dan 2 A dengan arah seperti ditunjukkan gambar di bawah.

Tentukan letak titik C dimana kuat medan magnetnya adalah NOL!
Pembahasan
Agar kuat medan nol, kuat medan yang dihasilkan kawat A dan kawat B harus berlawanan arah dan sama besar. Posisi yang mungkin adalah di sebelah kiri kawat A atau di sebelah kanan kawat B. Mana yang harus di ambil, ambil titik yang lebih dekat ke kuat arus lebih kecil. Sehingga posisinya adalah disebelah kiri kawat A namakan saja jaraknya sebagai x.

NEXT PAGE : 1 2 3