Garis-garis gaya dan garis-garis induksi magnit Arah Medan magnet

144 Gambar 2-1.2 Reprentasi garis-garis gaya dan garis-garis induksi magnet pada suatu batang magnet Garis-garis gaya magnet adalah berkas garis yang terletak dibagian luar batang magnet sedangkan garis-garis fluksi magnet adalah berkas garis yang terletak pada bagian dalam batang magnet. Garis-garis gaya magnet mempunyai sifat antara lain sebagai berikut : 1. Sebuah garis gaya magnet muncul dari kutub utara dan berakhir pada kutub selatan. 2. Grais-garis gaya magnet tidak berpotongan pada satu titik 3. Garis-garis gaya magnet saling tolak menolak antara satu dan lainnya

1.6 Arah Medan magnet

Pada tahun 1819 seorang ahli fisika bernama Hans Christian Oersted mengadakan pengamatan dan menemukan adanya gejala-gejala magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik. Dari hasil pengamatannya dikatakan bahwa apabila arus listrik mengalir melewati suatu konduktor maka di sekeliling konduktor tersebut ada medan magnet yang memiliki arah tertentu tergantung arah arus listrik dalam konduktor tersebut lihat gambar-gambar di bawah ini. 145 Gambar 2-1.3a Penunjukan jarum kompas di sekeliling konduktor berarus listrik. Gambar 2-1.3b Arah medan magnet di sekeliling penghantar bararus listrik Gambar 2-1.4 Kompas di dekat kawat berarus 146 Oersted mengamati bahwa ketika sebuah kompas diletakkan dekat kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang atau bergerak, segera setelah arus mengalir melalui kawat tersebut. Ketika arah arus tersebut dibalik, jarum kompas tersebut bergerak dengan arah sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik mengalir melalui kawat tersebut, jarum kompas tersebut tetap diam. Karena sebuah jarum kompas hanya disimpangkan oleh suatu medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa suatu arus listrik menghasilkan suatu medan magnet. Lihatlah Gambar 2-1.4. Ketika kompas-kompas kecil tersebut diletakkan di sekitar penghantar lurus yang tidak dialiri arus listrik, jarum-jarum kompas tersebut sejajar semuanya menunjuk ke satu arah. Keadaan ini memperlihatkan bahwa jarum kompas tersebut hanya dipengaruhi oleh medan magnet Bumi. Dengan demikian suatu arus listrik yang mengalir melalui sebuah kawat menimbulkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus listrik tersebut. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh arus dalam sebuah kawat lurus berbentuk lingkaran dengan kawat berada di pusat lingkaran. 1. Arah putar sekrup Arah putaran sekrup dibayangkan merupakan arah medan magnet, sedangkan arah maju atau arah mundur sekrup dibayangkan merupakan arah arus listrik. Gambar 2-1.5 Menentukan arah medan magnet dengan metode arah putar sekrup 2. Kaidah tangan kanan 147 Konduktor berarus listrik digenggam tangan kanan sedemikian rupa sehingga ibu jari tegak lurus terhadap keempat jari lainnya seperti gambar di bawah ini. Gambar 2-1.6 Menentukan arah medan magnet dengan metoda tangan kanan Arah ibu jari dalam gambar dibayangkan merupakan arah arus lsitrik pada konduktor sedangkan keempat jari lainnya merupakan arah medan magnet.Untuk mempermudah penggambaran konduktor berarus listrik, biasanya konduktor-konduktor dimaksud hanya digambar penampangnya saja kemudian diberi tanda dengan x atau  lihat gambar berikut ini. Gambar 2-1.7 Tanda X dan tanda dot Tanda X tanda Cross berarti arah arus lsitrik yang mengalir pada konduktor meninggalkan pengamat. Sedangkan tanda  tanda dot 148 berarti arah arus listrik pada konduktor menuju pengamat.Arah medan magnet sebuah belitan berbentuk lingkaran dapat ditentukan dengan menggunakan kedua cara tersebut di atas yaitu kaidah arah putar sekrup dan kaidah tangan kanan, hasilnya diperlihatkan seperti gambar berikut ini. Gambar 2-1.8 Arah medan magnet pada belitan berbentuk bundar Perlu diingat bahwa garis-garis gaya magnet di sekeliling penghantar belitan, berpusat pada titik tengah penghantar dan tegak lurus terhadap penghantar tersebut. Apabila jumlah rangkaian belitan berbentuk bundar ini banyak sehingga panjang susunannya melebihi panjang diameter satu belitannya maka susunan belitan bundar dimaksud disebut solenoid.Dapat dikatakan juga jika ada kumparan berarus maka disebut solenoid. 149 Gambar 2-1.9 Arah garis-garis gaya magnet pada solenoid berarus listrik Arah arus listrik pada solenoid diperlihatkan seperti gambar 1.8 di atas. Dengan adanya arus listrik ini mengakibatkan adanya kutub-kutub magnet utara dan selatan pada ujung-ujung solenoid. Kutub-kutub magnet dimaksud dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut : 1. Menggunakan Jarum Kompas Apabila salah satu kutup jarum kompas, katakanlah kutub utara didekatkan pada salah satu kutub solenoid berarus llistrik maka kutub solenoid dimaksud dapat diketahui dengan melihat reaksi yang ditunjukan jarum kompas. Apabila jarum kompas bergeser dari kedudukan semula maka kutub solenoid yang dites itu adalah kutub utara tetapi jika jarum kompas tidak menyimpang berarti kutub solenoid yang dites itu adalah kutub selatan 2. Menggunakan Hukum Helix Gambar 2-1.10 Menentukan kutub Solenoid dengan metode tangan kanan Dalam gambar terlihat bahwa tangan kanan diletakkan sedemikian rupa sehingga keempat jari yang lainnya menandakan arah garis-garis gaya magnet. Ingat bahwa garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara dan 150 masuk pada kutub selatan. Dengan demikian dapatlah ditentukan jenis- jenis kutub solenoid tersebut.

1.7 Gaya Mekanik yang ditimbulkan pada Konduktor Berarus Listrik

Apabila konduktor berarus listrik ditempatkan dalam suatu medan maknet maka konduktor tersebut akan dikenai gaya mekanik.Gambar 2-1.11a di bawah ini memperlihatkan suatu medan magnet homogen yang terletak di atara dua buah kutub magnet utara dan selatan. Gambar 2-1.11a. Konduktor tidak berarus listrik dalam medan magnet. Gambar 2-1.11b memperlihatkan sebuah konduktor berarus listrik dengan luas penampang tertentu. Arah arus listrik pada konduktor menembus bidang gambar menjauhi pengamat. Dengan demikian arah medan magnet di sekeliling konduktor tersebut akan searah dengan arah perputaran jarum jam. Gambar 2-1.11b Arah medan magnet pada konduktor berarus listrik yang Ditempatkan dalam suatu medan magnet lain Apabila Konduktor berarus listrik tersebut dalam gambar 2-1.11b ditempatkan dalam medan magnet homogen gambar 2-1.11a maka resultan medan magnet yang dihasilkan diperlihatkan dalam gambar 2-1.11c di bawah ini. 151 Gambar 2-1.11c Arah gaya mekanik pada konduktor berarus listrik dalam medan magnet, jika arah arus menjauhi pengamat Garis-garis magnet pada bagian di atas konduktor terlihat lebih rapat dari semula, sedangkan di bagian bawah konduktor terlihat lebih renggang. Hal ini disebabkan pada bagian atas konduktor, garis-garis gaya magnet konduktor dan garis-garis gaya magnet kutub, mempunyai arah yang sama sehingga keduanya saling memperkuat. Lain halnya dengan garis-garis gaya magnet konduktor dan garis-garis gaya magnet kutub di bagian bawah yang mempunyai arah berlawanan sehingga jelas keduanya saling melemahkan. Garis-garis gaya magnet mempunyai sifat analog dengan karet, dimana ada kecenderungan dari padanya untuk menekan. Dengan demikian konduktor dalam gambar 2-1.11c akan dikenai suatu gaya mekanik yang arahnya ke bawah. Apabila arah arus listrik pada konduktor dibalik seperti terlihat dalam gambar 2-1.11d di bawah ini maka arah gaya yang dikenai pada konduktor tersebut akan terbalik juga. Gambar 2-1.11d Arah gaya mekanik pada konduktor berarus listrik dalam medan magnet, jika arah arus menuju pengamat.