Fisika SMAMA XII
114
Pada saat ujung kawat AB tidak dihubungkan dengan sumber tegangan
baterai, kedudukan magnet jarum sejajar dengan bentangan kawat. Pada
saat ujung A dihubungkan dengan kutub positif baterai dan ujung B dengan
kutub negatif baterai, ternyata kutub utara magnet menyimpang ke kiri.
Sebaliknya jika ujung A dihubungkan dengan kutub negatif baterai dan
ujung B dengan kutub positif baterai, maka kutub utara magnet menyimpang
ke kanan. Penyimpangan kutub magnet utara tersebut menunjukkan adanya
medan magnet di sekitar kawat beraliran arus listrik. Penyimpangan kutub utara
magnet ini memberi petunjuk tentang arah medan magnet di sekitar kawat
berarus. Arah medan magnet di sekitar kawat berarus ditunjukkan dengan
aturan tangan kanan, yaitu sebagai berikut :
Hukum
Apabila arah ibu jari menyatakan arah aliran arus listrik, maka arah lipatan jari-jari yang lainnya menyatakan arah
medan magnet.
Gambar 4.3
menggambarkan arah medan magnet di sekitar kawat berarus listrik. Medan magnet termasuk besaran vektor.
1. Hukum Biot-Savart
Pada saat Hans Christian Oersted mengadakan per-
cobaan untuk mengamati hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, ia belum sampai menghitung besarnya kuat
medan magnet di suatu titik di sekitar kawat berarus. Perhitungan secara matematik baru dikemukakan oleh
Gambar 4.1
Arus listrik menimbulkan medan magnetik.
Gambar 4.3
Aturan tangan kanan untuk
mencari arah medan mag- net.
Sumber :
Jendela Iptek : Listrik
Gambar 4.2
Serbuk besi memperlihatkan garis-garis gaya magnetik di sekitar penghantar yang dialiri arus.
Dapat dilihat hubungan antara gaya listrik dan kemagnetan.
Di unduh dari : Bukupaket.com
115
Fisika SMAMA XII
ilmuwan dari Prancis yaitu Jean Bastiste Biot dan Felix Savart
. Berdasarkan hasil eksperimennya tentang pengamatan medan magnet di suatu titik P yang dipengaruhi oleh suatu
kawat penghantar dl, yang dialiri arus listrik I diperoleh
kesimpulan bahwa besarnya kuat medan magnet yang kemudian disebut induksi magnet yang diberi lambang B di
titik P : a.
Berbanding lurus dengan kuat arus listrik I.
b. Berbanding lurus dengan panjang kawat dl. c.
Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik P ke elemen kawat penghantar
r. d. Sebanding dengan sinus sudut apit
T antara arah arus dengan garis hubung antara titik P ke elemen kawat
penghantar. Pernyataan tersebut dikenal dengan
hukum Biot-Savart yang secara matematik dapat dinyatakan dalam persamaan :
dB = .... 4.1
dengan : dB = Induksi magnet di titik P
Wbm
2
atau Tesla I
= kuat arus listrik A dl
= panjang elemen kawat berarus m T
= sudut antara arah I dengan garis
hubung P ke dl k =
= bilangan konstanta = 10
-7
Wb A
-1
m
-1
r = jarak dari P ke dl m
2. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Lurus Panjang Berarus Listrik
Untuk menghitung besarnya induksi magnetik di suatu titik yang terletak di sekitar kawat penghantar lurus dan
panjang yang beraliran arus sebesar I dapat diturunkan dari
hukum Biot-Savart.
d
l
I r
P
Gambar 4.4
Induksi magnetik dB akibat elemen penghantar d
l
berarus listrik I. B
l
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XII
116
Misalnya suatu titik P terletak pada jarak a dari kawat
penghantar Lihat Gambar 4.5, besarnya induksi magnet di
titik P yang diakibatkan oleh elemen sepanjang dL yang
berjarak r dari titik dapat dinyatakan:
.... 4.2
Dari Gambar 4.5 tampak bahwa :
ctg T = atau l = -a ctg T
dl = a cosec
2
TdT Apabila harga-harga tersebut kita
substitusikan ke persamaan 4.2 akan menjadi
Besarnya nilai B
P
dapat ditentukan dengan mengintegralkan dengan batasan nilai
T mulai dari T
1
sampai dengan menjadi T
2
. B
P
= B
P
= B
P
= Untuk kawat yang sangat panjang maka
T
1
= 0
o
dan T
2
=180
o
sehingga : B
P
=
Gambar 4.5
Penerapan hukum Biot-Savart pada penghantar lurus panjang berarus
+l
2
-l
-l
1
Di unduh dari : Bukupaket.com
117
Fisika SMAMA XII
Contoh Soal
.... 4.3 B
P
= induksi magnetik di titik P Wbm
2
atau Tesla P
= permeabilitas ruang hampa 4 ×10
-7
Wb A
-1
m
-1
I = kuat arus yang mengalir dalam kawat A
a = jarak titik P ke kawat penghantar m
Arah medan magnet di titik P dapat ditentukan dengan
aturan tangan kanan Lihat Gambar 4.3, jika titik P di
sebelah kanan kawat dan arus listrik pada kawat penghantar dari bawah ke atas, maka arah medan magnet di titik P masuk
bidang gambar. Jika untuk P di sebelah kiri, arah medan magnetnya keluar bidang gambar. Ke manakah arah medan
magnet jika titik P berada di depan atau di belakang kawat penghantar tersebut?
Sebuah kawat lurus panjang yang dialiri arus listik sebesar 10 A dari arah timur ke barat, tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P
tepat di bawah kawat tersebut pada jarak 10 cm Penyelesaian :
Diketahui :
I = 10 A A = 10 cm = 0,1 m
P = 4 ×10
-7
WbA
-1
m
-1
Ditanyakan : B
P
= ...? Jawab
: B
P
= =
T = 2.10
-5
T yang arahnya ke selatan. Jadi, besarnya induksi magnet di titik P adalah :
2.10
-5
T yang arahnya ke selatan.
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XII
118 Soal Latihan :
1. Dua buah kawat lurus panjang dan sejajar terpisah pada
jarak 10 cm, yang masing-masing dialiri arus listrik sebesar 6 A dan 8 A. Tentukan besar dan arah induksi
magnetik di titik P yang berjarak 4 cm dari kawat pertama dan 6 cm dari kawat kedua
2. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik Jika
besarnya induksi magnetik pada suatu titik yang berjarak 4 cm dari kawat sebesar 4 .10
-5
T, tentukan berapa ampere kuat arus yang mengalir melalui kawat tersebut
3. Induksi Magnetik pada Sumbu Lingkaran Kawat Berarus Listrik
