112
bahwa sumber dasar magnetisme bukanlah kutub magnetik akan tetapi arus listrik. Selanjutnya Ampere menyimpulkan bahwa magnetisme magnet permanen
diakibatkan oleh penyearahan simpal arus molekuler di dalam suatu bahan. Sekarang, kita mengetahui bahwa simpal arus ini sebagian terjadi akibat gerak
elektron dalam atom dan sebagian lagi akibat putaran elektron, sifat mekanis- kuantum dalam elektron. Interaksi magnetik dasar merupakan gaya magnetik satu
muatan yang bergerak yang dikerahkan pada muatan bergerak lainnya. Gaya ini adalah gaya lain yang juga terjadi selain gaya listrik antara kedua muatan. Seperti
pada gaya listrik, kita menganggap gaya magnetik juga dipindahkan oleh sesuatu, yakni medan magnetik. Muatan yang bergerak menghasilkan medan magnetik,
dan medan ini, selanjutnya, mengerahkan suatu gaya pada muatan bergerak lainnya. Karena muatan bergerak menimbulkan arus listrik, interaksi magnetik
dapat juga dipikirkan sebagai interaksi di antara dua arus. Pada awal tahun 1830-an. Michael Faraday dan Joseph Henry telah
memperagakan dalam percobaan terpisah bahwa medan magnetik yang berubah akan menghasilkan medan listrik. Beberapa tahun kemudian, James Clerk
Maxwell mengembangkan suatu teori lengkap tentang listrik dan magnetisme yang menunjukkan bahwa suatu perubahan medan listrik akan menghasilkan
medan magnetik.
2.4.1.1. Medan dan Gaya Magnetik
Ketika kita belajar listrik, kita mendeskripsikan interaksi antara benda bermuatan dalam medan listrik yang mengingatkan pada konsep bahwa terdapat
113
medan listrik di sekitar muatan listrik. Dalam sub bab ini kita akan sering bertemu dengan beberapa simbol berikut, seperti:
adalah Medan Magnet; adalah Gaya Magnetik;
adalah kecepatan partikel; adalah muatan;
dengan rumus Gaya magnet adalah = ×
ingat ya, bahwa v dan B adalah cross product.
Gambar 2.5 Garis-garis Medan Magnet Pada Gambar 2.5 arah yang ditunjukkan kompas adalah arah garis medan
magnet. Mari kita lihat gambar berikutnya,
Gambar 2.6 Gaya Magnet Pada Muatan Positif dan Negatif
114
a
Gaya magnet yang bekerja pada partikel bermuatan positif yang bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet B, arah gaya
magnetnya adalah tegak lurus terhadap v dan B,
b Gaya magnet pada partikel yang bermuatan negatif arahnya berlawanan
dengan gaya magnet yang bekerja pada muatan positif.
Gambar 2.7 Arah Gaya Magnetik
Besar atau nilai dari F
B
adalah F
B
=|q|vB sin θ,
dengan
θ = sudut terkecil antara v dan B, F
B
= 0 jika
θ = 0 atau 180
F
B
akan maksimum jika θ= λ0
Dalam SI satuan dari F
B
adalah tesla T -- 1 tesla = 1 N C.ms,
namun secara non-SI satuan yang digunakan adalah gauss G --1 tesla=10
4
G
Tahukah kamu???
Apa perbedaan antara gaya listrik dengan gaya magnetik? a
Gaya listrik bekerja sejajar medan listrik, sedangkan gaya magnetik bekerja secara tegak lurus terhadap medan magnetik.
115
b Gaya listrik bekerja pada partikel bermuatan terlepas dari apakah partikel
bergerak, sedangkan gaya magnet bekerja pada partikel bermuatan hanya saat partikel bergerak.
2.4.1.2. Gaya Magnetik pada Kawat Konduktor Berarus
Jika gaya magnet yang bekerja pada partikel bermuatan tunggal disaat partikel bergerak melalui medan magnet, merupakan peristiwa yang seharusnya
tidak mengejutkan kita bahwa kawat pembawa arus juga mengalami gaya yang bila ditempatkan dalam medan magnet. Hal ini mengikuti fakta yang ada
bahwa arus merupakan sekumpulan muatan partikel yang bergerak, akan tetapi gaya resultan yang ada pada medan dalam kawat adalah penjumlahan vektor dari
gaya masing-masing yang bekerja pada semua partikel bermuatan yang menghasilkan
arus. Gaya
yang bekerja
pada partikel ditransmisikan ke kawat ketika partikel bertabrakan dengan atom yang membentuk kawat.
Sebelum kita melanjutkan diskusi kita, beberapa penjelasan notasi yang digunakan.
= ��
�
� � dengan adalah
gaya magnet, q muatan,
�
�
kecepatan arus,
medan magnet, n jumlah muatan tiap satuan volume, A luasan dan L adalah panjang
kawat. Rumus
= ��
�
� � dapat disederhanakan menjadi = �� � dengan arus pada kawat adalah = ��
�
. � merupakan vektor pada titik dalam arah arus I, dan besarnya sama dengan panjang L.
116
Gambar 2.8 Melukiskan Medan Magnet Melukiskan Medan Magnet
a Medan Magnet keluar dari bidang kertas, ke arah pembaca, digambarkan dengan dot titik.
b Medan Magnet masuk ke dalam bidang kertas, menjauhi pembaca, digambarkan dengan cross silang.
Gambar 2.9 Kawat Konduktor a Sebuah kawat diletakkan vertikal di antara kutub magnet.
117
b Ditunjukkan pada bagian a seperti yang terlihat kutub selatan magnet, sehingga medan magnet diarahkan ke dalam halaman. Ketika tidak ada saat ini
di kawat, tetap vertikal. c Apabila arus mengalir ke atas, kawat menyimpang ke kiri.
d Ketika arus mengalir ke bawah, kawat menyimpang ke kanan.
2.4.1.3. Torsi pada Lingkaran Berarus dalam Medan Magnetik Seragam
