b. Jarum kompas
tanpa dialiri arus
1I.2 Medan Magnet Oleh Arus Listrik
Percobaan yang dilakukan Oersted mengamati jarum kompas yang diletakkan di bawah kawat yang dilalui arus listrik. Hasil
percobaan diperlihatkan pada Gambar 11.4. Gambar 11.4a. memperlihatkan posisi jarum kompas ketika tidak dialiri arus, jarum
kompas menunjuk arah utara. Selanjutnya jarum kompas dialiri arus ke arah utara seperti diperlihatkan pada Gambar 11.3b, akibatnya
penunjukan jarum menyimpang ke arah timur. Apabila jarus kompas dialiri arus ke arah selatan maka penunjukan jarum menyimpang ke
arah barat Gambar 11.3c.
Hubungan antara besarnya arus listrik dan medan magnet di
nyatakan oleh Biot Savart, yang kemudian dikenal dengan Hukum Biot Savart.
Gambar 11.3 Pengaruh arus listrik terhadap penunjukan arah jarum kompas a.
Jarum kompas dialiri arus arah ke utara
c. Jarum kompas dialiri
arus arah ke selatan
Di unduh dari : Bukupaket.com
Induksi magnet di P yang berjarak r dari kawat berarus adalah: x
berbanding lurus dengan kuat arus i x
berbanding lurus dengan elemen dx x
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak x
arah induksi magnet tersebut tegak lurus dengan bidang yang melalui elemen arus dari titik P.
Induksi magnet oleh kawat arus lurus Untuk menghitung induksi magnet di P oleh kawat lurus
berarus dapat diguna pendekatan secara integral. Induksi magnet di titik P oleh kawat yang tak berhingga panjang adalah
a 2
i B
o
S P
11.5
P
o = 12,57 x 10-7 WAmp.m
Intuksi magnet oleh kawat dengyang panjangnya tertentu seperti pada Gambar 1.4 adalah
2 1
o
cos cos
a 4
B
T T
S P
11.6 Gambar 11.4 Medan magnet di P akibat arus I
Di unduh dari : Bukupaket.com
T
1
dan
T
2
adalah sudut-sudut yang terbentuk antara ujung-ujung kawat dengan garis yang menghubungkan ujung kawat dan titik P.
11.3 Induksi magnet oleh kawat lingkaran.
Pada sebuah kawat berarus melingkar akan ada induksi magnet yang arahnya seperti diperlihatkan pada Gambar 11.7. Pada
Gambar 11.7 tampak bahwa pada tepi kawat arah induksinya melingkari kawat dan makin ke tengah radius lingkarannya semakin
besar. Dari Gambar 11.7 juga dapat disimpulkan bahwa makin besar radius kawat berarus maka radius arah induksi magnet dipusat
lingkaran juga semakin besar. Pembahasan berikut adalah akan dihitung induksi magnetik oleh kawat berarus yang melingkar.
Ditinjau suatu kawat arus berbentuk lingkaran jari-jari R,
akan dihitung rapat fluks magnetikinduksi magnet suatu titik di sumbu lingkaran yang jaraknya dari pusat lingkaran x Gambar 11.8.
Gambar 11.7 Arah induksi magnet oleh kawat melingkar berarus
Di unduh dari : Bukupaket.com
Kawat melingkar berarus menyebabkan induksi magnet dan
dilukiskan seperti pada Gambar 11.8. Vektor dB adalah sebagian kecil dari induksi magnet B yang disebabkan oleh elemen kawat ds yang
arahnya tegak lurus dengan r dan ds. Bagian kecil induksi magnet dB diuraikan ke sumbu lingkaran yaitu dB
y
dan ke arah tegak lurus sumbu dB
x
. Dengan pertimbangan simetri, komponen total ke arah yang tegak lurus sumbu lingkaran kearah sumbu y adalah 0. Hal ini dikarenakan
dalam arah sumbu y komponen-komponen saling meniadakan, sehingga yang ada hanya komponen ke arah sumbu lingkaran .
Medan magnet pada sumbu lingkaran kawat berarus pada jarak x dari pusat lingkaran dan berjari-jari R adalah
2 3
x R
2 R
i B
2 2
2 o
P
11.7 Pada pusat lingkaran kawat berarus, berari x = 0,induksi
magnetetnya adalah
R 2
i B
o
P
11.8 Gambar 11.8 Induksi magnet oleh kawat melingkar berarus di titik P
Di unduh dari : Bukupaket.com
Jika kawat lingkaran disusun sedemikian hingga berupa kumparan tipis tebalnya jauh lebih kecil dari x, besarnya induksi
magnet pada sumbu kumparan
2 3
x R
2 N
R i
B
2 2
2 o
P
11.10 N
= jumlah lilitan kumparan. 11. 5 Induksi magnet oleh Solenoida.
Suatu solenoida dibayangkan sebagai suatu silinder yang
dililiti kawat arus berbentuk lingkaran, masing-masing
lingkaran tegak lurus sumbu silinder, arah arus pada
solenoida seperti pada Gambar 11.9.
Solenoida dengan jumlah N, panjangnya l, jumlah lilitan
pesatuan panjang n= N l.
Untuk solenoid yang panjang tak berhingga, maka induksi manet ditengah-tengah solenoid sepanjang solenoid adalah
i n
B L
i N
B
o o
P P
11.10 Gambar 11.9 Solenoida
Di unduh dari : Bukupaket.com
11.6 Induksi magnet oleh Toroida.
Suatu toroida adalah bangun berbentuk seperti ban yang dililiti dengan kawat sedemikian hingga tiap lilitan berbentuk lingkaran
seperti diperlihatkan dalam Gambar 11.10 Toroida dianggap seperti solenoida sangat panjang yang
dilengkungkan sehingga ujung-ujungnya berimpit, sehingga induksi magnet oleh toroida dapat diperoleh dari rumus 11.10.
c b
] 2
b -
c b
[ 2
L ¸
¹ ·
¨ ©
§ S
S
11.11
Medan magnet pada Toroida dapat dinyatakan sebagai
b c
i N
B
o
S P
11.12 Gambar 11.9 Toroida
Di unduh dari : Bukupaket.com
11.6 Gerak Muatan Listrik dan Medan Magnet
Kategori