BAB.III. KEMAGNETAN DAN ARUS AC

  KEMAGNETAN

Asal-usul Magnet

  Darimanakah magnet?

Berdasarkan asalnya magnet ada

2 jenis, yaitu Magnet Alam

  Magnet Buatan

Magnet Alam

  Batu magnet pertama kali ditemukan pada tahun 6500 SM didaerah Yunani di propinsi Magnesia.

  Batu ini memiliki sifat khas, yaitu dapat menarik besi

Penggunaan Magnet

  Thalles adalah orang pertama yang meneliti tentang batu magnet . Magnet pertama kali digunakan untuk kompas oleh bangsa Cina

  Dalam perkembangannya magnet sekarang digunakan diberbagai alat dari yang sederhana sampai yang sangat canggih dan modern

Magnet Buatan

  

Magnet buatan ada dua jenis,

yaitu: > Magnet Keras > Magnet lunak

Magnet Keras

  Magnet keras terbuat dari baja, Sulit dibuat namun sifat kemagnetannya kuat dan permanen

  Contoh :Kaset dan Kompas

Magnet Lunak

  Magnet lunak biasa terbuat dari besi lunak, mudah dibuat namun sifat kemagnetannya lemah dan sementara. Contoh: Bel listrik dan alat untuk mengangkat besi

  Bahan-bahan Magnet Berdasarkan memagnetannya, benda digolongkan menjadi:

  Bahan magnetik ( ferromagnetik ), - yaitu bahan yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh besi dan baja

• Bahan non magnetik
• paramagnetik , yaitu bahan yang

  ditarik lemah oleh magnet. Contoh aluminium dan kayu

• diamagnetik , yaitu bahan yang

  

ditolak oleh magnet. Contoh emas

  

Bagian-bagian magnet

  Kutub magnet Kutub magnet : bagian ujung magnet yang memiliki gaya magnet paling kuat

  Sumbu magnet: garis yang Sumbu magnet menghubungkan kedua kutub magnet

Kutub Magnet

  Magnet memiliki 2 kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan Kutub utara : kutub magnet yang menghadap ke utara ketika magnet dapat bergerak bebas

  Kutub selatan : kutub magnet yang menghadap ke selatan ketika magnet dapat bergerak bebas

Teori Magnet

  Bila kita memiliki magnet yang besar, kemudian kita potong menjadi dua, apakah potongannya juga merupakan magnet?

  Bagaimana kalau kita potong terus hingga tidak dapat dipotong kembali?

  Apakah masih magnet?

  

Sebuah magnet yang

besar tersusun dari

magnet yang kecil

yang kita sebut

magnet elementer.

Karena magnet

elementer adalah

magnet yang paling

kecil yang berupa

atom, maka: Setiap benda tersusun dari

magnet elementer

  Magnet Besi

  Pada sebuah magnet, magnet-magnet elementernya tersusun rapi dan searah. Sehingga menimbulkan kutub-kutub magnet

  Pada besi bukan magnet, magnet-magnet elementernya tersusun dengan arah yang berlainan. Sehingga tidak menimbulkan kutub magnet.

Membuat Magnet

  Setelah kita mengetahui perbedaan antara benda magnet dan bukan magnet maka, kita dapat membuat sebuah besi yang bukan magnet menjadi magnet.

  Bagaimana caranya? Dengan menyusun rapi magnet elementernya dan membuatnya searah, maka besi tersebut menjadi sebuah magnet.

CARANYA?

  Ada tiga cara menyusun magnet elementer (membuat magnet) Pertama: digosok dengan magnet

  

Kedua: diinduksi dengan magnet

Ketiga: dengan menggunakan arus listrik DC

  Digosok dengan Magnet

  

Diinduksi dengan

magnet

  Dengan Arus Listrik DC

Menghilangkan megnet

  Dapatkah sebuah magnet kehilangan sifat kemagnetannya? Sifat kemagnetan akan hilang bila magnet- magnet elementer penyusunnya kembali ke posisi semula yang tidak teratur. Hal ini dapat terjadi bila magnet:

  > dipukul / dibanting > dipanaskan > berada disekitar arus listrik AC (bolak- balik)

Medan Magnet

  Medan magnet adalah wilayah disekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet

Bumi sebagai Magnet

  Bumi yang kita tinggali memiliki sifat-sifat kemagnetan

  Sehingga bumi dapat kita sebut sebagai magnet

  Bagaimanakah bentuk magnet bumi?

  Magnet Bumi

  Kita bayangkan seandainya magnet Bumi berbentuk batang

  Kutub utara bumi

Kutub utara kompas

  Ternyata posisi kutub-kutub magnet Bumi tidak pas dengan posisi kutub- kutub geografi Bumi

  Sudut deklinasi Sudut deklinasi

  Karena kutub magnet Bumi tidak sama dengan kutub Bumi, maka kedua kutub tersebut membentuk sebuah sudut, yaitu sudut deklinasi. Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk antara arah utara kompas dengan arah utara Bumi

  Sudut Inklinasi Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh garis gaya magnet Bumi dengan arah horisontal Bumi.

  Sudut inklinasi Listrik dan Magnet

Dari percobaannya Oersted menyimpulkan bahwa: Di sekitar arus listrk terdapat medan magnet.

  Untuk lebih memahaminya perhatikan percobaan berikut!

  Percobaan Oersted

Medan magnet disekitar arus listrik

  Bagaimanakah bentuk dari medan magnet disekitar arus listri?

Medan magnet disekitar arus listrik

  Bagaimanakah bentuk dari medan magnet disekitar arus listrik?

  Untuk selanjutnya medan magnet • disekitar arus listrik kuat medan magnet atau

  INDUKSI MAGNET ( B ) yang menyatakan besarnya fluks magnet (Φ) tiap satu satuan luas ( A ) sehingga didapat hubungan B = Φ/A ( dlm Wb/m² ) • Medan magnet / Induksi magnet • merupakan besaran

  VEKTOR Arah induksi magnet di

sekitar kawat lurus

i i B B I = arus listrik

  Elektromagnet / arah

induksi magnet disekitar

kawat melingkar Bagaimanakah medan magnet pada kawat berbentuk lingkaran?

  Arah induksi _{magnet (B)} ^{Arah induksi} _{magnet (B)} Arah arus listrik _{( I )i}

Arah Medan magnet pada kumparan

  Arah induksi magnet ( B ) Arah arus listrik ( I )

  1. Kawat lurus dan panjang

  Besar induksi magnet ( B )

• • Besar induksi magnet sangat bergantung

  pada bentuk kawat penghantar listrik.

  Kawat lurus panjang i a .P Besar induksi magnet di titik P

  Bp = μ¸i / 2 a 

( a=jarak kawat thd P) Besar Induksi Magnet (B )

  2. Kawat penghantar listrik • melingkar a r P Q x Besar induksi magnet disekitar kawat lingkaran ( di Q )

  Bq =

μ¸ia sin  / 2r² ( sin  = a/

r ) Besar induksi magnet di pusat lingkaran kawat ( di P ) yang berjari-jari a

  

Kumparan atau solenoida bila diberi arus

listrik akan menghasilkan medan magnet yang sama dengan medan magnet pada magnet batang.

Besarnya Induksi magnet pd Solenoida

  Induksi magnet dapat diperkuat dengan cara: 1. memperbesar kuat arus listrik 2. memperbanyak lilitan kumparan 3. mengisi kumparan dengan inti besi lunak

  Shg. Didapat hub. :

  Besar induksi magnet pada sb • ditengah-tengah solenoida: Bp =μ¸in ( n= N/l ) Besar induksi magnet di ujung • solenoida Bq = ½ Bp yang berbentuk kumparan

kawat yang melingkar atau

TOROIDA

  Besar induksi magnet pada •

sumbu toroida yang berjari-jari μ Contoh Soal

  1. Penghantar listrik lurus dan panjang beraliran arus listri

  1 A. Tentukanlah besar dan arah induksi magnet yang berada 1 cm tepat di sebelah utara kawat jika arah arus pada kawat vertikal keatas.

  

2. Dua kawat lurus panjang sejajar beraliran arus listri sama

  

24 A berjarak 5 cm . Tentukan besar dan arah induksi

magnet di titik diantara dua kawat yang berjarak 2 cm

dari kawat 1 jika arah arus pada kedua kawat a. searah b. berlawanan arah

  

3. Kawat melingkar dengan jari-jari 3 cm beraliran arus listri

  15 A . Tentukan Besar induksi magnet a. dititik pada sumbu lingaran yang berjara 4 cm dari pusat lingkaran kawat. b. di pusat lingkaran kawat.

  beraliran arus listrik 0,8 A . Hitung besar induksi magnet pada sumbu solenoida , jika titik tersebut berada a. ditengah-tengah solenoida. b. di salah satu ujung solenoida. pada alat-alat listrik

  Contoh Aplikasi

• • Dalam kehidipan sehari-hari/

  Bel listrik

  Bel listrik

  Pesawat telepon

  Relai

  Relai : saklar elektromaknet dengan listrik kecil untuk menjalankan listrik yang besar GAYA LORENTZ ( FL )

• Terapan Gaya Lorentz dlm kehidupan sehari-hari adalah sbg penggerak pada alat-alat listrik
• KIPAS ANGIN
• MESIN JAHIT
• MESIN CUCI
• MOTOR LISTRIK
>BOOR LISTRIK
• Dll

Gaya lorentz ( Fl = Fm =F )

  Bila elektron melintas memotong medan magnet, maka elektron tersebut akan _magnet mengalami suatu gaya _kawat yang mendorongnya ke _magnet arah tertentu

  Gaya tersebut disebut gaya lorentz _baterai

  

Gaya Lorentz merupakan

besaran

  

VEKTOR

ARAH Gaya • Lorentz _{Tangan kanan} ditentukan dengan kaidah/ aturan Tangan

  F

  ILB sin   magnet

  Kanan _{Kawat lurus panjang B = Induksi magnet ( T )} F = Gaya lorentz ( N) _{ = sudut antara I dan B} I = Kuat arus ( A) BESAR Gaya Lorentz

Gaya lorentz dapat di perbesar dengan 3 cara, yaitu:

  1. Memperkuat magnet ( B )

  2. Memperbesar kuat arus ( I )

  3. Memperpanjang kawat penghantar ( L )

  

Gaya Lorentz yang bekerja

pada kawat beraliaran arus listrik ( F= Fmagnet )

  B x L

  I F _magnet    

   sin

  ILB F _magnet  _{(Kawat lurus panjang)}

  Besar gaya lorentz secara umum

  F = ILB sin 

  Untuk  = 90º maka

  F = ILB dimana I = kuat arus (A), L= panjang _{kawat ( m) dan B induksi magnet (T)}

  

Gaya Lorentz yang bekerja pada

muatan listrik q dalam medan magnet B

  Muatan yang

• bergerak dalam medan magnet akan mengalami _ gaya magnet ( F ) _{Dimana q = muatan listrik (C),}

  F = qvB

• _{= induksi magnet (T) v = kece.gerak q ( m/s ) dan B}
>magnet:

  Besar gaya lorentz/ _{F  q v  B} ^{  } _{ }

• F= qvB sin  _{ = sudut antara v dan B}

Kemana arah gaya Lorentz/ magnetnya

  R ^F F = 0 ^{F X} _{F X} Gerak muatan ( q )dalam medan magnet ( B ) Muatan negatif / elektron • yang masuk ke dalam medan magnet secara _{m  F  qvB v 2} tegak lurus akan _r dibelokan (orbit melingkar )dg jari-jari r _{Medan magnet} r = mv _v v / qB

  Frekuensi anguler/kecepatan sudut _{Massa = m elektron r  F mv qB} r

  Muatan = q

  v qB  _{ }

    = qB / m r m

  B Gaya Lorentz Pada dua kawat lurus panjang dan sejajar i 2 •

  F=GayaTarik menarik

  F F F F • _{F=gaya tolak menolak}

• i1 a i2 i1 a

  Besar Gaya tolak tarik (F ) • F = μ¸i1 i2 / 2a Contoh soal

  1. Hitung gaya yang bekerja pada kawat yang panjangnya 0,1 m , yang dilalui arus

  10 A dalam medan magnet 0,2 T Jika kawat tersebut . A. tegak lurus. B. miring

  30 derajad . C. sejajar dengan medan magnetik 10 ‾² T

  2. Hitung gaya yang dialami oleh sebuah elektron dengan muatan – 1,6 . 10‾¹ºC yang bergerak dengan kelajuan 1,5

Mm/s memasuki suatu medan magnet 2 mT . Jika arah

kecepatan, a. tegak lurus . b.membentuk sudut 60 derajad . c. sejajar dengan arah medan magnet.

  

3. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 50.000 m/s

sejajardengan kawat yang bearus listrik

  10 A . Jika jarak elektron ke kawat 1 cm Tentukan besar gaya yang dialami oleh elektron.

  4. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 20 km/s memotong tegak lurus medan magnet 1,8 mT . Hitunglah jari-jari elektron dalam medan magnet. lanjutan

• 5Gambar disamping menunjukkan kawat lurus panjang beraliran arus

  5 A berjarak 2 cm dari kawat persegi yang beraliran arus listrik

  2 A. Tentukan gaya yang dialami oleh kawat persegi

• 2 cm 6 cm
• 3 cm

  Contoh Aplikasi

Motor listrik magnet

  Faradai mengembangkan teori Oersted dan Lorentz dengan membuat sebuah alat yang memanfaatkan _kumparan teori-teori tersebut untuk mengubah energi listrik menjadi gerak. _Cincin Ia menciptakan motor listrik. _{kolektor Sumber arus/} Dengan temuannya , Faradai _accu telah memulai dunia baru dimana semua alat gerak dapat dijalankan dengan menggunakan listrik.

  Penggunaan Magnet

  Soal ULHA MEDAN MAGNET

  5 cm masing-masing beraliran arus listrik 0,9 A dan 1,6 A tegak lurus bidang datar dengan arah sama seperti gambar. Tentukan besar dan arah Induksi magnet di titik P yang berada 3 cm dari kawat 1 dan 4 cm dari kawat 2 _{Kawat 1 kawat 2 3 cm 4 cm P} 5 cm Lanjutan ulha

  2. Sebuah kawat berbentuk lingkarandengan • jari-jari 6 cm dan beraliran arus listrik

  8 A terdiri dari 10 lilitan . Hitunglah Induksi magnet ? A. di titik pada sumbu kawat yang berjarak 8 cm dari pusat lingkaran kawat. B. di pusat lingkaran kawat.

  3. Sebuah partikel bermuatan listrik 2 C • bergerak dengan kecepatan

  4 M m/s sejajar dengan kawat lurus bealiran arus listrik

  10 A

pada jarak 2 cm dari kawat. Hitunglah besar

gaya yang dialami oleh partikel.
• 4. Sebuah proton dengan massa 9,11 x 10¯³¹ kg

  bergerak dengan kecepatan

  3 M m/s tegak lurus medan magnet sehingga lintasan proton

berpa lingkaran . Jika induksi magnet B= 200 _

T . Hitunglah a. jari-jari lintasan proton. B. kecepatan sudut proton Lanjutan Ulha

• 5. Tiga kawat lurus A, B dan C

  panjang sejajar beraliran arus listrik seperti gambar.

  Hitungla gaya yang dialami oleh kawat B _30A

  3 cm 5 cm _C A B _{10A 20A}

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

  LIHAT Power Point tentang •

ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK

  LIHAT file lain : •

• Pada Power point ARUS DAN TEGANGAN BOLAK-BALIK dan RANGKAIAN ARUS DAN TEGANGAN AC