09-Medan Magnet Akibat Arus Listrik [PDF]

Citation preview

khbasar2017



Slide Kuliah Fisika Dasar Magnet Statik: Medan Magnet Akibat Arus Listrik



Khairul Basar [email protected]



Medan Magnet oleh Arus Listrik



khbasar2017



• Eksperimen yang dilakukan oleh



•



Oersted menunjukkan bahwa adanya arus listrik (muatan yang bergerak) dapat menimbulkan medan magnet (mempengaruhi jarum kompas di sekitarnya) Analisa kuantitatif untuk mendapatkan hubungan antara arus listrik dengan kuat medan magnet yang dihasilkan diperoleh melalui perumusan Biot-Savart



Aturan tangan kanan untuk mendapatkan hubungan arah arus dan arah medan magnet



Hukum Biot Savart • Hukum Biot-Savart



• Medan magnet di titik P akibat seluruh bagian kawat



khbasar2017



Contoh



khbasar2017



• Kawat panjang yang dialiri arus sebesar i0 terletak sepanjang sumbu x. Tentukan medan magnet di titik P (0,a)



khbasar2017



Medan magnet oleh kawat panjang lurus • Telah diperoleh bahwa • Untuk kawat yang sangat panjang • Diperoleh



dan



• Medan magnet pada jarak a dari kawat panjang yang dialiri arus



Arah B: arah tangensial yang ditunjukkan oleh keempat jari tangan kanan jika ibu jari menyatakan arah arus i



khbasar2017



Contoh



khbasar2017



• Tentukan medan magnet di titik pusat loop kawat melingkar yang dialiri arus



khbasar2017



Medan magnet di titik pusat loop lingkaran berjejari R yang dialiri arus i0



Gaya antar kawat sejajar berarus



khbasar2017



• Kawat yang dialiri arus akan menimbulkan medan magnet di sekitarnya. Jika ada kawat lain di dekatnya maka akan ada gaya antara kedua kawat



• Gaya persatuan panjang antar kawat (panjang) sejajar berarus berjarak a



Hukum Ampere



khbasar2017



• Seperti pada analisis medan listrik untuk objek yang memiliki



•



kesimetrian dapat menggunakan hukum Gauss, pada medan magnet dapat digunakan hukum Ampere untuk menentukan medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik dengan distribusi yang simetri Hukum Ampere



Contoh



khbasar2017



• Kawat lurus panjang mempunyai penampang berbentuk lingkaran berjejari R membawa arus sebesar I yang terdistribusi seragam pada penampang lintang kawat. Tentukan medan magnet di dalam kawat (r < R) dan di luar kawat (r > R)



khbasar2017



Medan Magnet Pada Solenoid



khbasar2017



• Solenoid merupakan kawat panjang yang dililit membentuk helix (kumparan). Jika antar satu lilitan dengan lilitan lain rapat, maka medan magnet yang ditimbulkan oleh solenoid dapat dipandang sebagai superposisi dari kumparan lingkaran



Medan Magnet Pada Solenoid



khbasar2017



• Jika panjang solenoid >> jari-jari penampang solenoid, maka medan magnet pada bagian luar solenoid sangat kecil sedangkan medan magnet di bagian dalam (pada sumbu solenoid) mendekati konstan  solenoid ideal



Medan Magnet Pada Toroid • Solenoid yang panjang dan dibentuk



•



menjadi melingkar disebut toroid. Medan magnet di dalam toroid dianalisa menggunakan hk. Ampere



khbasar2017



Latihan 1. Suatu kawat dibentuk menjadi seperti gambar. Tentukan besar dan arah medan magnet di titik C jika kawat dialiri arus sebesar i



2. Suatu kawat yang panjang dibentuk menjadi seperti gambar. Tentukan besar dan arah medan magnet di titik O jika kawat dialiri arus sebesar i0



khbasar2017



Latihan 3. Dua kawat panjang lurus sejajar berjarak d1 = 6 m satu sama lain dan masing-masing dialiri arus sebesar 4 A dengan arah keluar bidang gambar. Tentukan medan magnet di titik P jika d2 = 4 m.



4. Kawat lurus panjang dialiri arus i1 = 30 A dan loop persegi dialiri arus i2 = 20 A, sedangkan a = 1 cm, b = 8 cm dan L = 30 cm. Tentukanlah gaya total yang dialami oleh loop persegi tersebut akibat arus i1.



khbasar2017



Latihan 5. Konduktor berbentuk silinder panjang berjejari penampang R dialiri arus dengan rapat arus yang dinyatakan J = br. Jika b adalah konstanta, tentukanlah medan magnet di dalam (r1) dan di luar (r2) silinder tersebut



6. Suatu solenoid mempunyai panjang 95 cm dan jari-jari penampangnya adalah 2 cm terdiri dari 1200 lilitan. Solenoid ini dialiri arus 3,6 A. Berapakah besar medan magnet di dalam solenoid?



khbasar2017