Fisika 1 [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Dalam bidang kelistrikan kita mengenal adanya muatan positif dan muatan negatif. Sedangkan dalam bidang kemagnetan kita mengenal adanya kutub utara dan kutub selatan. Bidang kelistrikan dan bidang kemagnetan memiliki hubungan yang erat. Dalam bidang kelistrikan muatan positif akan saling tolak menolak dengan muatan yang sama jenis, namun akan saling tarik menarik dengan muatan yang berbeda jenis. Sama seperti kelistrikan, dalam kemagnetan kutub sejenis akan saling tolak menolak sedangkan, kutub yang tak sejenis akan saling tarik menarik. Perbedaan antara magnet dan listrik adalah bahwa dalam kemagnetan, kedua kutub selalu berpasangan. Tak ada magnet dengan hanya memiliki satu kutub saja, pasti memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Berbeda dengan kelistrikan di mana dimungkinkan adanya muatan tunggal, positif atau negatif saja, atau tidak selalu berpasangan.Kali ini kami akan melakukan percobaan mengenai hubungan kelistrikan dengan kemagnetan melalui suatu rangkaian listrik. Hans Chirstian Oersted menemukan bahwa magnet jarum akan menyimpang jika diletakkan dibawah kawat berarus lisrtik. Magnet jarum akan kembali pada posisi semula jika



arus



listrik



dihentikan.



Berdasarkan



hasil



eksperimen



tersebut,



Oersted



menyimpulkan bahwa arus listrik dapat membangkitkan medan magnet dengan arah garis medan yang mengikuti kaidah tangan kanan. Dalam kaidah tangan kanan, ketika kita memegang kawat arah arus (I)ditunjukan oleh ibu jari, dan arah medan (B) ditunjukan dengan oleh keempat jari yang lain. B. Tujuan 1. Menyelidiki adanya medan magnet di sekitar kawat yang dialiri arus listrik.serta faktor-faktor yang mempengaruhinya. 2. Mengetahui hubungan kelistrikan dan kemagnetan melalui rangkaian 3. Mengetahui besar simpangan jarum kompas yang berada di sekitar kawat berarus C. Rumusan Masalah Permasalah yang dihadapi pada percobaan Oersted adalah bagaimana cara jarum kompas dapat menyimpang jika berada di sekitar kawat yang dialiri arus listrik. 1



BAB II LANDASAN TEORI



Medan magnet pada suatu titik bukan hanya dapat dihasilkan oleh medan magnet permanen tetapi juga dapat dihasilkan lewat kawat berarus. Hal tersebut ditemukan pertama kali oleh H.C.Oersted, bahwa disekitar kawat berarus terdapat medan listrik dengan garis gaya magnet melingkar dan berpusat pada kawat tersebut. Medan magnet termasuk dalam besaran vektor yang memiliki besar dan arah. Arah medan magnet pada suatu titik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan dapat dilakukan hal berikut. Genggam kawat lurus dengan tangan kanan sedemikian hingga ibu jari menunjukkan arah kuat arus, maka arah putaran keempat jari yang dirapatkan akan menyatakan arah lingkaran garis-garis medan magnet. A.



Medan Magnet Magnet memiliki dua buah kutub magnet yaitu kutub utara dan kutub selatan



magnet.Medan magnet adalah daerah atau ruang di sekitar magnet dimana magnet lain atau benda lain yang mudah dipengaruhi magnet akan mengalami gaya magnetik jika diletakkan dalam ruang tersebut.



B.



Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik Di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnetik. Hans Christian Oersted



pada tahun 1820 dalam percobaannya, ia menggunakan sebuah kompas jarum untuk menunjukkan bahwa ketika arus listrik mengalir pada seutas kawat, jarum kompas yang diletakkan pada daerah medan magnetik yang dihasilkan oleh kawat berarus menyebabkan jarum kompas menyimpang dari arah utara-selatan.



C.



Arah Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Berarus Listrik Cara kita menentukan arah garis medan-medan magnet di sekitar kawat berarus listrik



adalah dengan menggunakan kaidah putaran tangan kanan yaitu sebagai berikut:



2



Gambar 1 Kaidah Tangan Kanan



Genggam kawat lurus dengan tangan kanan sedemikian hingga ibu jari menunjukkan arah kuat arus listrik, maka arah putaran keempat jari yang dirapatkan akan menyatakan arah lingkaran garis-garis medan magnetik.



Atau



Apabila kawat berbentuk lingkaran maka arah putaran keempat jari yang dirapatkan akan menunjukkan arah putaran arus listrik, demikian sehingga ibu jari menyatakan arah garisgaris medan magnetik.



Seperti pada kasus solenoida, arus i-nya berputar sehingga untuk memudahkan kaidah tangan kanan, arah putaran keempat jari yang dirapatkan menunjukkan arah putaran arus, sedang arah ibu jari menunjukkan arah garis-garis medan magnetiknya. Ketika sebuah solenoida dialiri arus listrik maka garis-garis medan magnetik yang dihasilkan mirip seperti magnet batang, dimana garis gaya magnet akan keluar dari ujung ibu jari (kutub utara) dan masuk ke pangkal ibu jari (kutub selatan). D.



Besar Induksi Magnetik



a.



Induksi Magnetik pada Kawat Lurus Berarus Listrik



Rumus :



b.



Induksi Magnetik pada Kawat Melingkar Berarus Listrik



3



Rumus induksi magnetik di pusat lingkaran :



Rumus induksi magnetik di titik P



c.



Induksi Magnetik pada Kawat Solenoida



Gambar 2 Solenoida Rumus induksi magnetik ditengah solenoida :



Rumus induksi magnetik di ujung solenoida : Ilmuwan pertama yang menyelidiki besar induksi magnetik yang ditimbulkan oleh kawat lurus berarus listrik, yaitu Bio dan Savart. Keduanya berhasil menemukan persamaan kuantitatif untuk menemukan besar induksi magnetik oleh kawat berarus yang disebut hukum Bio-Savart. Persamaannya



4



𝑑𝛽 = 𝑘



𝐼 𝑑𝐼 sin 𝛼 𝐼2



Ket : I = Kuat arus (A) dI = elemen kawat (m) 𝛼 = sudut antara elemen arus dengan garis hubung elemen kawat. k = tetapan dalam SI (𝑘 = 10−7 Wb/Am) d𝛽 = induksi magnet P yang disebabkan elemen arus (Wb/m2 atau T) t = jarak inti ke elemen kawat



adapun hubungan antara tetapan (k) dengan permeabilitas hampa (𝜑𝑛 ) dinyatakan dalam persamaan berikut. 𝑘=



𝜑0 4𝜋



𝜑0 = permeabilitas ruang hampa (4𝜋 𝑥 10−7T m/A) Sumber medan magnet pada kawat berarus adalah elemen arus persis dengan muatan q yang merupakan sumber medan elektrostatik. Medan magnetiknya berkurang menurut kuadrat jarak dari elemen arusnya.



5



BAB III HASIL PENGAMATAN A. Alat dan Bahan No



Nama Alat Bahan



Jumlah



Kode Alat



1



Kompas



1



PL-EM-046



2



Papan Rangkaian



1



PL-EM-047



3



Jembatan Penghubung



1



PL-EM-050



4



Meter Dasar



1



PL-EM-007



5



Kabel Penghubung Hitam



3



PL-EM-008



6



Kabel Penghubung merah



3



PL-EM-009



7



Skalar



1



PL-EM-051



8



Pemegang Batere



3



PL-EM-052



9



Jepit Steker



2



PL-EM-053



10



Catu Daya



1



-



B. Langkah-langkah percobaan 1. Persiapkan peralatan/komponen sesuai dengan daftar alat/bahan. 2. Buat rangkaian seperti arahan dari guru dengan memasang pada catu daya . Saklar S dalam posisi terbuka (posisi 0). 3. Hubungkan rangkaian ke sumber tegangan menggunakan kabel penghubung. 4. Tutup saklar (posisi 1), amati sudut penyimpangan kutub utara jarum pada model kompas dan kuat arus yang melalui kawat. Catat hasilnya kedalam tabel hasil pengamatan. 5. Buka saklar S (posisi 0), ubah arus dengan cara menukar kabel catu daya ke rangkaian. Ulangi langkah 2-6. Catatlah hasil pengamatan. C. Tabel hasil pengamatan No



Tegangan (V)



Kuat Arus (I)



Polaritas Listrik A



B



1



3



2,2



+



-



2



3



5



-



+



Penyimpangan kutub U kompas Sudut Arah Simpang Simpang 6° Berlawanan arah jarum jam 14° searah jarum jam 6



BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan Oersted menemukan bahwa disekitar kawat berarus listrik magnet, jarum kompas akan bergerak (menyimpang). Penyimpangan magnet jarum kompas akan semakin besar jika kuat arus listrik yang mengalir melalui kawat diperbesar. Arah penyimpangan jarum kompas bergantung arah arus listrik yang mengalir dalam kawat. Gejala itu terjadi jika kawat dialiri arus listrik. Jika kawat tidak dialiri arus listrik, medan magnet tidak terjadi sehingga magnet jarum kompas tidak bereaksi. Perubahan arah arus listrik ernyata mempengaruhi perubahan arah penyimpangan jarum kompas. Perubahan jarum kompas menunjukan perubahan arah medan magnet. Jadi dapat dibuktikan bahwa : 1. Semakin besar kuat arus listrik yang mengalir pada kawat lurus maka medan magnet akan semakin besar. 2. Perbedaan arah arus listrik yang mengalir menyebabkan arah medan magnet yang berubah. 3. Semakin dekat dengan kawat berarus maka besar medan magnetnya akan semakin besar. B. Saran Berdasarkan hasil dari praktikum ini, maka dapat disampaikan saran sebagai berikut: 1. Kondisi instrument yang digunakan harus dalam keadaan baik. 2. Perlunya konsentrasi yang tinggi dalam melihat pergerakan jarum kompas 3. Dalam melaksanakan percobaan dan menghitung serta menganalisis data yang didapat hendaknya dilakukan dengan teliti dan serius, sehingga kesalahan data percobaan dapat dihindari. 4. Sebaiknya laboratorium di sekolah makin diperindah dan dipasangkan AC 5. Alat alat yang kurang baik sebaiknya dapat diganti agar pada saat penelitian hasil yang didapatkan akurat.



7



DAFTAR PUSTAKA http://tyasland.blogspot.com/2014/04/listrik-magnet-i.html?=1 http://ariyantibatti99.blogspot.com/2014/03/laporan-akhir-hasil-percobaanoersted.html?m=1 https://roudlotunnafingah.wordpress.com/2015/01/18/percobaan-oersted/ BUKU PAKET FISIKA INTAN PARIWARA KELAS XII



8



LAMPIRAN – LAMPIRAN



9