Laporan Praktikum Modul 4 - Medan Magnetik - 101319037 [PDF]

Citation preview

MODUL 4 MEDAN MAGNETIK



Nama Praktikan



: Aufa Ghothfan Al Bara



NIM



: 101319037



Kelas



: PE 01



Anggota Kelompok : 1. Muhammad Kenandipa Putravendra ( 101319035 ) 2. Davva Ixlansyah ( 101319041 ) 3. Ardiansyah Putra ( 101319037 ) Tanggal Praktikum : Rabu 1 April 2020 Asisten Praktikum :



I.



INTISARI



Kata kunci : II. PENDAHULUAN 2.1. Tujuan 1. 2. 2.2. Dasar Teori Medan magnet adalah medan gaya yang berada di sekitar sebuah benda magnetic atau di sekitar sebuah konduktor berarus. Medan magnet dapat digambarkan dengan garis-garis gaya magnet yang selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. (Kamajaya,2008:154) [1] Medan magnet bumi dan medan magnet batang adalah sama, karena pada medan magnet bumi terdaapat pola garis medan magnet yang menunjukkan seperti seolah-olah ada magnet batang imajiner di dalam bumi. Karena kutub untara (N) dari jarum kompas mengarah ke utara, kutub magnet di utara geografis bumi secara magnetis merupakan kutub selatan. Bumi bertindak seperti magnet yang sangat besar. Tapi kutub magnet bumi tidak terletak pada kutub geografisny a (pada sumbu rotasi bumi) (Giancolli,2014:138) .[2]



Gambar 1. Kaidah tangan kanan medan magnetik Arah medan magnet pada kumparan berarus listrik dapat diingat dengan cara sederhana. Cara sederhana untuk mengingat arah garis-garis medan magnet disebut dengan kaidah tangan kanan,yaitu dengan membayangkan Anda menggenggam kawat tersebut dengan tangan kanan, sehinggaibu jari Anda menunjukkan arah arus (positi) konvensional; kemudian jari-jari lain akan melingkari kawat dengan arah medan magnet. (Giancoli,2001:137) [3] Rumusan Hukum Biot – Savart adalah rumusan umum mengenai kuat medan magnet di sekitar kawat berarus listrik, apa pun bentuk konduktornya tersebut. Nah kali ini kita akan membahas mengenai kuat medan magnet untuk beberapa bentuk penghantar. Ada empat hal yang akan kita bahas secara khusus. Pertama yang konduktornya berupa kawat lurus. Kedua kawat  konduktor yang bentuknya melingkar. Ke tiga berupa solenoida. Dan terakhir berupa toroida. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Penghantar Lurus Berarus Listrik. Kuat medan magnet B yang ditimbulkan oleh kawat penghantar lurus berarus listrik I pada tempat sekitar kawat tersebut yang berjarak aa adalah sebagai berikut. B=μ0I2πa



(1)



Secara matematis persamaan ini diperoleh dari penyelesaian integral persamaan dasar Huum Biot - Savart. Penurunan rumusnya dengan menyimak gambaran penerapan hukum Biot - Savart pada penghantar berarus listrik berikut ini. Penerapan hukum Biot - Savart pada penghantar berarus listrik Dari gambar tampak bahwa : Sinθ = ar → r = asinθ = acosecθ



(2)



Cotanθ = −la → l=(−a)cotanθ c



(3)



Dl = acosec2θdθ



(4)



Ketiga hubungan ini bila kita subtitusikan ke persamaan Hukum Biot - Savart, maka akan diperoleh: dB = μ0 4π I dl sinθ r2 dB = μ0 4π I (a cosec2θ dθ) sinθa 2cosec2θ dB = μ0 4π I sinθ dθ a



(5) (6) (7)



Kemudian nilai B kita tentukan dengan metode integral sebagai berikut ini: B = ∫θ2θ1db



(8)



B = ∫θ1 θ2 μ0 4π I sinθ dθ a



(9)



B = μ0 I 4π a ∫θ2 θ1 sinθ dθ



(10)



B = μ0 I 4π a (−cosθ) ∣θ1θ2



(11)



B = μ0 I 4π a ( cosθ2 − cosθ1 )



(12)



B = μ0 I 4π a ( cosθ2 − cosθ1 )



(13)



θ2 + β = 180∘ θ2 + β = 180∘ ,



(14)



cosθ2 = −cosβ cosθ2 = −cosβ



(15)



Jadi diperoleh



Selanjutnya, oleh karena 



maka  



Kemudian untuk menyederhanakan notasi, kita nyatakan  θ1 = αθ1 = α



(16)



Dengan demikian, persamaannya dapat ditulis ulang menjadi B = μ0 I 4π a ( cosα + cosβ )



(17)



Apabila kawat penghantarnya sangat panjang, maka sudut Α = 0∘α = 0∘



(18)



β = 0∘β = 0∘.



(19)



dan



Oleh karena itu B = μ0 I 4π a ( cos0∘ + cos0∘ )



(20)



B = μ0 I 4π a ( 1 + 1 )



(21)



B = μ0 I 2π a



(22)



Diperoleh 



Soleonida adalah perangkat elektromagnetik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerakan. Energi gerakan yang dihasilkan oleh Solenoid biasanya hanya gerakan mendorong (push) dan menarik (pull). Pada dasarnya, Solenoid hanya terdiri dari sebuah kumparan listrik (electrical coil) yang dililitkan di sekitar tabung silinder dengan aktuator ferro-magnetic atau sebuah Plunger yang bebas bergerak “Masuk” dan “Keluar” dari bodi kumparan. Persamaan untuk menghitung kuat medan magnet pada solenoid yang panjangnya tak berhingga adalah:



𝐵 = 𝜇.𝑛.𝑖



(23)



dengan keterangan 𝜇 : konstanta permeabilitas inti kumparan 𝑛 : jumlah lilitan per satuan panjang 𝑖 : arus listrik yang mengalir pada kumparan Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC. Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC). Trafo terdiri dari dua buah kumparan: primer dan sekunder dengan inti besi berlapis. Kumparan primer dihubungkn ke input tegangan. Pengaturan besar kecilnya perubahan tegangan pada trafo bergantung dari jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekundernya. [4] Vp Np = V s Ns



(24)



dengan 𝑉 𝑝: Tegangan pada kumparan primer 𝑉 𝑠: Tegangan pada kumparan sekunder 𝑁𝑝: Jumlah lilitan kumparan primer 𝑁𝑠: Jumlah lilitan kumpran sekunder Trafo yang digunakan untuk menaikkan tegangan disebut trafo step-up, sedangkan untuk menurunkan tegangan disebut trafo step-down. 2.3. Daftar Peralatan Tabel 2. Alat-alat percobaan



No. 1 2 3 4 5 6 7



Alat dan Bahan Catu Daya Kawat Penghantar Solenoid Multimeter Digital Saklar SPST Kabel probe Kumparan 1000 lilitan Kumparan 500 Lilitan



Jumlah 1 1 2 1 5 1 1



8 9 10 11 12 13 2.4.



Kawat Penghantar Lurus Kawat Penghantar Melingkar Inti Besi Berbentuk U dan I Potensiometer 50 Ohm Kompas Kecil Kompas Besar



1 1 1 1 10 1



Prosedur Percobaan



2.4.1. Medan Magnet Di Sekitar Kawat Lurus, Melingkar, dan Solenoid 1. Alat alat disiapkan sesuai tabel 2. Alat alat praktikum dirangkai seperti pada gambar …… . Catu daya dipastikan mati dan saklar rangkaian terbuka. Tegangan outupun dari catu daya dipasang pada 2V



Gambar….Medan magnet disekitar kawat lurus. Gambar….Medan magnet disekitar kawat melingkar Gambar….Medan magnet disekitar kawat Solenoid



3. Catu daya dan saklar dipastikan off. Maka kompas kompas kecil di tempatkan pada permukaan kotak transparan sebagai berikut :







Bagian A: mengitari kawat lurus vertikal.







Bagian B: mengitari kawat melingkar, tempatkan pula 1 buah kompas kecil di tengah-tengah lingkaran.







Bagian C: di tengah-tengah solenoid.



Lalu arah semua jarum dicaatat dan diamati yang mula mula untuk pada masing Bagian 4. Catu daya dan saklar dinyalakan dengan set ON. Perubahan arah jarum kompas diamati dengan baik baik . Lalu dicatat 5. Garis medan magnet yang terbentuk disekitar kawat lurus vertical digambar berdasar arah jarum kompas



6. Catu daya dimatikan. Lalu kabel penghubung ditukar antara 2 port catu daya sehingga polaritasnya terbalik 7. Catu daya dinyalakan kembali dan perubahan arah jarum jam kompas diamati baik baik . kemudian dicatat 2.4.2. Elektromagnetika 1. Rangkaian disusun seperti Gambar …. . Catu daya dan saklar dipastikan dalam posisi of 



Gunakan 500 Lilitan dan 1000 Lilitan







Gunakan Multimeter digital sebagai ammeter dengan batas ukur 10A DC







Letakkan kompas besar pada salah satu ujung kumparan, dan atur kompas dan kumparan agar jarum kompas tegak lurus terhadap sumbu kumparan.



Gambar….Rangkaian Percobaan Elektromagnetika 2. Output Tegangan catu daya dipilih sebesar 12 V DC 3. Catu daya dinyalakan dan saklar diset pada ON 4. Knob Potensiometer diputar pada skala kasar pertama dan arus diamati melalui rangkaian pada Multimeter. Lalu Besar kuat arus dicatat 5. Sudut dan Arah simpangan diamati apakah searah jarum jam (SJ) atau berlawanan (BJ) dan hasilnya dicatat untuk keadaan keadaan berikut : 



500 Lilitan dengan inti udara







500 Lilitan dengan inti besi berbentuk I



6. Langkah (5) diulangi untuk kumparan 1000 Lilitan 7. Ujung Ujung kabel yang dipasang ditukar yang terpasang pada catu daya agar polaritasnya terbalik. Lalu langkah (5) dan (6) diulangi kembali 8. Knob Potensiometer diputar agar nilai arus yang terbaca di Multimeter berubah . Lalu besar aurs nya dicatat 9. Langkah (5) sampai (7) diulangi untuk beberapa nilai arus yang melalui rangkaian. Hasilnya dicatat pada tabel….. 2.4.3 Transformator 1. Rangkaian disusun seperti Gambar…. . Catu daya dan saklar dipastikan dalam posisi OFF 



Kumparan 500 Lilitan dipasang sebagai kumparan primer, dan 1000 Lilitan seabagai kumparan sekunder







Dua Multimeter digunakan dengan batas ukur 20V AC



2. Output tegangan catu daya dipilih sebesar 2V AC



Gambar….Rangkaian Percobaan Transformator 3.



Catu daya dinyalakan dan saklar diset ON, Lalu tegangan kumparan primer dan sekunder pada masing masing multimeter dibaca hasilnya dan dicatat



4. Saklar diset OFF. Lalu Langkah (3) diulangi untuk tegangan catu daya 4V dan 6V AC 5. Saklar diset OFF , Lalu posisi kumparan 1000 lilitan ditukar dan menjadi kumparan primer 6. Langkah (3) diulangi untuk tegangan catu daya 8V , 10 V , Dan 12V AC



III. DATA DAN PENGOLAHAN DATA 3.1. Data Fisis Laboratorium Suhu rungan (T)



= …℃



Tekanan ruangan (P) = … mmHg



KTP = … ℃ KTP = … mmHg



3.2 Pengamatan Percobaan Medan Magnetik di sekitar kawat berarus Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Percobaan Medan Magnetik di Sekitar Kawat Berarus Polaritas



Arah Medan Magnet



Bagian Percobaan A



Kawat Lurus



Kawat Melingkar



Solenoid



B



Mula-Mula



Setelah Diberi Arus



3.3. Hasil Pengamatan Percobaan Elektromagnetika Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Percobaan Elektromagnetika Kumparan No Arus (A) Jumlah lilitan Inti 500 Udara 500 Besi 1 0,2 1000 Udara 1000 Besi 500 Udara 500 Besi 2 0,3 1000 Udara 1000 Besi



Simpangan Jarum Kompas Sudut (derajat) Arah (SJ/BJ) 140



SJ



150



SJ



150



SJ



160



SJ



160



SJ



170



SJ



170



SJ



180



SJ



3.4 Pengamatan Percobaan Transformator Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Percobaan Transformator



Jumlah Lilitan Tegangan Catu Daya (V) Kumparan Vp (V) Vs (V) Vp/Vs Kumparan Primer, Np Sekunder, Ns Kasus 1. Kumparan primer 500 dan Kumparan sekunder 1000 2V



500



1000



1.5



3.8



4V



500



1000



4.48



7.8



6V



500



1000



6.74



12.15



Kasus 2. Kumparan primer 1000 dan Kumparan sekunder 500 8V



1000



500



9.07



4.28



Vp/Vs secara teori



10V



1000



500



11.32



5.37



12 V



1000



500



13.57



6.49



IV. PEMBAHASAN



V. KESIMPULAN 1. 2. 3. VI. REFERENSI [1]



Kamajaya. (2008). Cerdas Belajar Fisika untuk Kelas XI Sekolah Menengah. Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung: Grafindo.



[2]



Giancoli, Dauglas C.2014. Fisika : Prinsip dan Aplikasi Edisi Ketujuh Jilid I. Jakarta : Erlangga.



[3]



Giancoli, Dauglas C.2001. Fisika : Prinsip dan Aplikasi Edisi Ketujuh Jilid I. Jakarta : Erlangga.



[4]



Abdullah, M.. 2006. Diktat Kuliah Fisika Dasar I Tahap Persiapan Bersama TPB. Bandung: ITB