Bab 7 Medan Magnetik dan Gaya Magnetik TEL

Bab 7 Medan Magnetik dan Gaya Magnetik TEL 2303 Abdillah, S. Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau

Tujuan üGaya dan medan magnetik üGaris medan fluks magnetik üGaya Lorentz dan gaya magnetik

Magnetisme pada Magnet Permanen

Magnetisme pada Kawat Berarus

Bumi adalah sebuah magnet

Magnetisme pada Muatan Bergerak Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol

Magnetisme pada Muatan Bergerak Ketika v tegak lurus terhadap B , maka F = qv. B

Magnetisme pada Muatan Bergerak Ketika vektor kecepatan partikel v membuat sudut 0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus bidang yang dibentuk oleh v dan B, maka F = qv. B sin

Gaya Magnetik Sebuah muatan yang bergerak menciptakan sebuah medan magnetik B dalam ruang sekitarnya Medan magnetik itu mengerahkan sebuah gaya magnetik F pada setiap muatan lain yang bergerak dalam medan tersebut Besar dan arah dari gaya F bergantung pada kecepatan partikel v dan besar & arah medan magnetik B

Gaya Magnetik F q B q v Aturan tangan kanan Jika sebuah muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnetik B, maka muatan tersebut akan mengalami gaya magnetik F, yang besarnya adalah: Atau dalam bentuk vektor

Perbedaan antara gaya listrik dan gaya magnetik Bekerja searah dengan medan listrik Bekerja pada partikel bermuatan tanpa memperdulikan apakah bergerak atau tidak Bekerja memindahkan partikel Bekerja dalam arah tegak lurus medan magnetik Bekerja pada partikel muatan hanya jika partikel tersebut bergerak Tidak bekerja untuk memindahkan partikel

Medan Magnetik Satuan SI untuk medan magnetik B adalah tesla (T) 1 tesla = 1 T = 1 newton / (coulomb. meter/second) = 1 newton / (ampere. meter) Satuan cgs untuk B (bukan SI) adalah gauss. 1 tesla = 104 gauss

Beberapa contoh nilai medan magnetik Lokasi Pada permukaan bintang neutron Medan Magnetik, (T) 108 Dekat magnet superkonduktor 5 Dekat elektromagnetik yang besar 1 Dekat batang magnetik kecil 10 -2 Dekat permukaan bumi 10 -4 Ruang antar bintang 10 -10 Dalam ruang kedap magnetik 10 -14

Garis Medan Magnetik Jika sebuah kawat yang diletakkan vertikal di sekitar tumpukan pasir halus (atau serbuk besi) diberi arus listrik, maka pasir halus ini akan membentuk garis-garis konsentris dengan kawat sebagai pusatnya. Garis-garis ini menggambarkan garis medan magnetik.

Fluks Magnetik Fluks magnetik B melalui sebuah permukaan persis seperti mendefinisikan fluks listrik dalam hubungannya dengan hukum Gauss. Fluks magnetik B melalui suatu luas didefinisikan sebagai B = ∮ B cos d. A = ∮ B⊥d. A = ∮ E·d. A Satuan SI dari fluks magnetik adalah weber (1 Wb = 1 T. m 2) Fluks magnetik total yang melalui sebuah permukaan tertutup selalu sama dengan nol. ∮ B. d. A = 0 Persamaan ini disebut hukum Gauss untuk magnetisme

Usaha dan Energi Gaya magnetik tidak bekerja untuk memindahkan partikel yang bergerak Energi kinetik partikel tidak berubah Laju tidak berubah tetapi kecepatan dan arah bisa berubah

Partikel bermuatan dalam medan magnetik homogen Medan menembus bidang + + + FB + + v v + + Perhatikan laju tidak berubah Gaya F selalu terhadap v Karena gaya selalu dalam arah radial, ia bekerja untuk mempertahankan partikel bergerak dalam lingkaran

Partikel bermuatan dalam medan magnetik serba sama Medan menembus bidang + F + v Partikel bermuatan bergerak seperti spiral dalam medan magnetik B

Contoh Soal Sebuah proton bergerak dalam lintasan lingkaran dengan jari-jari 14 cm dalam sebuah medan magnetik 0. 35 T yang tegak lurus dengan kecepatan proton. Tentukan laju linier proton.

Gaya Lorentz Jika medan listrik E dan medan magnetik B duaduanya diaplikasikan pada partikel bermuatan maka total gayanya adalah: Gaya ini dikenal sebagai gaya Lorentz: E B FE q FB v

Pemilih Kecepatan (velocity selector) +ve FB + v + FE FB -ve

Pemilih Kecepatan Gaya magnetik Gaya listrik Hanya partikel dengan laju yang sama dengan E/B yang dapat lewat terus tanpa dibelokkan

Eksperimen e/m Thomson Energi kinetik ½ mv 2 sama dengan energi potensial listrik e. V yang hilang. ½ mv 2 = e. V atau v= Elektron bergerak lurus jika v = E/B = sehingga e = E 2 = 1, 75 x 1011 C/kg m 2 VB 2 e = 1, 602 x 10 -19 C m = 9, 1 x 10 -31 kg

Spektrometer Massa

Gaya Magnetik Pada Kawat Berarus Sebuah kawat berarus terdiri dari partikel bermuatan yang bergerak sehingga tiap partikel akan mengalami gaya berikut. FB + B l v A

Gaya Magnetik Pada Kawat Berarus Gaya total pada segmen kawat adalah jumlah gaya pada seluruh muatan Asumsikan gayanya sama pada setiap pembawa arus (muatan) Jumlah muatan (N) adalah densitas muatan (n) × Volume (Al) Kumpulkan semua yg tidak berarah (besaran skalar) Ingat laju hanyut

Gaya pada Simpal Arus Gaya netto pada sebuah simpal arus dalam sebuah medan magnetik homogen adalah nol. L B L L F = -ILB F=0 L F=0 F = +ILB

Torsi pada Simpal Arus B L’ L L Karena L×B tegak lurus L’ L’ Tetapi torsi/torka tidak nol x. B = IA = momen dipol magnet

Pekerjaan Rumah ü Kerjakan soal latihan dan soal-soal bab 28 tentang Medan Magnetik dan Gaya Magnetik ü Download materi handout Sumber Medan Magnetik ü Baca bab 29 buku Young & Freedman mulai dari Pendahuluan hingga Pertanyaan Diskusi