Hukum Ampere Medan magnet yang ditimbulkan arus Formula

Hukum Ampere Medan magnet yang ditimbulkan arus Formula hukum Ampere Kawat lurus sangat panjang Silinder sangat panjang Solenoida ideal Toroida ideal 02 November 2020 FISIKA 2 1

Sasaran Pembelajaran • Mahasiswa mampu menghitung besar medan magnet pada beberapa sistem sederhana 02 November 2020 FISIKA 2 2

Percobaan Oersted • Mengamati efek yang ditimbulkan arus listrik pada orientasi kompas • Tidak ada arus: orientasi kompas sejajar medan magnet bumi • Ada arus: orientasi berubah 02 November 2020 FISIKA 2 3

Hukum Ampere Ø Diformulasikan berdasarkan eksperimen: ØBesar medan magnet di sekeliling kawat lurus dialiri arus, sebanding dengan arusnya dan berbanding terbalik dengan jarak daerah yang ditinjau dari kawat tersebut Konstanta kesebandingan 02 November 2020 FISIKA 2 4

Formulasi Hukum Ampere • Integral medan magnet sepanjang lintasan tertutup sebanding dengan arus yang dilingkupi lintasan tersebut dengan arah medan menyinggung lintasan 02 November 2020 FISIKA 2 5

Cara menggunakan Hukum Ampere • Menentukan arah medan dengan aturan tangan kanan. Jika ibu jari menyatakan arah arus dan telapak tangan menghadap ke arus, maka jari-jari tangan lainnya menyatakan arah medan • Menentukan lintasan tertutup dan menghitung medan magnet: – Pilih lintasan tertutup yang besar medan magnetnya homogen sepanjang lintasan itu agar integral menjadi mudah – Tentukan arus yang dilingkupi lintasan tersebut – Tentukan medan magnet akibat arus tersebut 02 November 2020 FISIKA 2 6

Kawat lurus sangat panjang • Sangat panjang artinya jarak titik yang ditinjau jauh lebih kecil dibanding panjang kawat • Lintasan Ampere berbentuk lingkaran I 02 November 2020 FISIKA 2 7

Perhitungan untuk kawat lurus Arus yang dilingkupi lintasan Ampere i = I Perhitungan dengan Hukum Ampere 02 November 2020 FISIKA 2 8

Contoh 1 kawat panjang • Tentukan medan magnet dan arahnya di titik A dan B akibat arus sebesar 2 A yang menembus bidang BB B 0, 5 m X 0, 5 m A BA • Medan di titik A dan B sama besar karena disebabkan arus yang sama dan jaraknya sama dari arus T • Arah medan di A ke bawah, dan B ke atas 02 November 2020 FISIKA 2 9

Contoh 2 kawat panjang • Dua buah kawat lurus dialiri arus 2 A dan 4 A. Jarak antara kedua kawat 2 b. Tentukan medan magnet tepat di tengah kedua kawat Medan akibat kawat 2 A pada titik B X B b Medan akibat kawat 4 A pada titik B b Medan total di titik B 2 A 02 November 2020 4 A FISIKA 2 10

Contoh 2 kawat panjang • Tentukan medan pada titik A akibat kawat panjang tak berhingga yang terletak di titik sudut segitiga sama sisi yang panjang sisinya a seperti gambar di bawah ini a X karena besar arus dan jarak titik A terhadap arus sama besar maka B x dan B nilainya sama besar hanya arahnya berbeda seperti pada gambar 2 A 2 A a a A B Bx Btotal 02 November 2020 FISIKA 2 11

Gaya antara dua kawat lurus • Gaya Lorentz • Dua kawat lurus berarus yang berdekatan akan mengalami gaya Lorentz akibat pengaruh kawat lainnya Arah arus berlawanan Arah arus sama r B 12 r x B 21 F 21 B 12 x F 12 F 21 i 1 02 November 2020 i 2 FISIKA 2 F 21 x B 21 i 2 12

Medan magnet pada kawat 1 pengaruh arus pada kawat 2 Medan magnet pada kawat 2 pengaruh arus pada kawat 1 Gaya Lorentz pada kawat 1 pengaruh arus pada kawat 2 02 November 2020 FISIKA 2 13

Gaya Lorentz pada kawat 2 pengaruh arus pada kawat 1 Gaya Lorentz per satuan panjang pada kawat 1 pengaruh arus pada kawat 2 Gaya Lorentz per satuan panjang pada kawat 2 pengaruh arus pada kawat 1 02 November 2020 FISIKA 2 14

Arus mengalir pada silinder pejal • Analogi seperti kawat lurus, tetapi mempunyai diamenter tertentu • Medan homogen sepanjang suatu lintasan berbentuk lingkaran yang berpusat pada sumbu silinder • Arah medan magnet menyinggung lintasan tersebut r r I 02 November 2020 R FISIKA 2 15

Perhitungan silinder sangat panjang • Untuk r<R – Arus yang dilingkupi lintasan Ampere – Perhitungan dengan Hukum Ampere 02 November 2020 FISIKA 2 16

• Untuk r>R – Semua arus dilingkupi lintasan Ampere i = I – Perhitungan medan magnet 02 November 2020 FISIKA 2 17

Silinder berongga dialiri arus • Misalkan jari-jari dalam R 1 dan R 2 dan arus yang mengalir 2 A. Untuk r<R 1, B=0 Untuk R 1<r<R 2 R 1 2 A Untuk r>R 2 02 November 2020 FISIKA 2 18

Silinder berongga dan kawat lurus • Medan magnet ditinjau untuk r<R 1, R 1<r<R 2, r>R 2 • Untuk r>R 2, B=0 karena total arus adalah nol Untuk R 1<r<R 2 2 A R 2 R 1 2 A Untuk r<R 1 02 November 2020 FISIKA 2 19

Solenoida • Kawat panjang yang dialiri arus dan dililitkan membentuk banyak lilitan • Gambaran medan magnet di solenoida I U S X 02 November 2020 X X X FISIKA 2 X X X 20

Solenoida Ideal • Panjang solenoida jauh lebih panjang dibandingkan dengan diameternnya • Medan magnet di dalam solenoida homogen • Medan magnet di luar solenoida nol d c a 02 November 2020 b FISIKA 2 B 21

Hukum Ampere Untuk Solenoida Ideal Lintasan tertutup untuk solenoida Total arus yang dilingkupi lintasan Ampere i = NI 02 November 2020 FISIKA 2 22

Perhitungan medan magnet di dalam solenoida n = N/l = jumlah lilitan per satuan panjang 02 November 2020 FISIKA 2 23

Toroida • Solenoida yang dibengkokkan • Di dalam toroida medan homogen, di luar nol • Lintasan Ampere berbentuk lingkaran di dalam toroida (lintasan 2) 02 November 2020 FISIKA 2 24

Soal 1. Tentukan medan magnet di titik P dan Q untuk sistem berikut ini. Jarak kedua arus 2 m dan titik P tepat diantara keduanya. Titik Q berjarak 4 m dari titik P 2 A Q P 4 A x 2. Sistem seperti no. 1 tetapi di P diletakkan kawat lurus 1 A dengan arah menembus bidang. Tentukan arah dan besar gaya per satuan panjang pada kawat tersebut 02 November 2020 FISIKA 2 25

3. Empat buah kawat diletakkan pada titik-titik sudut bujur sangkar seperti gambar berikut. Tentukan medan magnet dan arahnya di titik perpotongan bujur sangkar 2 A 4 A a 2 A 02 November 2020 a FISIKA 2 4 A 26

4. Sebuah silinder tipis berjari-jari a dialiri arus 4 A. Di dalam silinder tipis diletakkan silinder pejal yang jari -jarinya b dan berarus 2 A dengan arah berlawanan dengan arus 4 A. Sumbu pusat kedua silinder sama dengan nilai a>b. Jika panjang kedua silinder L, tentukan medan magnet untuk a. r<b b. b<r<a c. r>a 02 November 2020 FISIKA 2 27