INDUKSI MAGNETIK DAN GAYA MAGNETIK Beranda SK KD
INDUKSI MAGNETIK DAN GAYA MAGNETIK Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Fisika Kelas XII Semester 1 Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Standar Kompetensi • Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Kompetensi Dasar • Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Indikator Pencapaian • Mendiskripsikan induksi magnetik di sekitar kawat berarus • Mendiskripsikan gaya magnetik pada partikel bermuatan listrik yang bergerak di dalam medan magnetik • Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada teknologi motor listrik SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
INDUKSI MAGNETIK Percobaan Han Christian Oersted (Th. 1819) Suatu magnet jarum terletak dibawah kawat mengalami penyimpangan ketika kawat dialiri arus listrik. Ketika arus listrik pada kawat arahnya dibalik, ternyata arah penyimpangan magnet jarum berlawanan arah. jadi arah medan magnet tergantung arah arus listri Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda INDUKSI MAGNETIK SK / KD Indikator Arah Medan Magnet Materi Latihan i i B r Arah medan magnet di suatu titik disekitar kawat lurus berarus merupakan garis singgung kelilingkaran di titik tersebut. Arah medan magnet tersebut dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Genggamlah kawat berarus dengan ibu jari menunjuk sesuai arah arus listrik. Empat jari lain menunjukkan arah medan magnet. Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Hukum Biot-Savart d. B r i dl SK / KD Indikator a Materi α Latihan Besar induksi magnet d. B yang disebabkan oleh elemen arus adalah : (1) berbanding lurus dengan elemen arus listrik Idl (2) berbanding lurus dengan sinus sudut antara r dan dl (3) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak titik yang diamati ke kawat dl Dirumuskan dengan : Beranda Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Hukum Amper Integral tertutup B·ds sama dengan m 0 I, I adalah arus total yang dicakupi oleh permukaan tertutup, Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan a Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Medan Magnet di sekitar Kawat lurus Panjang Dengan menggunakan hukum Amper, maka kuat medan magnet disekitar kawat lurus panjang dinyatakan dengan : Beranda SK / KD Indikator Materi B Latihan a • Ket: B = kuat medan magnet (Wb/m 2 atau T ) I = kuat arus (A) a= jarak titik dari kawat (m) µ 0 = permeabilitas ruang hampa µ 0 = 4π. 10 -7 Wb/A. m Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Contoh soal 1. Tentukan besar induksi magnetik di suatu titik yang berjarak 4 m dari kawat lurus panjang berarus listrik 20 A • diketahui : I = 20 A a=4 m µ 0 = 4π. 10 -7 Wb/A. m Jawab : SK / KD Indikator Materi JAWAB Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Contoh soal Dua kawat sejajar K-L terpisah 5 cm satu sama lain. Kedua kawat masing berarus listrik 4 A dan 6 A searah. tentukan besar induksi magnetik di titik M yang terletak 2 cm dikanan K diantara K-L. Diketahui : kawat K(1) dan L(2) I 1 = 4 A i 2 = 6 A a 1 = 2 cm a 2 = 3 cm Jawab. JAWAB B 2 K Indikator Materi L I 1 SK / KD Latihan i 2 B 1 Referensi Penyusun B 1 = 2. 10 -5 Tesla B 2 = 2. 10 -5 Tesla ke bawah ke atas Induksi magnetik di titik M merupakan resultan dari B = B 1 + (-B 2) = 0 Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Medan Magnet dipusat kawat melingkar berarus a d. B Cos α r α d. B Beranda SK / KD Indikator α Materi d. B Sin α Latihan Besar induksi magnetik di titik pusat kawat melingkar adalah : B = kuat medan magnet a = jari-jari I = kuat arus N = jumlah lilitan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda SK / KD Arah induksi magnetik di sekitar kawat melingkar berarus Indikator Materi Dengan kaidah tangan kanan, maka arah medan magnetik pada kawat melingkar berarus(untuk arah arus berlawanan jarum jam) tampak seperti pada gambar (a) Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Contoh soal Sebuah penghantar berbentuk lingkaran berjari 10 cm dialiri kuat arus listrik 10 A. Jika induksi magnetic di pusat penghantar sebesar 6 . 10 – 3 Wb/m 2 , berpakah jumlah lilitannya ? JAWAB Diketahui : a = 10 cm = 0, 1 m I = 10 A B = 6 . 10 – 3 Wb/m 2 Berapakah jumlah lilitan N Jawab : Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun N = 300 lilitan Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Medan Magnet pada solenoida berarus listrik Arah Medan magnet S Beranda SK / KD Indikator U Dengan aturan tangan kanan dapat ditentukan kutub U dan S, pada ujung solenoida. Genggam solenoda, 4 jari menunjuk arah arus dan ibu jari menunjukan arah magnet didalam solenoida U Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Besar Medan magnet pada solenoida Jika solenoida memiliki jumlah lilitan N dan panjangnya adalah L, maka dengan menggunakan hukum Amper besar medan magnet dipusat solenoida adalah : Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Medan magnet diujung solenoida Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Contoh soal Suatu solenoida panjangnya 20 cm terdiri atas 800 lilitan dan jari penampangnya 2 cm. Jika solenoida dialiri kuat arus 4 A , berapakah induksi magnetik di pusat dan diujung solenoida ? JAWAB • Diketahui : i = 4 A l = 20 cm = 0, 2 m N = 800 µ = 4π. 10 -7 Wb/a. m 2 • Jawab. Di pusat solenoida B = µ i n = 4π. 10 -7. 4. 800/0, 2 B = 6, 4. 10 -3 T Di ujung solenoida. • B = ½ µ i n = ½ 6, 4. 10 -3 T = 3, 2. 10 -3 T • Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
GAYA LORENTZ Merupakan gaya yang timbul pada penghantar berarus atau muatan yang bergerak dalam medan magnetik. Besarnya gaya Lorentz dirumuskan sebagai berikut. Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan F = gaya Lorentz F = i. Bl Sin θ i = kuat arus B = kuat medan magnet l = panjang kawat dalam medan magnet Θ = sudut antara arus listrik dengan medan magnet Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Arah Gaya Lorentz F i B Gaya Lorentz merupakan vektor yang arahnya tergantung pada arah medan magnet dan arah arus. Dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah telapak tangan kanan. • Buka telapak tangan kanan. • Arahkan empat jari searah medan magnet. Arahkan ibu jari searah arus. • Arah hadap telapak tangan merupakan arah gaya Lorents Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Materi Sebuah kawat panjangnya 60 cm dialiri arus listrik 10 A, terletak di dalam ruang magnetik homogen yang kuat medannya 4. 10 -3 T. tentukan besar gaya loren pada kawat, jika arah arus dan arah magnetik saling membentuk sudut : (a) 30 o dan (b) 90 o JAWAB Diketahui : l = 60 cm = 0, 6 m i = 10 A B = 4. 10 -2 T Jawab : a. F = i. Bl Sin θ = 10. 0, 6. 4. 10 -3 Sin 30 o F = 1, 2. 10 -2 N b. F = 10. 0, 6. 4. 10 -3 Sin 90 o = 2, 4. 10 -2 N SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Gaya Lorentz Pada dua kawat sejajar berarus listrik Jika dua kawat lurus diletakkan sejajar terpisah sejauh a dan masing-masing dialiri arus listrik i 1 dan i 2 maka masing arus akan menghasilkan induksi magnetik dan pada tiap kawat bekerja gaya Lorentz yang sama besar. Besar gaya Lorenz pada tiap kawat dinyatakan dengan persamaan : I 1 B 2 (1) F (2) SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi i 2 B 1 F Beranda l = panjang kawat A = jarak antar kawat i = kuat arus F = gaya Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Arah gaya Lorentz pada kawat sejajar Beranda SK / KD Indikator i 1 B 1 F ……. . a …… F i 2 (1) (2) Jika dua kawat sejajar dialiri arus listrik berlawanan arah, maka gaya yang terjadi pada kedua kawat adalah tolak menolak Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Contoh Soal Dua kawat sejajar panjangnya 1 m masing dialiri arus listrik 1 A. jika jarak antara kedua kawat 1 m. Tentukan besar gaya Lorentz pada kedua kawat. JAWAB Jawab. SK / KD Indikator Materi Latihan Dengan demikian maka yang dimaksud dengan kuat arus 1 Amper adalah besar kuat arus listrik yang mengalir pada dua kawat sejajar yang terpisah 1 m dan menyebabkan gaya sebesar 1. 10 -7 N Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Gaya Lorentz Pada Partikel Bermuatan listrik • • • Bahwa besar gaya Lorentz pada kawat berarus listrik adalah F = il. B sin θ. Dan bahwa kuat arus adalah muatan listrik yang bergerak tiap satuan waktu i = q/t Sehingga pada partikel yang bergerak memotong medan magnet akan bekerja gaya Lorentz yang besarnya : • F = qv x B sin θ • Ket : F = gaya (N) Q = muatan listrik (C) v = kecepatan ( m/s ) B = medan magnet (T) θ = sudut antara arah kecepatan terhadap arah B Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Contoh soal 10 -19 Sebuah partikel bermuatan listrik 3, 2. C, bergerak dengan kecepatan 6. 10 6 m/s searah dengan sumbu +x didalam ruang magnetik yang kuat medan magnetiknya 3. 10 -4 T ke arah +Y. Tentukan besar dan arah gaya Lorentz. • Jawab. • F = qv. B sin θ = 3, 2. 10 -19. 6. 106. 3. 10 -4 • F = 5, 76. 10 -16 N searah sumbu +Z JAWAB SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Gaya Lorenfz – Gaya Sentripetal Partikel bermuatan positif q yang masuk ke dalam medan magnet akan dibelokan dan bergerak melingkar dengan jari - jari lintasan r , pada partikel bermassa m tersebut bekerja gaya sentripetal yang seimbang dengan gaya Lorentz. v Frekuensi sudutnya : F SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun B Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Selektor kecepatan • Sebuah partikel bermuatan bergerak memasuki medan magnetik dan medan listrik secara tegak lurus. Agar partikel tidak mengalami pembelokan, maka besar gaya Lorentz dan gaya Coulomb haruslah sama besar. Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Selektor kecepatan & Gaya Lorentz +ve FL + FE -ve Gaya magnetik Gaya listrik Gaya Total SK / KD Besar gaya magnet sama dengan gaya listrik qv. B = q. E Sehingga besar kecepatan partikel dengan linsannya lurus adalah : v = E/B Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Penerapan Gaya Lorentz atau gaya magnetik diantara diterapkan pada : 1. Motor listrik motor listrik banyak dimanfaatkan pada perlatan rumah tangga ( mixer, blender, kipas angin, dan pompa air ) pertukangan ( bor listrik, gerinda, gergaji listrik, dan mesin bubut) 2. Galvanometer dan Alat ukur listrik ( ohm meter, volt meter dan amper meter ) Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Beranda Latihan soal 1. Suatu kawat lurus panjang berarus listrik 6 A. tentukan besar induksi magnetik di titik P yang terletak 12 cm dari kawat. 2. Dua kawat sejajar P-Q terpisah 6 cm satu sama lain, masing – masing berarus listrik 4 A dan 10 A searah. tentukan besar induksi magnetik di R. R terletak diantara kedua kawat berjarak 4 cm dari P. 3. Sebuah kawat yang berbentuk lingkaran terdiri atas 40 lilitan dan jari-jarinya 10 cm. Agar induksi magnetic di pusat lingkaran 8 x 10 – 3 T, berapakah kuat arus listrik yang harus mengalir pada kawat ? 4. Sebuah kawat yang berbentuk lingkaran terdiri atas 50 lilitan dan jari-jarinya 10 cm, jika kaawat dialiri kat arus listrik 6 A , berapakah induksi magnetic di pusat lingkaran ? SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Latihan Solal Beranda 5. Pada sebuah kawat lurus panjangnya 20 cm berarus listrik 10 A bekerja gaya magnet 0, 5 N. jika arah medan magnet membentuk sudut 90 o terhadap arah arus, hitunglah besar medan magnetnya. 6. Dua kawat sejajar panjangnya 2 m berjarak 3 mm dialiri arus listrik 8 A berlawanan arah, tentukan besar gaya pada kedua kawat tersebut. 7. Sebuah partikel bermuatan listrik 6, 4. 10 -19 C bergerak dengan kecepatan 5. 104 m/s memasuki ruang magnetik homogen secara tegak lurus medan magnetik. Jika kuat medan magnetiknya 0, 02 T , tentukan besar gaya magnet yang bekerja pada partikel tersebut. 8. Pada jarak 1 cm dibawah kawat lurus berarus 50 Ampere bergerak elektron sejajar kawat dengan kecepatan 2. 106 m/s. hitunglah besar gaya Lorentz yang bekerja pada elektron. SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Referensi 1. Drs. Suprianto M. Si. Fisika SMA Kelas XII , Jilid 3 , Phiebeta. Th. 2007 2. Dr. Engg. Mikrajuddin Abdullah, M. Si, Fisika SMA dan MA untuk Kelas XII Semester 1, esis, Th. 2007. 3. Sulistyahadi, S. Si , Bahas Tuntas 1001 Soal Fisika SMA , Pustaka Widyatama, Th. 2010 4. WWW. Yohanes Surya. Com Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
Penyusun Parsidi , S. Pd SMAN 6 Banjarmasin Penelaah Nur Samsudin, S. Pd. Fis. SMAN 2 Purbalingga Beranda SK / KD Indikator Materi Latihan Referensi Penyusun Selesai www. psb-psma. org Ikhlas Berbagi Rela Memberi
- Slides: 32