Materi Induksi Magnetik

FIS 3

Induksi Magnet C. MEDAN MAGNET DAN INDUKSI MAGNET

A. PENDAHULUAN Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet
yang masih dipengaruhi gaya tarik magnet.
Magnet adalah benda yang menghasilkan Induksi magnet adalah besar medan magnet
medan magnet berupa muatan yang bergerak. yang ditimbulkan oleh arus listrik.
Sifat-sifat magnet: Medan magnet menurut percobaan Oersted:
1) Memiliki kutub utara dan selatan yang
Di sekitar penghantar berarus listrik, terdapat
menghasilkan medan magnet. medan magnet.
2) Tetap memiliki dua buah kutub meski
Induksi magnet menurut hukum Biot-Savart:
magnet dipotong-potong.
3) Dapat menarik benda ferromagnetik (mudah Induksi magnet pada suatu titik pada
penghantar adalah resultan medan magnet
ditarik dan dijadikan magnet). yang ditimbulkan oleh muatan yang bergerak.

B. PEMBUATAN MAGNET Induksi magnet menurut Laplace:
1) Berbanding lurus dengan arus listrik dan
Hipotesis Weber menjelaskan teori-teori
mengenai kemagnetan. panjang kawat penghantar.
1) Magnet terdiri atas atom-atom magnetik 2) Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak

yang disebut magnet elementer. suatu titik dari kawat penghantar itu.
2) Magnet memiliki magnet elementer teratur 3) Arah induksi magnet tegak lurus dengan

dengan pola lurus, sehingga membentuk dua bidang yang dilalui arus listrik.
kutub. Medan magnet adalah besaran vektor, dan
Cara pembuatan magnet dilakukan dengan arahnya ditentukan oleh kaidah tangan kanan.
membuat magnet elementer benda
ferromagnetik menjadi teratur, antara lain: I
1) Digosok magnet secara searah.
B
NS
Kutub utara ada pada sisi kiri benda karena Induksi magnet pada berbagai keadaan:
penggosokan dimulai dari kiri dan dengan 1) Pada penghantar lurus tak berhingga
sisi kutub utara.
2) Ditempelkan dengan magnet lain. I B = μo.I

N SN S 2π.a

Kutub utara ada pada sisi kiri benda karena a B = induksi magnet di titik X
sisi kiri adalah tempat kutub selatan X (Wb/m2 atau Tesla)
menempel.
3) Dililit kawat dan dialiri arus listrik DC. B μo = permeabilitas ruang
hampa (4π.10-7 Wb/Am)
NS I = kuat arus listrik (A)

Kutub ditentukan dengan kaidah tangan a = jarak titik X ke penghantar
kanan.
(m)
I
2) Pada penghantar lurus berhingga
NS
I θ2 B = 4μπo..aI (cosθ1+cosθ2)

aX B = 4μπo..aI . 2L
B a√a2+L2

L θ1 B = induksi magnet di titik X
(Wb/m2 atau Tesla)

L = panjang penghantar (m)

INDUKSI MAGNET 1

3) Pada penghantar melingkar FIS 3

I O Bo a BX 5) Pada toroida
θX Toroida adalah solenoida yang dibentuk
melingkar.
RS B

R

B

Di pusat lingkaran (titik O) I
Pada sumbu pusat toroida
Bo = induksi magnet di O (Tesla)
Bo = N.μ2o.R.I N = jumlah lilitan B = μo.I.N R = jari-jari toroida (m)
μo = permeabilitas ruang
2π.R
hampa (4π.10-7 Wb/Am)

R = jari-jari penghantar (m)

Jumlah lilitan penghantar melingkar yang D. FLUKS MAGNET
<360o (bukan lingkaran penuh):
Garis-garis gaya magnet adalah visualisasi
θ vektor medan magnet yang tidak pernah
berpotongan dan kerapatannya menyatakan
N = 360o kekuatan medan.
Di sumbu pusat lingkaran (titik X)
Sifat-sifat garis gaya magnet:

BX = Bo. sin3θ sinθ = R
S

BX = induksi magnet di X (Tesla) NS
Bo = induksi magnet di O (Tesla)
R = jari-jari penghantar (m) 1) Gaya tarik magnet paling kuat terdapat pada
S = jarak titik X ke keliling penghantar (m) kutub-kutubnya.

4) Pada solenoida 2) Arah medan magnet menjauhi kutub utara
dan mendekati kutub selatan.
Solenoida adalah penghantar lingkaran
dengan jumlah lilitan yang sangat banyak. 3) Kutub sejenis akan saling tolak-menolak, dan
kutub berlawanan akan saling tarik-menarik.
B
Visualisasi tiga dimensi vektor medan magnet:
L
I
NS BB

IB

Pada pusat solenoida 1) Tanda (●) menunjukkan bahwa medan
magnet keluar dari bidang gambar atau
B = μo.I.N N = jumlah lilitan mendekati pengamat.
L = panjang lilitan (m)
L 2) Tanda (×) menunjukkan bahwa medan
magnet masuk ke bidang gambar atau
Pada ujung-ujung solenoida menjauhi pengamat.

B = μo.I.N Percobaan Faraday menjelaskan jumlah garis-
garis gaya magnet (fluks magnet) yang
2L menembus suatu permukaan tertutup.

INDUKSI MAGNET 2

B garis normal Φ = B.A.cosθ FIS 3
θ
Φ = fluks magnet (Wb) Gaya Lorentz menyebabkan penghantar
A = luas permukaan saling menarik/menolak.

yang ditembus (m2) Dua penghantar dapat saling menarik jika
arus yang dihasilkan searah, dan saling
E. GAYA LORENTZ menolak jika arus yang dihasilkan
berlawanan.
Gaya Lorentz (F) adalah gaya yang timbul pada
muatan yang bergerak dalam medan magnet. Momen kopel (τ) adalah momen gaya yang
Gaya Lorentz adalah besaran vektor, dan arahnya timbul akibat gaya Lorentz sejajar yang
ditentukan oleh kaidah tangan kiri Flemming berlawanan arah pada dua simpul kumparan.
(tegak lurus arus listrik dan medan magnet).
Fcd
F bc

I B
a
d

Fab

Momen kopel dapat dihitung:

B τ = N.B.I.A.sinθ τ = momen kopel (Nm)

I A = luas penampang
kumparan (m2)
Gaya Lorentz pada berbagai keadaan:
1) Pada penghantar berarus di medan magnet θ = sudut antara b dan a

F = B.I.L.sinθ F. APLIKASI GAYA LORENTZ

F = gaya Lorentz (N) Aplikasi gaya Lorentz antara lain adalah motor
B = induksi magnet (T) listrik, galvanometer, relai, speaker, dan kereta
I = kuat arus listrik (A) Maglev.
L = panjang penghantar (m)
θ = sudut antara arus listrik dan medan magnet Motor listrik adalah alat yang mengubah energi
2) Pada muatan yang bergerak dalam medan listrik menjadi energi gerak.
magnet
Komponen motor listrik terdiri atas kumparan
F = B.q.v.sinθ berarus (rotor/berputar), magnet (stator/diam),
dan komutator (cincin belah).
q = besar muatan benda (C)
v = kecepatan benda (m/s) Cara kerja motor listrik:
θ = sudut antara arus listrik dan lintasan muatan
1) Arus listrik yang melewati medan magnet
Jika gerakan membentuk lintasan melingkar, menimbulkan momen kopel.
maka jari-jari lintasan dapat dihitung:
2) Momen kopel menyebabkan kumparan
mv R = 1 √2mq V berputar dan menggerakkan motor.
R = qB B
3) Komutator berfungsi untuk menjaga agar
R = jari-jari lintasan (m) arus listrik tetap DC.
m = massa benda (kg)
V = potensial listrik (V) Galvanometer adalah komponen yang dapat
mendeteksi arus listrik lemah, yang prinsip
3) Pada dua penghantar berarus sejajar kerjanya sama dengan motor listrik.

F = μo.I1.I2.L Galvanometer terdapat pada amperemeter dan
voltmeter.
2π.d
Relai adalah komponen yang terdiri atas
μo = permeabilitas ruang hampa (4π.10-7 Wb/Am) kumparan yang dililit pada besi.
I1 dan I2 = kuat arus penghantar 1 dan 2 (A)
L = panjang penghantar (m) Cara kerja relai:

d = jarak penghantar (m) 1) Kumparan yang diberi energi akan
menimbulkan medan magnet.

2) Medan magnet akan menarik armatur
berporos yang digunakan sebagai
pengungkit mekanisme saklar.

Speaker adalah alat yang digunakan sebagai
pengeras suara.

INDUKSI MAGNET 3

FIS 3

Komponen speaker terdiri atas kerucut,
kumparan solenoida dan magnet.

Cara kerja speaker:

1) Kumparan solenoida dipasang pada salah
satu kutub magnet sehingga menghasilkan
gaya Lorentz dari arus listrik AC.

2) Gaya Lorentz berperan mengubah
gelombang arus listrik AC tertentu dari
receiver menjadi gelombang bunyi dengan
frekuensi tertentu.

3) Kerucut dipasang di depan kumparan untuk
menerima dan menyebarkan gelombang
bunyi yang dihasilkan.

Kereta Maglev adalah kereta yang mengubah
energi listrik menjadi energi gerak menggunakan
induksi magnet.

Di bagian bawah kereta terdapat magnet listrik,
yang melayang di atas rel bermagnet listrik.
Kereta dapat bergerak lebih cepat karena gaya
gesekan berkurang.

INDUKSI MAGNET 4