Magnet Rudi Susanto 1

Magnet Rudi Susanto 1

MAGNET Sifat kemagnetan telah dikenal ribuan tahun yang lalu ketika ditemukan sejenis batu yang dapat menarik besi Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, orang telah dapat membuat magnet dari besi, baja atau campuran logam lainnya Magnet banyak digunakan dalam industri elektronika seperti TV, mikropon, telepon. Magnet mempunyai dua kutub yaitu : - kutub utara - kutub selatan (digunakan sebagai alat bantu navigasi = kompas) 2

Apakah kutub utara dan selatan bahan magnet bisa dipisahkan? dalam bahan magnet, molekul-molekul bahan merupakan magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Karena itulah tidak mungkin memisahkan kutub utara dan kutub selatan suatu bahan magnet. Potongan-potongan magnet. 3

Kutub Magnet S U U S Tolak Menolak U S U S Tarik menarik U S S U Tolak Menolak 4

Medan Magnet (induksi magnet) U U - Gerak mengorbit dan gerak spin elektron dalam atom menimbulkan medan magnet + S S v Kombinasi kedua medan magnet bisa saling menguatkan atau saling melemahkan dan menghasilkan medan magnet atom 5

Domain Magnetik Domain-domain magnetik Pada besi medan magnet atomnya sangat kuat sehingga atom-atom besi yang berdekatan membentuk domain magnetik dengan medan magnet yang cenderung searah Tiap domain magnetik mengandung milyaran atom. Di ruang sekitar bahan magnet terdapat medan magnetik. Hal ini dapat dirasakan ketika ada magnet lain yang didekatkan, maka magnet tersebut akan mengalami gaya tarik atau gaya tolak magnet. Medan magnet dapat dilukiskan dengan garis-garis yang dinamakan garis-garis gaya magnet. 6

Garis-garis gaya magnet 1. garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan. 2. garis-garis gaya magnet tidak berpotongan satu dengan lainnya. 3. arah medan magnet di suatu titik pada garis gaya magnet adalah arah garis singgung di titik tersebut. 7

Besaran Medan Magnet Besar medan magnet (induksi magnet) pada suatu titik dinyatakan dengan jumlah garis-garis gaya magnet yang menembus satuan luas bidang yang tegak lurus terhadap arah medan magnet pada titik tersebut. Jumlah garis-garis gaya magnet dinamakan fluks magnet (φ), sedang jumlah garis-garis gaya magnet persatuan luas disebut rapat fluks magnet atau induksi magnet, bahkan sering disebut dengan rapat garis gaya magnet. (a) Fluks magnet, (b) arah medan magnet tegak lurus terhadap normal luasan A, (c ) arah medan magnet membentuk sudut θ terhadap nornal luasan A 8

Fluks magnet Fluks magnet (φ) secara matematis dituliskan sebagai B = induksi magnet A = luas bidang yang dilingkupi induksi magnet B (m2) Untuk bidang yang tertembus medan magnet mempunyai arah normal membentuk sudut θ terhadap medan magnet maka besarnya fluks magnet adalah Dalam sistem MKS, satuan fluks magnet adalah weber (Wb), sedang satuan induksi magnet adalahweber/m2, disebut tesla (T). Untuk sistem CGS, fluks magnet dalam satuan Maxwell (M) sedangrapat fluks magnet dengan satuan m/cm2 (Gauss), dengan 1 Tesla = 104 Gauss. 9

CONTOH Ada empat buah kutub magnet P, Q, R dan S. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kutub P menarik Q, kutub P menolak R dan kutub R menolak S. Bila S adalah kutub utara, tentukan kutub-kutub yang lain. Penyelesaian S = kutub utara Karena R menolak S, maka R mempunyai kutub yang sejenis dengan kutub S sehingga R =kutub utara Karena P menolak R, maka P mempunyai kutub yang sejenis dengan kutub P sehingga P = kutub utara Karena P menarik Q, maka Q mempunyai kutub yang berlawanan dengan kutub P sehingga Q =kutub selatan 10

Contoh Sebuah bidang A mempunyai rapat garis gaya sebesar 8 x 10-4 Tesla. Bila luas bidang A = 400 cm 2 dan sudut antara arah normal bidang A terhadap arah garis gaya = 60 o, berapakah besar fluks magnet yang menembus bidang A? 11

ARUS LISTRIK MENGHASILKAN KEMAGNETAN Hans Christian Oersted (1777-1851) menemukan bahwa ketika jarum kompas yang diletakkan di dekat kawat ber-arus listrik ternyata jarum menyimpang. Gambar a. Garis-garis medan di sekitar arus listrik. Gambar b. Kaidah tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet. 12

Kaidah tangan kanan Bila kita menggenggam kawat dengan tangan kanan sedemikian sehingga ibu jari menunjukkan arah arus, maka lipatan ke empat jari lainnya menyatakan arah putaran garis-garis gaya magnet. 13

Contoh Suatu kawat lurus diletakkan dengan posisi tegak lurus terhadap bidang gambar (buku tulis). Kemana arah putaran garis-garis gaya magnet dan arah medan magnet yang ditimbulkan jika : a. arah arus masuk meninggalkan penggambar b. arah arus keluar menuju penggambar. 14

Hukum Biot Savart Dari pengamatan kedua orang tersebut diperoleh kesimpulan bahwa besarnya induksi magnet pada suatu titik yang ditimbulkan oleh penghantar berarus listrik adalah : 1.sebanding dengan arus listrik 2.sebanding dengan panjang elemen kawat penghantar 3.berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik tersebut terhadap elemen kawat penghantar. 4.sebanding dengan sinus sudut antara arah arus dengan garis penghubung elemen kawat ke titik yang bersangkutan 15

Hukum Biot Savart Dengan demikian Persamaan Biot Savart dapat dinyatakan dalam hubungan db = induksi magnet pada suatu titik yang berjarak r dari elemen penghantar berarus. i = kuat arus yang mengalir dalam penghantar dl = panjang elemen kawat penghantar. θ = sudut yang dibentuk oleh arah arus pada elemen dengan garis penghubung elemen ke titik yang bersangkutan. r = jarak titik ke elemen kawat penghantar k = konstanta. 16

MEDAN MAGNET YANG DISEBABKAN OLEH KAWAT BERARUS B 2 o I r r B Contoh : Dua kawat lurus panjang dan sejajar dipisahkan pada jarak 0,5 m. Kedua kawat dialiri arus 3 A dengan arah saling berlawanan. Berapa besar induksi magnet di titik P yang terletak diantara kedua kawat dan berjarak 0,4 m dari salah satu kawat? 17

Penyelesaian 18

GAYA PADA ARUS LISTRIK OLEH MEDAN MAGNET F = IlB sin Satuan SI untuk medan magnet B adalah Tesla (T) 1T = 1N/A.m I l B Contoh : Sepenggal kawat berarus 30A, panjang l=12cm, membentuk sudut = 30 o terhadap arah medan magnet seragam 0,9T. Tentukan gaya pada kawat tersebut! 19

GAYA PADA MUATAN LISTRIK YANG BERGERAK DI DALAM MEDAN MAGNET F = qvb sin Gerak muatan dalam medan magnet Contoh : Sebuah elektron bergerak di dalam suatu medan magnet serba sama 0,2 Tesla. Arah gerak elektron membuat sudut 600 terhadap arah medan magnet. Bila gaya pada elektron sebesar 64 3.10-14 N, berapa besar kecepatan gerak elektron tersebut? 20

Penyelesaian 21

Penggunaan Induksi Elektromagnetik 22

Hall effect sensor A Hall effect sensor is a transducer that varies its output voltage in response to a magnetic field. Hall effect sensors are used for proximity switching, positioning, speed detection, and current sensing applications 23

Generator arus bolak-balik Contoh model generator

Prinsip Kerja Generator Sikat-sikat Cincin

Dinamo Sepeda ( Arus searah / DC ) Dinamo sepeda menggunakan roda untuk memutar magnet. Ggl induksi yang timbul pada dinamo digunakan untuk menyalakan lampu. Kumparan Ke lampu Magnet Semakin cepat roda berputar semakin terang nyala lampunya.

Transformator ( Trafo ) Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) dari suatu nilai tertentu ke nilai yang kita inginkan.

Prinsip Kerja Trafo Arus bolak-balik menyebabkan terjadinya perubahan medan magnet pada kumparan primer. Perubahan medan magnetik pada kumparan sekunder menghasilkan ggl induksi. Perubahan medan magnet pada kumparan primer diteruskan oleh inti besi lunak ke kumparan sekunder.

Persamaan Transformator V N p N s V s p I p I s Pada transformator perbandingan jumlah lilitan pada kumparan sama dengan perbandingan tegangannya. V V p s N N p s Untuk trafo ideal daya yang hilang diabaiakan sehingga berlaku : P p P s V V p s I I S p N N p s

Efisiensi transformator Efisiensi transformator adalah perbandingan antara energi listrik yang keluar dengan energi listrik yang masuk. Dalam praktek efiisiensi trafo tidak pernah mencapai 100%, namun dapat mencapai 99% 30

Penggunaan transformator dalam kehidupan sehari-hari Digunakan dalam alat-alat elektronika Ada beberapa alat elektronika yang bekerja pada tegangan lebih rendah dari tegangan yang disediakan oleh PLN, dan ada yang bekerja pada tegangan yang lebih tinggi. Untuk menyesuaikan tegangan yang bekerja pada alat elektronika tersebut diperlukan transformator.

Transmisi daya listrik jarak jauh Transmisi daya listrik dari pembangkit listrik ke konsumen menggunakan tegangan tinggi. Untuk itu diperlukan transformator peningkat (step-up) dan transformator penurun (step-down).

Soal trafo Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan 10 : 2 dihubungkan ke sumber listrik 100V untuk mennyalakan sebuah lampu 25 W. Hitunglah tegangan listrik yang diserap oleh lampu dan kuat arus yang masuk kedalam trafo! Diket: Np:Ns = 10:2 Vp = 100 V Ps = 25 W Dit. Vs = Ip = Jawab: Np:Ns =Vp:Vs 10:2 = 100:Vs Vs = 20 V Pp = Ps Vp. Ip = Ps 100. Ip = 25 Ip = 0,25 A

Vending Machine

ELECTRON GUN

MAGLEV TECHNOLOGY

Terima Kasih 37