ab 7 Medan Magnetik dan Gaya Magnetik TEL 2303 Abdillah, S.Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau
Tujuan Gaya dan medan magnetik Garis medan dan fluks magnetik Gaya Lorentz dan gaya magnetik
Magnetisme pada Magnet Permanen
Magnetisme pada Kawat erarus
umi adalah sebuah magnet
Magnetisme pada Muatan ergerak Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol
Magnetisme pada Muatan ergerak Ketika v tegak lurus terhadap, maka F = qv
Magnetisme pada Muatan ergerak 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, maka F = qv sin
Gaya Magnetik Sebuah muatan yang bergerak menciptakan sebuah medan magnetik dalam ruang sekitarnya Medan magnetik itu mengerahkan sebuah gaya magnetik F pada setiap muatan lain yang bergerak dalam medan tersebut esar dan arah dari gaya F bergantung pada kecepatan partikel v dan besar & arah medan magnetik
Gaya Magnetik q F v Aturan tangan kanan Jika sebuah muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnetik, maka muatan tersebut akan mengalami gaya magnetik F, yang besarnya adalah: F qvsin Atau dalam bentuk vektor F qvx
Perbedaan antara gaya listrik dan gaya magnetik ekerja searah dengan medan listrik ekerja pada partikel bermuatan tanpa memperdulikan apakah bergerak atau tidak ekerja memindahkan partikel ekerja dalam arah tegak lurus medan magnetik ekerja pada partikel muatan hanya jika partikel tersebut bergerak Tidak bekerja untuk memindahkan partikel
Medan Magnetik Satuan SI untuk medan magnetik adalah tesla (T) 1 tesla = 1 T = 1 newton / (coulomb.meter/second) = 1 newton / (ampere.meter) Satuan cgs untuk (bukan SI) adalah gauss. 1 tesla = 10 4 gauss
eberapa contoh nilai medan magnetik Lokasi Pada permukaan bintang neutron Medan Magnetik, (T) Dekat magnet superkonduktor 5 Dekat elektromagnetik yang besar 10 8 Dekat batang magnetik kecil 10-2 Dekat permukaan bumi 10-4 Ruang antar bintang 10-10 Dalam ruang kedap magnetik 10-14 1
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 melalui sebuah permukaan persis seperti mendefinisikan fluks listrik dalam hubungannya dengan hukum Gauss. Fluks magnetik melalui suatu luas didefinisikan sebagai = cos da = da = E da Satuan SI dari fluks magnetik adalah weber (1Wb = 1 T.m 2 ) Fluks magnetik total yang melalui sebuah permukaan tertutup selalu sama dengan nol.. da = 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 F qv + + + Perhatikan laju tidak berubah Gaya F selalu terhadap v v + v F + + + Karena gaya selalu dalam arah radial, ia bekerja untuk mempertahankan partikel bergerak dalam lingkaran
Partikel bermuatan dalam medan magnetik serba sama Medan menembus bidang + Partikel bermuatan bergerak seperti spiral dalam medan magnetik F F q v mv 2 R v + q mv R R mv q
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 dua-duanya diaplikasikan pada partikel bermuatan maka total gayanya adalah: F qe qvx Gaya ini dikenal sebagai gaya Lorentz: E FE q v F
Pemilih Kecepatan (velocity selector) +ve F F E + + F F F E v F E F -ve F F E
Pemilih Kecepatan Gaya magnetik Gaya listrik F qv F E qe F q v F E q E v v q v q E v E Hanya partikel dengan laju yang sama dengan E/ yang dapat lewat terus tanpa dibelokkan
Eksperimen e/m Thomson Energi kinetik ½ mv 2 sama dengan energi potensial listrik ev yang hilang. ½ mv 2 = ev atau v = 2eV m Elektron bergerak lurus jika v = E/ 2eV E/ = sehingga e = E 2 = 1,75 x 10 11 C/kg m 2V 2 m e = 1,602 x 10-19 C m = 9,1 x 10-31 kg
Spektrometer Massa
Gaya Magnetik Pada Kawat erarus Sebuah kawat berarus terdiri dari partikel bermuatan yang bergerak sehingga tiap partikel akan mengalami gaya berikut. F qv F + v A l
Gaya Magnetik Pada Kawat erarus 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) F F F qvn qvnal qvnal vˆ F IL Ingat laju hanyut I qnav
L Gaya pada Simpal Arus Gaya netto pada sebuah simpal arus dalam sebuah medan magnetik homogen adalah nol. L F = 0 F = -IL L F = +IL L F = 0
L Torsi pada Simpal Arus FL L I LL L L Tetapi torsi/torka tidak nol Karena L tegak lurus L I A x = IA = momen dipol magnet
Pekerjaan Rumah Kerjakan soal latihan dan soal-soal bab 28 tentang Medan Magnetik dan Gaya Magnetik Download materi handout Sumber Medan Magnetik aca bab 29 buku Young & Freedman mulai dari Pendahuluan hingga Pertanyaan Diskusi