APSiswaNavbarV2

redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Peta Belajar Bersama

Sobat, ini nih ada Peta Belajar Bersama Fisika untuk bab ketiga.

Yuk, mulai belajar bersama!

 

Pengertian Medan Magnet


 

 

 

Gambar 1. Ilustrasi Medan Magnet ( Sumber: kompas.com )

Ketika serbuk besi ditaburkan di sekitar magnet,serbuk besi tersebut akan membentuk pola tertentu. Pola yang terbentuk tersebut menandakan adanya medan magnet. Paku-paku besi yang diletakkan dekat magnet akan ditarik oleh magnet. Kutub-kutub jarum kompas kedudukannya dapat berubah jika didekatkan pada magnet.
Medan magnet adalah ruang/daerah disekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet tersebut. Medan magnet digambarkan dengan garis–garis gaya magnet,  dan dinyatakan dengan anak panah.

Hal-hal yang perlu diperhatikan tentang garis-garis gaya magnet adalah:

  • Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan.
  • Garis-garis gaya magnet selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.
  • Tempat yang garis-garis gaya magnetnya rapat menunjukkan medan magnetnya kuat, sebaliknya tempat yang garis-garis magnetiknya renggang menunjukkan medan magnetnya lemah.

Gambar 2. Garis garis gaya magnet ( sumber : Pustekkom Kemendikbud 2015 )

Besarnya medan magnet pada suatu titik dipengaruhi oleh :

  • Besarnya  gaya magnet yang dialami oleh titik tersebut.
  • Berbanding  terbalik dengan jarak titik terhadap sumber magnet.
     

Garis Gaya Magnetik

A. Klasifikasi Benda Magnetik
Berdasarkan sifat kemagnetannya, jenis bahan magnet secara umum terbagi menjadi dua, yaitu bahan magnetik (feromagnetik) dan bahan nonmagnetik.

  • Bahan Magnetik (Feromagnetik)
    Feromagnetik adalah benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet. Jika benda jenis feromagnetik berada dekat dengan magnet, magnet akan menarik benda tersebut. Selain itu, benda yang termasuk bahan feromagnetik dapat dijadikan suatu magnet. Contoh bahan feromagnetik adalah baja, besi, nikel, dan kobalt.
  • Bahan Nonmagnetik
  1. Paramagnetik adalah benda yang dapat ditarik dengan lemah oleh magnet kuat. Contohnya alumunium, tembaga, platina, dan lain-lain.
  2. Diamagnetik adalah benda yang menolak magnet. Benda ini tidak dapat ditarik sama sekali oleh magnet meski berada sangat dekat dengan magnet yang kuat. Contoh benda diamegnetik adalah emas, seng, merkuri, dan lainnya.

B. Sifat sifat benda magnetik

Apa yang membedakan magnet dengan benda lain? Tentu saja ada sifat unik yang dimiliki magnet itu, apa sajakah itu?

  1. Magnet bisa menarik benda tertentu
    Magnet hanya menarik benda tertentu di sekitarnya, jadi tidak semua benda bisa ditarik magnet meskipun benda tersebut ada disekitarnya. Ada bahan-bahan tertentu yang bisa ditarik magnet . Bahan-bahan tersebut jenis logam. Tapi, tak semua logam bisa ditarik magnet, tergantung jenisnya. Kemudian ada logam yang tertarik begitu kuat , namun ada juga yang lemah.
  2. Magnet memiliki dua kutub
    Magnet memiliki dua kutub yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kedua Kutub letaknya di ujung. Disitulah kekuatan magnet begitu kuat. Eits tapi jangan berharap akan menemukan tulisan utara dan selatan ya. Kutub utara magnet akan selalu menghadap ke arah utara bumi, dan kutub selatan magnet akan selalu menghadap ke arah selatan bumi.
    Hm.. mengapa kutub magnet selalu mengarah ke utara dan selatan?
    Jawabannya adalah karena pengaruh medan magnet Bumi yang kuat. Medan magnet Bumi ditemukan pada tahun 1600 oleh seorang William Gilbert, ilmuwan saintis paling terkemuka di Inggris. Gilbert berteori bahwa Bumi berfungsi sebagai batang magnet raksasa yang memengaruhi semua benda magnet di Bumi.
  3. Kutub yang berbeda akan saling menarik, kutub yang sama akan saling menolak.
    Jika kutub sejenis didekatkan maka akan terjadi gaya tolak menolak, sementara jika kutubnya berlawanan akan terjadi tarik menarik. Misalkan kita dekatkan kutub utara dengan utara, maka kedua magnet akan saling menolak. Namun jika kita dekatkan kutub utara dan selatan, maka akan terjadi gaya tarik menarik. Kalau kita menggunakan magnet alami dan saat mendekatkan kedua ujung ternyata saling menolak maka bisa kita simpulkan kutub mereka berbeda, sementara jika saling menarik , yakinlah bahwa kutubnya berbeda.
  4. Gaya magnet bisa menembus penghalang.
    Magnet memiliki gaya yang dapat menembus benda. Jadi meskipun ada logam yang terhalang oleh kaca atau kertas, namun logam tersebut tetap terkena gaya magnet. Jadi bukan sulap bukan sihir ya kalo magnet tetap bisa menarik logam meskipun terhalang. Untuk membuktikan, coba saja kita taburkan serbuk besi di atas kertas lalu kita taruh magnet di balik kertas. Meskipun terhalang kertas, namun serbuk besi akan bergerak seiring magnet digerakan. Mau digerakkan ke atas,ke bawah ke kanan dan ke kiri serbuk besi akan mengikuti.

Induksi Magnetik

Dari definisi medan magnet diatas kita bisa simpulkan bahwa adalah daerah disekitar magnet yang masih terpengaruh oleh gaya magnet. Ternyata medan magnet juga dapat dihasilkan dari arus listrik.

Sumber : https://id.wikipedia.org/

Medan  magnet  di  sekitar  kawat  berarus  listrik  ditemukan secara tidak sengaja oleh Hans Christian Oersted (1770-1851), ketika akan memberikan kuliah bagi mahasiswa. Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik magnet jarum kompas akan bergerak (menyimpang). Penyimpangan magnet jarum kompas akan makin  besar  jika  kuat  arus  listrik  yang  mengalir  melalui  kawat diperbesar. Arah penyimpangan jarum kompas bergantung arah arus listrik yang mengalir dalam kawat. Gejala itu terjadi jika kawat dialiri arus listrik. Jika kawat tidak dialiri arus listrik, medan magnet tidak terjadi sehingga magnet jarum kompas tidak bereaksi.
Perubahan arah arus listrik ternyata juga mempengaruhi perubahan arah penyimpangan  jarum  kompas.  Perubahan  jarum kompas menunjukkan perubahan arah medan magnet.

A. Induksi Magnet Pada Kawat Lurus Berarus Listrik

Sebuah kawat lurus yang dialiri arus listrik akan menimbulkan induksi magnet dengan arah sesuai dengan kaidah tangan kanan. Untuk menunjukkan arah induksi magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik, genggamlah kawat dengan tangan kanan dengan ibu jari terbuka. Sesuai dengan kaidah tangan kanan, arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik,sedangkan arah keempat jari yang lain menunjukkan arah medan magnet, seperti terlihat pada gambar berikut :
 

Bagaimana dengan besar induksi magnetnya?

Bagaimana kalau kawatnya lebih dari satu misalnya N buah kawat, maka persamaannya menjadi:

Keterangan :

B. Magnet Pada Kawat Melingkar Berarus Listrik
Sebuah kawat melingkar yang dialiri arus listrik akan menimbulkan induksi magnet dengan arah sesuai dengan kaidah tangan kanan. Untuk menunjukkan arah induksi magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik, genggamlah kawat dengan tangan kanan dengan ibu jari terbuka. Sesuai dengan kaidah tangan kanan, arah ibu jari menunjukkan arah induksi magnet, sedangkan arah keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrik, seperti terlihat pada gambar berikut:

Bagaimana dengan besar induksi magnetnya?

Bagaimana kalau kawatnya lebih dari satu misalnya N buah kawat, maka persamaannya menjadi:

Keterangan :

C. Induksi Magnet Pada Solenoida berarus

Medan magnet yang kuat di sekitar arus listrik, dapat dibuat dengan lilitan kawat membentuk kumparan. Kumparan seperti ini disebut solenoida. Solenoida memiliki sifat yang sama dengan magnet batang,yaitu mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Arahnya dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Jika kita menggenggam solenoid dengan tangan kanan dengan ibu jari terbuka, arah ibu jari menunjukkan arah induksi magnet (arah utara) dan arah keempat jari lainnya merupakan arah arus listriknya.

Sumber : slideshare.net

Besar induksi magnet pada solenoida dapat ditentukan pada pusat dan ujung solenoid. Pada gambar berikut titik o adalah titik pusat solenoid dan titik p adalah titik ujung solenoida.

Sumber : malabeka.blogspot.com

a. Besar Induksi Magnet Pada Pusat Solenoida

b. Besar Induksi Magnet Pada Ujung Solenoida

Keterangan :

D. Induksi Magnet Pada Toroida

Toroida adalah kumparan yang dilekuk sehingga membentuk lingkaran. Jika toroida dialiri arus listrik, maka akan timbul garis-garis medan magnet berbentuk lingkaran di dalam toroida.

Sumber : zenius.net

Besar induksi magnet pada toroida dapat ditentukan dengan persamaan

Keterangan :

Latihan 1

Kerjakan  soal berikut ini !
Benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet disebut dengan ...
 

A. Bahan Magnetik

B. Feromagnetik

C. Paramagnetik

D. Diamagnetik

E. Non magnetik

Latihan 2

Kerjakan  soal berikut ini !
Penyebab jarum kompas yang selalu menunjukkan arah utara-selatan adalah ....
 

A. Di utara dan di selatan ada magnet yang terbesar

B. Untuk memudahkan penentuan arah angin

C. Ada tarikan dari kutub-kutub bumi

D. Ada tarikan oleh kutub-kutub magnet bumi

E. Terdapat baterai didalam kompas

Latihan 3

Kerjakan  soal berikut ini !
Daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet disebut ….

A. Gaya magnet

B. Induksi magnet

C. Kutub magnet

D. Medan magnet

E. Fluks magnet

Latihan 4

Kerjakan  soal berikut ini !
Pernyataan berikut yang sesuai dengan teori medan magnet adalah.. Kecuali..
 

A. Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan.

B. Garis-garis gaya magnet selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.

C. Tempat yang garis-garis gaya magnetnya rapat menunjukkan medan magnetnya kuat, sebaliknya tempat yang garis-garis magnetiknya renggang menunjukkan medan magnetnya lemah

D. Besarnya medan magnet pada suatu titik dipengaruhi oleh besarnya gaya magnet yang dialami oleh titik tersebut.

E. Besarnya medan magnet berbanding lurus dengan jarak titik terhadap sumber magnet.

Latihan 5

Kerjakan soal berikut dengan benar!

Dua kawat sejajar terpisah sejauh 8 cm, dialiri arus listrik seperti pada gambar diatas. Besar dan arah arus induksi magnteik pada titik P adalah….

A.

4×10-5 W/m2 menembus bidang

B.

5×10-5 W/m2 menembus bidang

C.

6×10-5 W/m2 menembus bidang

D.

7×10-5 W/m2 menembus bidang

E.

8×10-5 W/m2 menembus bidang

Gaya Lorentz


Gaya lorentz merupakan gabungan antara gaya elektrik dan gaya magnetik pada suatu medan elektromagnetik. Gaya Lorentz ditimbulkan karena adanya muatan listrik yang bergerak atau karena adanya arus listrik dalam suatu medan magnet. Arah dari gaya Lorentz selalu tegak lurus dengan arah kuat arus listrik (I) dan induksi magnetik yang ada (B).

1. Gaya Lorentz pada Kawat Berarus Listrik

Sumber : studiobelajar.com

Ketika sebuah kawat dengan panjang  dialiri arus listrik sebesar l dan diletakkan pada suatu medan magnetik sebesar I, maka akan timbul gaya Lorentz pada kawat tersebut. Dengan mengombinasikan gaya Lorentz dan definisi arus listrik, maka dapat dihitung besarnya gaya Lorentz pada kawat yang lurus dan stasioner yaitu:

a. Rumus Gaya Lorentz untuk sudut tertentu


b. Jika arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, maka gaya Lorentz yang terjadi akan maksimal (sin 90o=1) 


Keterangan :

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan pada gambar dibawah ini:

Sumber : studiobelajar.com

2. Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar yang Berarus Listrik

Taukah sobat pintar, Ketika terdapat dua buah kawat dengan panjang l dialiri arus listrik sebesar I yang tiap kawat diletakkan pada suatu medan magnetik sebesar B, maka akan timbul gaya Lorentz berupa gaya tarik menarik ataupun tolak menolak tergantung dari arah arus listrik pada tiap kawat. Jika kedua kawat memiliki arah arus yang searah, maka akan mengalami gaya tarik menarik; apabila arah arus pada kedua kawat saling bertolak belakang/berlawanan, maka akan mengalami gaya tolak-menolak.

Sumber : studiobelajar.com

Besarnya gaya tarik-menarik ataupun tolak-menolak pada kawat sejajar berarus listrik dapat dicari dengan menggunakan rumus:

Keterangan :

3. Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak dalam Medan Magnet

Ketika terdapat muatan listrik q yang bergerak dengan kecepatan v pada suatu medan magnetik sebesar B, maka muatan listrik tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat dihitung dengan rumus:

Keterangan :

 

Latihan 1

Kerjakan soal berikut ini dengan benar !
Sebuah kawat lurus panjangnya 20 cm dialiri arus listrik 4 A, memotong medan magnet yang besarnya 100 T secara tegak lurus. Gaya magnetik yang dihasilkan adalah….

A. 20 N

B. 40 N

C. 60 N

D. 80 N

E. 100 N

Latihan 2

Kerjakan soal dibawah ini dengan benar !
Sebuah bidang berbentuk persegi dengan luas 40 cm2 ditembus oleh medan magnetik 200 T yang membentuk sudut 30o terhadap bidang. Besar fluks magnetik yang dihasilkan adalah ….

A. 0,4 wb

B. 0,5 wb

C. 0,6 wb

D. 0,7 wb

E. 0,8 wb

Latihan 3

Kerjakan soal berikut dengan benar!
Sepotong kawat yang panjanganya 50 cm dan memiliki massa 15 gram berada dalam medan magnetik 0,6 Wb/m2 yang arahnya keluar tegak lurus bidang gambar. Tiap ujung kawat tergantung pada tali. Arah arus pada kawat sedemikian rupa sehingga gaya yang dihasilkan dapat mengimbangi gaya tegangan tali penggantung. Maka besar dan arah arus pada kawat adalah….
 

A. 0,5 A, ke kanan

B. 0,5 A, ke kiri

C. 1,5 A, ke kanan

D. 1,5 A, ke kiri

E. 2,0 A, ke kanan

Latihan 4

Kerjakan soal berikut ini dengan benar !
Kawat berarus listrik 10 A dengan arah ke atas berada dalam medan magnet 0,5 T dengan membentuk sudut 300O terhadap kawat. Jika panjang kawat 5 m, maka besar gaya Lorentz yang dialami kawat tersebut adalah . . .
 

A. 10,0 N

B. 12,5 N

C. 15,0 N

D. 17,5 N

E. 19,0 N

Latihan 5

Kerjakan soal berikut ini dengan benar !
Suatu kawat berarus listrik 20 A dengan arah ke atas berada dalam sebuah medan magnetik 0,5 T dengan membentuk sebuah sudut 30O terhadap kawat. Apabila panjang kawat 20 meter. Berapa besarnya gaya Lorentz yang akan dialami kawat?

A. 80 N

B. 90 N

C. 100 N

D. 110 N

E. 200 N

redesain-navbar Portlet