MEDAN IMBAS MAGNET I. TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa akan mampu memahami bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet
II. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS 1. Menyelidiki hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan 2. Menyelidiki sifat-sifat bahan magnet 3. Mengamati kuat induksi medan magnet terhadap jarak dan arus listrik 4. Menghitung permeabilitas bahan magnet
III. TEORI Jika sebuah kawat berarus dililit menjadi suatu kumparan, medan magnet yang dihasilkan oleh tiap lilitan dijumlahkan menjadi satu. Hasilnya adalah sebuah medan magnet yang kuat pada tengah
kumparan dan pada kedua ujungnya. Kedua ujung
kumparan tersebut berperilaku seperti kutub-kutub sebuah magnet. Sebuah kumparan kawat panjang dengan banyak lilitan disebut solenoida. Dengan demikian sebuah solenoida bekerja seperti sebuah magnet ketika arus listrik mengalir melalui solenoida tersebut. Kutub utara dan selatan berubah sesuai dengan arah arus tersebut. Medan magnet solenoida dapat diperkuat dengan memperbesar jumlah lilitan atau besar arus yang mengalir melalui kawat tersebut. Dengan magnet koil, kuat medan magnet bergantung pada seberapa besar arus yang mengalir pada lilitan koil. Semakin besar arus, semakin besar medan magnet. Koil berperan seperti sebuah magnet batang yang memberikan medan magnet sebanding dengan amper-lilit. Amper-lilit = I x N dimana I adalah arus dalam amper yang dikalikan dengan jumlah lilitan N. Besaran IN menentukan jumlah gaya magnet yang merupakan gaya gerak magnet
9
Tinjau sebuah kawat lingkaran (loop) dengan jejari a, dialiri arus i, seperti pada gambar. Rapat fluks dB yang disebabkan oleh elemen arus idl adalah :
i.d l.x. r dB 0 . 4 r2
................................................(1)
dimana : r r .r berpangkal pada titik P.
θ
i.dl
d B d B
r
i
a θ
b
k .dBZ
i
P
Gambar Loop kawat dialiri arus i Medan imbas magnet B pada titik P menjadi
B
0 I 2
.
a
a2 2
b2
32
(2)
Sekarang untuk kumparan dengan jumlah lilitan N berjari-jari R.dan dialiri arus I=I(t), yaitu arus yang berubah terhadap waktu t, sejauh tidak terlalu tebal dan panjang, maka sepanjang sumbu kumparan akan terbit medan imbas magnet (induksi magnet) adalah: B o r
NI 2R
(3)
Akan tetapi jika kumparan dianggap cukup panjang (L) yang harus lebih panjang dari jari-jari R sehingga induksi magnet ditimbulkannya adalah: B o r
NI L
(4)
Dengan arah mengikuti orientasi putaran arus dalam kumparan. Disini dapat dicatat bahwa suatu kumparan berarus listrik berkelakuan sebagai batang magnet dengan kuat medan imbas magnet pada sumbunya diberikan oleh persamaan (3). Dengan demikian
10
dapat dibayangkan kalau suatu magnet adalah merupakan kumparan arus listrik stasioner dalam materinya.
B. Permeabilitas Permeabilitas mengacu kepada kemampuan suatu bahan menghantarkan flux magnetik. Simbolnya adalah μ . Permeabilitas didefinisikan sebagai perbandingan antara kepadatan flux dan intensitas medan: μ = B/H
(5)
Dengan menggunakan satuan SI, B adalah kepadatan flux dalam weber per meter persegi atau tesla; H adalah intensitas medan dalam amper-lilit permeter. Permeabilitas pada ruang hampa tidak 1, tetapi adalah 4π x 10-7 atau 1,26 x 10-6 dengan symbol μo. Maka nilai relatif permeabilitas μr harus dikalikan dengan μo untuk menghitung μr dalam satuan SI.
IV. TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskan apa yang dimaksud bahan bersifat diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik, permeabilitas 2. Jelaskan apa yang dimaksud
induksi medan magnet, intensitas magnet dan
magnetisasi 3. Turunkan persamaan (3) 4. Suatu kumparan solenoida di dalamnya diisi dengan besi panjangnya 10 cm yang mempunyai permeabilitas magnetik sebesar 5000 μ0 . Jika kumparan dengan 100 lilitan dan dialiri arus 0,5 A, hitunglah intensitas magnet, induksi medan magnet dan magnetisasinya
11
V. ALAT-ALAT YANG DI GUNAKAN 1. Teslameter 0-2000 mT 2. Amperemeter 3. Hambatan Geser 4. Kumparan solenoida sepanjang 10 cm, lilitan 5. Meteran 6. Sumbe tegangan AC/Power Supply 7. Kabel penghubung
VI. PROSEDUR PRAKTIKUM 1. Buatlah rangkaian (Power supply-solenoda-amperemeter-hambatan geser) Sebelum meng”on”kan power supply (catu daya), periksa apakah hambatan geser sudah pada posisi maksimun, tanyakan pada asisten apakah rangkaian sudah benar. 2. Tentukan arus pada amperemeter (arus yang melewati rangkaian tersebut) sesuai yang ditentukan asisten. 3. Ukurlah induksi medan magnet yang ditimbulkan oleh arus pada solenoida dengan jarak yang berbeda-beda. 4. Ulangi prosedur kerja di atas dengan arus yang berbeda (tanyakan pada asisten) dengan jarak yang sama pada point (3) 5. Ulangi prosedur kerja 2 s/d 4 dengan variasi arus minimal 4 kali (tanyakan pada asisten)
VII. ANALISIS 1. Hitung secara teori induksi medan magnet dengan arus yang berbeda-beda. Gunakan
nilai permeabilitas besi.
2. Bandingkan induksi medan magnet hasil perhitungan dengan hasil pengukuran . 3. Buatlah grafik B-H. Tentukan permeabilitas inti bahan solenoida 4. Bandingkan nilai permeabilitas hasil dari grafik (1) dengan hasil teoritis (teks book)
12
DAFTAR PUSTAKA 1. Renreng, H.A.:Asas-asas Ilmu Alam Universitas Jilid II,
BKS-PTN Intim
(Lephas-Unhas), Makassar, 1985. 2. Halliday, D and Resnick, R,: Fisika Jilid II terjemahan oleh P. Silaban, Edisi.ke-3, Erlangga, Jakarta, 1992. 3. Tim Pengajar Fisika, 2008, “Fisika Dasar II”, Fisika FMIPA UNHAS, Makassar.
13
LAPORAN
TUJUAN:
A. Tabel Pengamatan :
14
B.Pengolahan Data :
15
C. Kesimpulan :
16
