Widget HTML Atas

Induksi Magnet Materi Fisika SMA

Induksi Magnet (Materi Fisika SMA) Artikel Materi Fisika SMA di Langsung Klik, langsung klik wadah tempat belajar untuk SMA, SMK dan MA. Langsung klik menyediakan materi, contoh, soal, rangkuman, ringkasan, buku saku, motivasi, saran untuk mempermudah belajar para siswa-siswi yang sedang menempuh pembelajaran di tingkat SMA,SMK dan MA.

Induksi Magnet Materi Fisika SMA

Hukum Gerak Newton 

A. PENGERTIAN

Magnet adalah benda yang menghasilkan medan magnet berupa muatan yang bergerak.
Sifat-sifat magnet:
1) Memiliki kutub utara dan selatan yang menghasilkan medan magnet.
2) Tetap memiliki dua buah kutub meski magnet dipotong-potong.
3) Dapat menarik benda ferromagnetik (mudah ditarik dan dijadikan magnet). 

B. PEMBUATAN MAGNET

Hipotesis Weber menjelaskan teori-teori mengenai kemagnetan.
1) Magnet terdiri atas atom-atom magnetik yang disebut magnet elementer.
2) Magnet memiliki magnet elementer teratur dengan pola lurus, sehingga membentuk dua kutub.

Cara pembuatan magnet dilakukan dengan membuat magnet elementer benda ferromagnetik menjadi teratur, antara lain:
1) Digosok magnet secara searah.
cara digosok
cara digosok

Kutub utara ada pada sisi kiri benda karena penggosokan dimulai dari kiri dan dengan sisi kutub utara.
2) Ditempelkan dengan magnet lain.
ditempeli magnet
ditempeli magnet


Kutub utara ada pada sisi kiri benda karena sisi kiri adalah tempat kutub selatan menempel.
3) Dililit kawat dan dialiri arus listrik DC.
dialiri listrik
dialiri listrik

Kutub ditentukan dengan kaidah tangan kanan.
kaidah tangan kanan
kaidah tangan kanan

C. MEDAN MAGNET DAN INDUKSI MAGNET

Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi gaya tarik magnet.
Induksi magnet adalah besar medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik.
Medan magnet menurut percobaan Oersted:
Di sekitar penghantar berarus listrik, terdapat medan magnet.
Induksi magnet menurut hukum Biot-Savart:
Induksi magnet pada suatu titik pada penghantar adalah resultan medan magnet yang ditimbulkan oleh muatan yang bergerak.
Induksi magnet menurut Laplace:
1) Berbanding lurus dengan arus listrik dan panjang kawat penghantar.
2) Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak suatu titik dari kawat penghantar itu.
3) Arah induksi magnet tegak lurus dengan bidang yang dilalui arus listrik.
Medan magnet adalah besaran vektor, dan arahnya ditentukan oleh kaidah tangan kanan.
medan magnet
medan magnet

Induksi magnet pada berbagai keadaan:
1) Pada penghantar lurus tak berhingga
Pada penghantar lurus tak berhingga
Pada penghantar lurus tak berhingga

B = $\frac{μo.I}{2π.a}$
B = induksi magnet di titik X (Wb/m2 atau Tesla)
μo = permeabilitas ruang hampa (4π.10-7 Wb/Am)
I = kuat arus listrik (A)
a = jarak titik X ke penghantar (m)
2) Pada penghantar lurus berhingga
Pada penghantar lurus berhingga
Pada penghantar lurus berhingga

B = $\frac{μo.I}{4π.a}(cosθ_1+cosθ_2)$
B = $\frac{μo.I}{4π.a}. \frac{2La}{\sqrt{a^2+L^2}}$
B = induksi magnet di titik X (Wb/m2 atau Tesla)
L = panjang penghantar (m)

3) Pada penghantar melingkar
Pada penghantar melingkar
Pada penghantar melingkar

Di pusat lingkaran (titik O)
$B_o = N.\frac{μo.I}{2.R}$
Bo = induksi magnet di O (Tesla)
N = jumlah lilitan
μo = permeabilitas ruang hampa (4π.10-7 Wb/Am)
R = jari-jari penghantar (m)
Jumlah lilitan penghantar melingkar yang <$360^o$ (bukan lingkaran penuh):
N = $\frac{θ}{360^o}$
Di sumbu pusat lingkaran (titik X)
$B_X = Bo. sin3θ
sinθ = $\frac{R}{S}$
BX = induksi magnet di X (Tesla)
Bo = induksi magnet di O (Tesla)
R = jari-jari penghantar (m)
S = jarak titik X ke keliling penghantar (m)

4) Pada solenoida
solenoida
solenoida

Solenoida adalah penghantar lingkaran dengan jumlah lilitan yang sangat banyak.
Pada pusat solenoida
B = $\frac{μo.I.N}{L}$
N = jumlah lilitan
L = panjang lilitan (m)
Pada ujung-ujung solenoida
B = $\frac{μo.I.N}{2L}$

5) Pada toroida
toroida
toroida

Toroida adalah solenoida yang dibentuk melingkar.
Pada sumbu pusat toroida
B =$\frac{ μo.I.N}{2π.R}$
R = jari-jari toroida (m)

D. FLUKS MAGNET

Garis-garis gaya magnet adalah visualisasi vektor medan magnet yang tidak pernah berpotongan dan kerapatannya menyatakan kekuatan medan.
Sifat-sifat garis gaya magnet:
garis gaya magnet
garis gaya magnet

1) Gaya tarik magnet paling kuat terdapat pada kutub-kutubnya.
2) Arah medan magnet menjauhi kutub utara dan mendekati kutub selatan.
3) Kutub sejenis akan saling tolak-menolak, dan kutub berlawanan akan saling tarik-menarik.
Visualisasi tiga dimensi vektor medan magnet:
Visualisasi tiga dimensi vektor medan magnet
Visualisasi tiga dimensi vektor medan magnet

1) Tanda (●) menunjukkan bahwa medan magnet keluar dari bidang gambar atau mendekati pengamat.
2) Tanda (×) menunjukkan bahwa medan magnet masuk ke bidang gambar atau menjauhi pengamat.
Percobaan Faraday menjelaskan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnet) yang menembus suatu permukaan tertutup.
Fluks magnet
Fluks magnet

Φ = B.A.cosθ
Φ = fluks magnet (Wb)
A = luas permukaan yang ditembus (m2)

E. GAYA LORENTZ

Gaya Lorentz (F) adalah gaya yang timbul pada muatan yang bergerak dalam medan magnet.
Gaya Lorentz adalah besaran vektor, dan arahnya ditentukan oleh kaidah tangan kiri Flemming (tegak lurus arus listrik dan medan magnet).
Gaya Lorentz
Gaya Lorentz

Gaya Lorentz pada berbagai keadaan:
1) Pada penghantar berarus di medan magnet
F = B.I.L.sinθ
F = gaya Lorentz (N)
B = induksi magnet (T)
I = kuat arus listrik (A)
L = panjang penghantar (m)
θ = sudut antara arus listrik dan medan magnet

2) Pada muatan yang bergerak dalam medan magnet
F = B.q.v.sinθ
q = besar muatan benda (C)
v = kecepatan benda (m/s)
θ = sudut antara arus listrik dan lintasan muatan
Jika gerakan membentuk lintasan melingkar, maka jari-jari lintasan dapat dihitung:
R = $\frac{mvq}{B}$
R = $\frac{1}{B}\sqrt{\frac{2mV}{q}}$
R = jari-jari lintasan (m)
m = massa benda (kg)
V = potensial listrik (V)

3) Pada dua penghantar berarus sejajar
F = $\frac{μo.I_1.I_2.L}{2π.d}$
μo = permeabilitas ruang hampa (4π.10-7 Wb/Am)
$I_1 dan I_2$ = kuat arus penghantar 1 dan 2 (A)
L = panjang penghantar (m)
d = jarak penghantar (m)
Gaya Lorentz menyebabkan penghantar saling menarik/menolak.
Dua penghantar dapat saling menarik jika arus yang dihasilkan searah, dan saling menolak jika arus yang dihasilkan berlawanan.
Momen kopel (τ) adalah momen gaya yang timbul akibat gaya Lorentz sejajar yang berlawanan arah pada dua simpul kumparan.
Momen kopel magnet
Momen kopel magnet

Momen kopel dapat dihitung:
τ = N.B.I.A.sinθ
τ = momen kopel (Nm)
A = luas penampang kumparan (m2)
θ = sudut antara b dan a

F. APLIKASI GAYA LORENTZ

Aplikasi gaya Lorentz antara lain adalah motor listrik, galvanometer, relai, speaker, dan kereta Maglev.
Motor listrik adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak.
Komponen motor listrik terdiri atas kumparan berarus (rotor/berputar), magnet (stator/diam), dan komutator (cincin belah).
Cara kerja motor listrik:
1) Arus listrik yang melewati medan magnet menimbulkan momen kopel.
2) Momen kopel menyebabkan kumparan berputar dan menggerakkan motor.
3) Komutator berfungsi untuk menjaga agar arus listrik tetap DC.
Galvanometer adalah komponen yang dapat mendeteksi arus listrik lemah, yang prinsip kerjanya sama dengan motor listrik.
Galvanometer terdapat pada amperemeter dan voltmeter.
Relai adalah komponen yang terdiri atas kumparan yang dililit pada besi.
Cara kerja relai:
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.
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.

G. Soal dan Pembahsannya Induksi Magnet

Untuk pembahasan soal silahkan ke link berikut ( Lihat Pembahasan Soal )

Demikianlah postingan tentang Induksi Magnet Materi Fisika SMA, semoga bermanfaat