induksi magnetik: percobaan oersted
TRANSCRIPT
INDUKSI MAGNETIK
Percobaan Oersted
•Di sekitar kawat yang berarus listrik terdapat
medan magnet yang dapat memengaruhi
magnet lain. Magnet jarum kompas dapat
menyimpang dari posisi normalnya jika
dipengaruhi oleh medan magnet. Pada 1819,
seorang ahli Fisika Denmark, Hans Christian
Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat
berarus listrik terdapat medan magnet.
• Dari hasil percobaannya, Oersted mengambil suatu
kesimpulan bahwa di sekitar arus listrik terdapat
medan magnet yang dapat memengaruhi kedudukan
magnet jarum. Dari hasil pengamatannya, Oersted
mendapatkan bahwa arah penyimpangan kutub
utara magnet jarum sesuai dengan arah ibu jari
tangan kanan dan arah arus listrik pada kawat
sesuai dengan arah jari-jari lainnya. Arah medan
magnet yang terdapat di sekitar kawat berarus
sesuai dengan kaidah tangan kanan.
•Pada 1820, setahun setelah Oersted
mencetuskan teorinya, dua orang ilmuwan
Prancis bernama Jean Baptiste Biot (1774-
1862) dan Felix Savart (1791-1841),
mengemukakan perhitungan lebih lanjut
tentang induksi magnetik oleh elemen
arus.
•Sepotong elemen kawat dl dilalui arus listrik
(i). Arus listrik menimbulkan induksi
magnetik di P sebesar dB. Jarak titik P ke
kawat dl adalah r, dengan arah arus i dan
jarak membentuk sudut . Besarnya induksi
magnetik di titik P karena pengaruh elemen
kawat yang berarus listrik menurut Hukum
Biot-Savart adalah
• 𝑑𝐵 = 𝑘𝑖.𝑑𝑙.sin 𝜑
𝑟2(1-1)
• dengan:
• B = induksi magnetik di titik yang diamati (Wbm-2)
• µ0 = 4π × 10-7 WbA-1m-1
• i = kuat arus listrik (A)
• a = jarak titik dari kawat (m)
• Dalam SI, satuan untuk B adalah tesla (T).
Persamaan (1-4) digunakan untuk menentukan
induksi magnetik di sekitar kawat lurus yang sangat
panjang.
HASIL DAN PEMBAHASAN
•Posisi awal ketika tembaga diletakkan
searah dengan jarum kompas, ternyata
tidak ada perubahan pada arah gerak
jarum.
• Percobaan 1 ketika kawat tembaga dihubungkan
dengan batu baterai dan teraliri arus listrik,
perlahan jarum kompas bergerak dari posisi awal
ke arah kanan, walaupun arah perubahan tidak
terlalu signifikan.
• Percobaan 2 ketika batu baterai diletakkan
dengan posisi berbanding terbalik dengan posisi
percobaan 1, ternyata jarum kompas juga
mengalami perubahan arah gerak jarum ke arah
kiri secara signifikan.
•Dengan menggantikan nilai k pada
persamaan (1-1) menjadi
•𝑘 =𝜇0
4𝜋= 10−7𝑊𝑏𝐴−1𝑚−1
•akan diperoleh
• 𝑑𝐵 =𝜇0
4𝜋
𝑖.𝑑𝑙.sin 𝜑
𝑟2(1-2)
•𝑙
𝑎= cot 𝜑 ⇒ 𝑙 = 𝑎 cot𝜑 ⇒ 𝑑𝑙 = −𝑎 csc2 𝜑 𝑑 𝜑
•Dengan demikian, persamaan (1-2) dapat
dituliskan menjadi
•𝑑𝐵 =𝜇0(𝑖)(−𝑎 csc2 𝜑 𝑑 𝜑)(sin 𝜑)
4𝜋(𝑎 csc 𝜑)2
• 𝑑𝐵 = −𝜇0𝑖 sin 𝜑 𝑑 𝜑
4𝜋𝑎(1-3)
• Setelah persamaan (1-3) diintegralkan, akan
didapat
• 𝐵 = ∫ 𝑑𝐵 = ∫𝜋0−
𝜇0𝑖 sin 𝜑 𝑑 𝜑
4𝜋𝑎= −
𝜇0𝑖
4𝜋𝑎∫𝜋0sin𝜑 𝑑 𝜑
• 𝐵 =𝜇0𝑖
4𝜋𝑎cos𝜑 |𝜋
0 =𝜇0𝑖
4𝜋𝑎(cos 0 − cos 𝜋)
• 𝐵 =𝜇02𝑖
4𝜋𝑎
• karena (cos 0 - cos π) = (1) – (-1) = 2.
• Dengan demikian, persamaannya menjadi
• 𝐵 =𝜇0𝑖
2𝜋𝑎(1-4)
SIMPULAN
• Di sekitar kawat penghantar yang dialiri arus
listrik timbul medan magnet.
• Arah medan magnet ditentukan oleh arah arus
listrik yang mengalir dalam kawat penghantar.