medan magnet

31
MEDAN MAGNET

Upload: eko-supriyadi

Post on 24-Jul-2015

748 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Medan magnet

MEDAN MAGNET

Page 2: Medan magnet

MAGNET DAN KUTUB KUTUB MAGNET

• Kutub magnet: bagian magnet yang paling kuat pengaruh kemagnetannya

• Kutub kutub magnet: utara dan selatan

• Jarum untuk kompas secara bebas mengarah ke utara dan selatan

• Bumi sebagai magnet dengan kutub kutub magnet sedikit bergeser dari kutub kutub geografi

Page 3: Medan magnet

Medan dan Gaya Magnet• Muatan yang bergerak dalam medan

magnet akan mengalami gaya magnet:

• Besar gaya magnet:

BvqF

v

B

Muatan uji, +q

Fmagnet

sinqvBF

Page 4: Medan magnet

KE MANA ARAH GAYA MAGNETNYA?

Page 5: Medan magnet

Gaya magnet pada proton• Berapaka besarnya gaya magnet yang dialami proton

dengan arah gerak membentuk sudut 60° dengan arah medan magnet yang besarnya 2.5 tesla. Proton tersebut bergerak dengan kecepatan setengah kecepatan cahaya.

60sin)5.2)(/105.1)(106.1( 819 TsmCF

NF 11102.5

Page 6: Medan magnet

Gaya magnet pada kawat berarus

BxLIFmagnet

sinILBFmagnet

Page 7: Medan magnet

Momen Gaya pada Loop

• Ingat

• Untuk medan magnet homogen terhadap arus

• Maka momen gaya:

Fr

BsdIFb

a

BlIF

AIBIBalaIlB )2(2

BAI

2a

F

F

B

Page 8: Medan magnet

Momen Gaya pada Dipole

• Ingat:

• Maka

Fr

Erq

EqF

2aq

q+

F

F

E

Page 9: Medan magnet

Momen Listrik dan Momen Magnet

• Momen magnet

• Momen dipole lsitrik

AI

B

raqp ˆ 2

Ep

r̂ : vektor satuan

Page 10: Medan magnet

GAYA LORENTZ

)()( magnetgylistrikgyLorentz BxvqEqF

Ke mana arah Fmagnet?

Page 11: Medan magnet

Gerak muatan dalam medan magnet

• Muatan positif yang masuk ke dalam medan magnet akan dibeolokan (orbit melingkar)

qvBFr

vm

2

qB

mvr

Frekuensi Siklotron:

m

qB

r

v

r

v

B

Page 12: Medan magnet

Siklotrom• Siklotron: alat untuk mempercepat

partikel (proton,detron dll)• Terdiri dari dua ruang semisilinder yang

ditempatkan dalam medan magnet• Di antara kedua semisilinder diberi

potensial listrik bolak-balik (104 volt)• Ion dalam semisilinder akan mengalami

gaya magnet yang menyebabkan bergerak dalam setengah lingkaran lalu dipercepat oleh medan lisrik E, masuk lagi ke dalam medan magnet B dan bergerak milingkar dengan jari-jari lebih besar (karena kecepan lebih besar).

B

E

p+

Page 13: Medan magnet

Pemilih Kecepatan

• Gaya Lorentz

• Ketika F = 0 dan

maka

B

EBvqEqF

BEv

B

Ev

p+

Page 14: Medan magnet

Spektrometer Massa

• Alat yang digunakan untuk menentukan massa atau perbandingan massa terhadap muatan:

p+

E B

B1

2

R

mvqvB

2

2

v

RB

q

m 21B

Ev ;

E

RBB

q

m 21Jadi

Page 15: Medan magnet

Efek Hall• Gaya magnet pada petikel

pembawa muatan dalam konduktor berarus akan menimbulkan beda potensial (efek hall) ++++

V

HqEqvB vBEH

nqvAI nqdt

I

nqA

Iv

Potensial Hall:t

IBRvBddEV H

HH

Koefisien Hall: nq

IRH

t

dA=dt

Page 16: Medan magnet

HUKUM BIOT- SAVART

• Tahun 1819 Hans Christian Oersted mengamati bahwa jarum kompas dapat menyimpang di atas kawat berarus

• Arus listrik sebagai sumber medan magnet.

Page 17: Medan magnet

• Pada tahun 1920-an Jean-Baptiste Biot dan Felix Savart melakukan eksperimen menentukan medan magnet di sekitar kawat berarus tersebut:

• Medan magnet di sekitar berarus adalah:

2

ˆ

r

rsIdkBd m

mAWbkm /104

70

0 - permeabilitas ruang hampa

I

r

ds

Page 18: Medan magnet

• B = dB1+dB2+…+dBi

• B =dB

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

r1

ds1

dB1

r2

ds2

dsi

dBi

ri

dB2

2

0 ˆ

4i

iiIr

rdsB

Penggunaan Hukum Biot-Savart

Page 19: Medan magnet

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

r1

ds1

dB1 dB1

r1

ds

r

dB

Penggunaan Hukum Biot-Savart

Page 20: Medan magnet

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

dB1

r1 Analog :

20 ||4

1||

rE

Q

Penggunaan Hukum Biot-Savart

Page 21: Medan magnet

Contoh 1: Medan magnet di sekitar kawat berarus

a

ds x

r

dxds

x

atan

r

asin

Page 22: Medan magnet

sinˆˆ rdsrds B berarah keluar

sindx

a

d s x

r

dxds

x

atan

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

Arah:Besar:

sin

ar

22

sin

a

r

dxa

Id sinsin

4

2

0

B dx

a

I

2

30 sin

4

ds

r

dB

Page 23: Medan magnet

a

d s x

r

dxds

x

atan

tan

ax

2sin

a

d

dx

d

adx

2sin

dxa

Id

2

30 sin

4

B

da

a

I

22

30

sin

sin

4

da

Isin

40

d

a

IdB

sin4

0B 1800

0 cos4

a

I 24

0 a

I

a

I

2

0

Page 24: Medan magnet

Contoh 2: Medan magnet dari loop kawat berarus

20 ˆ

4 r

rdsB

Id

dsr

B keluar bidang gambar

Direction:

ds

r

dB

20

ˆ

4 r

rdsB

I

d

Magnitude:

ds selalu terhadap r

ds

20

4 R

I

dsΒB

20

4 R

Id

ds

20

4 R

I

RR

I

24 2

0

R

I

20

Page 25: Medan magnet

Hukum Amper

• Integral tertutup B·ds sama dengan 0I, I adalah arus total yang dicakupi oleh permukaan tertutup

IsdB 0I

a

Page 26: Medan magnet

B

I

IΙ02 dsB

0 dsBB

I

I

B

I

IΙ02 dsB

Ι02 dsBB

I

I

Page 27: Medan magnet

konstanB

I0 dsB

Ir dsBdsB

r

IB

2

0

rB2 dsB

Ir 0B2 atau

Medan magnet di sekitar kawat berarus

Page 28: Medan magnet

Medan magnet di dalam kawat berarus I0

0IA

aI

Ar 02

2

IR

r

02

2

IR

r

Ir 0Circle

B2 dsB020 2I

R

rB

r

IB

2

0

Page 29: Medan magnet

Medan magnet di sekitar kawat panjang berarus

B

r

020 2I

R

rB

r

IB

2

00

R

Page 30: Medan magnet

Medan B di dalam Toroida

• Toroid berbentuk donut dengan dililiti koil.

• Maka,

ds

r

NIrBsdB 02

r

NIB

20

Page 31: Medan magnet

Medan magnet di dalam Solenoida

• Jika solenoida terdiri dari jumlah lilitan N dan panjang adalah l, maka:

dsl

NIBlsdB 0

nIl

NIB 0

0