medan magnet
TRANSCRIPT
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
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
KE MANA ARAH GAYA MAGNETNYA?
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
Gaya magnet pada kawat berarus
BxLIFmagnet
sinILBFmagnet
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
Momen Gaya pada Dipole
• Ingat:
• Maka
Fr
Erq
EqF
2aq
q+
F
F
E
Momen Listrik dan Momen Magnet
• Momen magnet
• Momen dipole lsitrik
AI
B
raqp ˆ 2
Ep
r̂ : vektor satuan
GAYA LORENTZ
)()( magnetgylistrikgyLorentz BxvqEqF
Ke mana arah Fmagnet?
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
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+
Pemilih Kecepatan
• Gaya Lorentz
• Ketika F = 0 dan
maka
B
EBvqEqF
BEv
B
Ev
p+
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
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
HUKUM BIOT- SAVART
• Tahun 1819 Hans Christian Oersted mengamati bahwa jarum kompas dapat menyimpang di atas kawat berarus
• Arus listrik sebagai sumber 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
r̂
r
ds
• 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
20 ˆ
4 r
rdsB
Id
r1
ds1
dB1 dB1
r1
ds
r
dB
Penggunaan Hukum Biot-Savart
20 ˆ
4 r
rdsB
Id
dB1
r1 Analog :
20 ||4
1||
rE
Q
Penggunaan Hukum Biot-Savart
Contoh 1: Medan magnet di sekitar kawat berarus
a
ds x
r
dxds
r̂
x
atan
r
asin
sinˆˆ rdsrds B berarah keluar
sindx
a
d s x
r
dxds
r̂
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
a
d s x
r
dxds
r̂
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
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
Hukum Amper
• Integral tertutup B·ds sama dengan 0I, I adalah arus total yang dicakupi oleh permukaan tertutup
IsdB 0I
a
B
I
IΙ02 dsB
0 dsBB
I
I
B
I
IΙ02 dsB
Ι02 dsBB
I
I
konstanB
I0 dsB
Ir dsBdsB
r
IB
2
0
rB2 dsB
Ir 0B2 atau
Medan magnet di sekitar kawat berarus
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
Medan magnet di sekitar kawat panjang berarus
B
r
020 2I
R
rB
r
IB
2
00
R
Medan B di dalam Toroida
• Toroid berbentuk donut dengan dililiti koil.
• Maka,
ds
r
NIrBsdB 02
r
NIB
20
Medan magnet di dalam Solenoida
• Jika solenoida terdiri dari jumlah lilitan N dan panjang adalah l, maka:
dsl
NIBlsdB 0
nIl
NIB 0
0