280 likes | 768 Views
TEL 2303. Bab 7 Medan Magnetik dan Gaya Magnetik. Abdillah, S.Si, MIT. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau. Tujuan. Gaya dan medan magnetik Garis medan dan fluks magnetik Gaya Lorentz dan g aya magnetik. Magnetisme pada Magnet Permanen.
E N D
TEL 2303 Bab 7Medan Magnetik dan Gaya Magnetik Abdillah, S.Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau
Tujuan • Gaya danmedanmagnetik • Garismedandanfluksmagnetik • Gaya Lorentz dangayamagnetik
Magnetisme pada Muatan Bergerak Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol
Magnetisme pada Muatan Bergerak Ketika v tegak lurus terhadap B , maka F = qvB
Magnetisme pada Muatan Bergerak Ketika vektor kecepatan partikel vmembuat sudut 0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus bidang yang dibentuk oleh v dan B, maka F = qvB sin
Gaya Magnetik • Sebuah muatan yang bergerak menciptakan sebuah medan magnetik B dalam ruang sekitarnya • Medan magnetik itu mengerahkan sebuah gaya magnetik F pada setiap muatan lain yang bergerak dalam medan tersebut • Besar dan arah dari gaya Fbergantung pada kecepatan partikel v dan besar & arah medan magnetik B
Gaya Magnetik • Jika sebuah muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnetik B, maka muatan tersebut akan mengalami gaya magnetik F, yang besarnya adalah: • Atau dalam bentuk vektor F Aturan tangan kanan B q q v
Perbedaan antara gaya listrik dan gaya magnetik • Bekerja searah dengan medan listrik • Bekerja pada partikel bermuatan tanpa memperdulikan apakah bergerak atau tidak • Bekerja memindahkan partikel • Bekerja dalam arah tegak lurus medan magnetik • Bekerja pada partikel muatan hanya jika partikel tersebut bergerak • Tidak bekerja untuk memindahkan partikel
Medan Magnetik Satuan SI untuk medan magnetik B adalah tesla(T) 1 tesla = 1 T = 1 newton / (coulomb.meter/second) = 1 newton / (ampere.meter) Satuan cgs untuk B (bukan SI) adalah gauss. 1 tesla = 104 gauss
Garis Medan Magnetik • Jika sebuah kawat yang diletakkan vertikal di sekitar tumpukan pasir halus (atau serbuk besi) diberi arus listrik, maka pasir halus ini akan membentuk garis-garis konsentris dengan kawat sebagai pusatnya. • Garis-garis ini menggambarkan garis medan magnetik.
Fluks Magnetik • Fluks magnetik Bmelalui sebuah permukaan persis seperti mendefinisikan fluks listrik dalam hubungannya dengan hukum Gauss. • Fluks magnetik Bmelalui suatu luas didefinisikan sebagai • B = ∮ B cos dA = ∮ B⊥dA = ∮ E·dA • Satuan SI dari fluks magnetik adalah weber (1Wb = 1 T.m2) • Fluks magnetik total yang melalui sebuah permukaan tertutup selalu sama dengan nol. • ∮B . dA= 0 • Persamaan ini disebut hukum Gauss untuk magnetisme
Usaha dan Energi Gaya magnetik tidak bekerja untuk memindahkan partikel yang bergerak Energi kinetik partikel tidak berubah Laju tidak berubah tetapi kecepatan dan arah bisa berubah
Partikel bermuatan dalam medan magnetik homogen FB + + + + + + + v v Medan menembus bidang Perhatikan laju tidak berubah Gaya F selalu terhadap v Karena gaya selalu dalam arah radial, ia bekerja untuk mempertahankan partikel bergerak dalam lingkaran
Partikel bermuatan dalam medan magnetik homogen + + Medan menembus bidang Partikel bermuatan bergerak seperti spiral dalam medan magnetik B F v
Contoh Soal • Sebuah proton bergerakdalamlintasanlingkarandenganjari-jari 14 cm dalamsebuahmedanmagnetik 0.35 T yang tegaklurusdengankecepatan proton. Tentukanlaju linier proton.
Gaya Lorentz E FE q v B FB • Jika medan listrik Edan medan magnetik B dua-duanya diaplikasikan pada partikel bermuatan maka total gayanya adalah: • Gaya ini dikenal sebagai gaya Lorentz:
Pemilih Kecepatan (velocity selector) +ve FB -ve FB + + FE v
Pemilih Kecepatan Gaya magnetik Gaya listrik Hanya partikel dengan laju yang sama dengan E/B yang dapat lewat terus tanpa dibelokkan
Eksperimen e/m Thomson • Energi kinetik ½ mv2sama dengan energi potensial listrik eV yang hilang. • ½ mv2 = eV atau v = • Elektron bergerak lurus jika v = E/B • E/B = sehingga e = E2 = 1,75 x 1011 C/kg • m 2VB2 • e = 1,602 x 10-19 C • m = 9,1 x 10-31 kg
Gaya Magnetik Pada Kawat Berarus FB v + B l Sebuah kawat berarus terdiri dari partikel bermuatan yang bergerak sehingga tiap partikel akan mengalami gaya berikut. A
Gaya Magnetik Pada Kawat Berarus Gaya total pada segmen kawat adalah jumlah gaya pada seluruh muatan Asumsikan gayanya sama pada setiap pembawa arus (muatan) Jumlah muatan (N) adalah densitas muatan (n) × Volume (Al) Kumpulkan semua yg tidak berarah (besaran skalar) Ingat laju hanyut
Pekerjaan Rumah • Kerjakan soal latihan dan soal-soal bab 28 tentang Medan Magnetik dan Gaya Magnetik • Download materi handout Sumber Medan Magnetik • Baca bab 29bukuYoung & FreedmanmulaidariPendahuluanhinggaPertanyaanDiskusi