Sahabat fisioner, tahukah bagaimana cara kerja alat pengangkat besi diatas? Alat pengangkat besi tersebut menerapkan prinsip elektromagnetik. Apabila arus listrik di alirkan pada ujung alat tersebut, maka ujung alat tersebut akan menjadi magnet, akibatnya dapat mengangkat besi. Ketika arus listrik dihentikan maka sifat kemagnetannya akan hilang. Bagaimana arus listrik bisa merubah benda menjadi magnet, ayo kita pelajari materi berikut ini. Sudah siap sahabat fisioner, ayo kita mulai! MagnetLebih dari 2000 tahun yang lalu, orang yunani yang hidup di magnesia menemukan batu yang istemewa. Batu tersebut dapat menarik benda-benda yang mengandung logam. Ketika batu itu digantung sehingga dapat berputar, salah satu ujungnya selalu menunjukkan arah utara. Karena batu itu ditemukan di magnesia, orang yunani menamainya magnetit. Bahan-bahan magnetik dapat dibagi menjadi tiga, yaitu ferromagnetik, paramagnetik dan diamagnetik. Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat, contohnya besi, baja, nikel dan kobal. Bahan paramagnetik merupakan bahan yang ditarik magnet dengan gaya magnet yang lemah, contohnya aluminium, platina, mangan. Sedangkan bahan diamagnetik adalah bahan yang sulit dipengaruhi medan magnet luar, contohnya bismuth, timbelantimon, air raksa, emas, air, fosfor dan magnet adalah daerah disekitar magnet yang masih bekerja gaya magnet, dan digambarkan oleh garis gaya magnet yang menyebar dari kutub-kutub magnet Gambar di atas. Pada dasarnya sumber medan magnet tidak hanya magnet permanen tetapi dapat juga berupa elektromagnet yaitu magnet yang dihasilkan oleh arus listrik atau muatan-muatan listrik yang bergerak. Terjadinya medan magnet oleh arus listrik pertama kali dikemukakan oleh Hans Christian Oersted 1777 - 1851 fisikawan dari Denmark yang mengemukakan bahwa sebuah jarum magnet dapat disimpangkan oleh suatu arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat dengan gambar di atas, Oersted menemukan bahwa jika kawat tidak dialiri arus listrik I = 0 maka jarum listrik tidak menyimpang. Jika kawat dialiri arus listrik dari A ke B maka jarum magnet akan meyimpang ke kiri, sedangkan jika kawat dialiri listrik B ke A maka magnet akan menyimpang ke kanan. Oersted menjelaskan bahwa penyimpangan jarum magnet tersebut disebabkan oleh adanya medan magnet disekitar arus listrik yang dapat mempengaruhi medan lain disekitarnya. Dalam hal ini, magnet yang dihasilkan oleh arus listrik disebut dengan elektromagnetik. Medan magnet yang dihasilkan oleh eketromagnetik mempunyai arah. Untuk menentukan arah medan magnet dapat digunakan kaidah tangan kanan, yaitu arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik I, sedangkan arah lipatan jari menunjukkan arah medan magnet B. perhatikan gambar Magnet di dekat kawat lurus panjang berarusBesarnya induksi magnetik di titik P yang berjarak a dari penghantar kawat lurus yang sangat panjang dan dialiri arus I dapat diketahui melalui persamaan B = induksi magnetik weber/m2µ0 = peremeabilitas udara/vakum weber/Amperemeter= 4πx10-7 Wb/ = kuat arus Amperea = jarak titik ke penghantar meterπ = 22/7 = 3,14Contoh SoalSebuah kawat lurus panjang berarus dialiri arus sebesar 2 A. Tentukan besar induksi magnetik pada titik P yang berjarak 2 cm dari kawat tersebut. µ0 = 4πx10-7 Wb/ = 2 Aa = 2 cm = 2 x 10-2 mµ0 = 4πx10-7 Wb/ = ….?JawabJadi besarnya induksi magnetik di titip P adalah 2 x 10-5 Wb/m2Induksi Magnetik pada pusat arus melingkarBesarnya induksi magnetik pada pusat arus melingkar dapat diketahui melalui persamaan B = induksi magnetiki = kuat arusµ0 = permeabilitas udara/vakuma = jari-jari lingkaranJika jumlah kawat lilitan lebih dari satu, maka besarnya induksi magnetik dapat diketahui melalui persamaan N = jumlah lilitan kawatContoh SoalSebuah kawat melingkar dengan jari-jari 10 cm dialiri arus 2 A. µ0 = 4πx10-7 Wb/ Tentukana. Induksi magnetik di pusat lingkaranb. Induksi magnetik jika banyaknya lilitan kawat 10 lilitanPenyelesaianDiketahuia = 10 cm = 10 x 10-2 m = 10-3 mi = 2Aµ0 = 4πx10-7 Wb/ B = …?b. B = ….? Jika N = 10JawabInduksi Magnetik pada SolenoidaSebuah solenoida adalah kawat penghantar beraliran listrik yang digulung menjadi sebuah kumparan panjang. Medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah kumparan yang dialiri arus listrik lebih kuat daripada medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah lingkaran. Spektrum magnet yang dihasilkan oleh sebuah solenoida sama dengan spektrum yang dihasilkan oleh sebuah magnet batang. Jadi sebuah solenoida berkelakuan sama dengan magnet batang. Jika pada tiap ujung kumparan ditempatkan sebuah magnet jarum maka kutub utara salah satu magnet akan ditarik oleh ujung kumparan yang satu sedangkan kutub utara magnet yang lain ditolak oleh ujung kumparan yang lainnya. Jika di dalam kumparan ditempatkan inti besi lunak, maka kemagnetannya menjadi jauh lebih besar, dimana susunan seperti itu disebut elektromagnet. Besar induksi medan magnet di tengah-tengah solenoida memenuhi persamaanDenganB = induksi magnetik di pusat kumparani = kuat arusN = jumlah lilitanl = panjang solenoidaµ0 = permeabilitas udara/vakumSedangkan di ujung solenoidaDenganB = induksi magnetiki = kuat arusN = jumlah lilitanl = panjang solenoidaµ0 = permeabilitas udara/vakumContoh SoalSebuah solenoida dengan panjang 20 cm dan jumlah lilitan 100 dialiri arus sebesar 2 A. µ0 = 4πx10-7 Wb/ Tentukana. besar induksi magnetik di tengah-tengah solenoidab. besar induksi magnetik di ujung solenoida PenyelesaianDiketahuil = 20 cm = 20 x 10-2 m = 2 x 10-3 mN = 100 lilitani = 2 Aµ0 = 4πx10-7 Wb/ B = ….? Di tengah solenoidab. B = ….? Di ujung solenoidaJawabInduksi Magnetik pada ToroidaToroida adalah kawat yang dililitkan pada inti yang berbentuk lingkaran atau solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk sebuah lingkaran. Jadi pada prinsipnya toroida merupakan solenoida yang intinya dibengkokkan sehingga berbentuk lingkaran. Sesuai dengan persamaan induksi magnetik di tengah solenoida maka besarnya induksi magnetik pada sumbu toroida akan menjadi persamaan n adalah jumlah lilitan kawat N per satuan panjang kawat. Dalam hal ini panjang kawat adalah sama dengan keliling lingkaran 2pa , sehingga persamaannya menjadi sebagai B = induksi magnetikµ0 = permeabilitas udara/vakumN = jumlah lilitanπ = 22/7=3,14a = jari-jari efektif toroidaContoh SoalSebuah toroida memiliki jari-jari efektif 10 cm dan jumlah lilitan 10 dialiri arus sebesar 2 A. µ0 = 4πx10-7 Wb/ Tentukanlah besarnya induksi magnetik pada sumbu toroida!PenyelesaianDiketahuia = 10 cm = 10 x 10-2 m = 10-3 mN = 10 lilitani = 2 Aµ0 = 4πx10-7 Wb/ B = ….?JawabJadi besarnya medan magnet pada sumbu toroida sebesar 40 x 10-4 Wb/m2Gaya Lorent’zPenghantar yang berarus listrik ataupun muatan listrik yang bergerak berada dalam medan magnet homogen yaitu diantara kaki magnet dalam akan mendapatkan suatu gaya yang disebabkan pengaruh medan magnet yang disebut sebagai gaya Lorentz. Jika kawat panjang l yang dialiri arus listrik I berada dalam medan magnet B, maka kawat tersebut akan mengalami gaya Lorentz. Besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh kawat berarus listrik dalam medan magnet dapat diketahui melalui persamaan sebagai = gaya LorentzB = induksi magnetiki = kuat arus pada kawatl = panjang kawatѲ = sudut antara kawat dengan medan magnetArah gaya Lorent’z dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan sebagai aturan tangan kanan, maka arah ibu jari menyatakan arah arus I, arah jari telunjuk menyatakan arah medan magnet B dan arah jari tengah menyatakan arah gaya F. Untuk menyatakan ketiga besaran tersebut dalam bidang dapat digunakan tanda silang x untuk arah yang masuk bidang gambar dan tanda titik • untuk arah yang keluar dari untuk muatan listrik yang bergerak dengan medan magnet homogen, maka besarnya gaya Lorentz untuk muatan tersebut dapat diketahui dengan persamaan = gaya Lorentz untuk muatan bergerakq = muatan listrikv = kecepatan muatan listrikB = induksi magnetikѲ = sudut antara kawat dengan medan magnetGaya Lorent’z pada Dua Kawat Sejajar yang BerarusDua buah kawat lurus yang dialiri arus listrik dan dipasang sejajar akan terjadi gaya Lorentz menarik kedua kawat akan saling tarik-menarik bila kedua arusnya searah dan terjadi gaya tolak menolak jika kedua arusnya berlawanan arah. Hal ini menunjukkan bahwa antara kedua kawat tersebut timbul gaya Lorentz. Gaya Lorentz yang terjadi pada dua kawat sejajar yang berarus yang berlawanan dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai = gaya Lorentzµ0 = permeabilitas udara/vakumi1,i2 = kuat arus pada masing-masing kawata = jarak antara kedua kawatπ = 22/7=3,14Gaya Lorent’z pada partikel yang bergerak pada medan magnet homogenArah gaya Lorentz yang dialami oleh partikel-partikel bermuatan listrik yang bergerak dapat ditentukan berdasarkan aturan tangan kanan berdasarkan analogi arah kecepatan v dengan arah arus listrik pada kawat berarus. Jika muatannya positif, maka arah v sama dengan arah arus listrik, dan jika muatannya negatif maka arah v kebalikan dari arah arus listrik. jika sebuah partikel bermuatan listrik bergerak tegak lurus dengan medan magnet homogen yang mempengaruhinya, maka lintasan partikel tersebut akan berupa partikel lingkaran. Besarnya gaya yang dialami medan magnet dapat diketahui melalui persamaan F = gaya Newtonq = muatan partekel Coulombv = kecepatan partikel m/s2B = induksi magnetik weber/m2Tips dan Trik Pembahasan SoalMateri Fisika lainnyaMateri Besaran dan SatuanMateri PengukuranMateri VektorMateri Kinematika Gerak LurusMateri Dinamika Gerak LurusMateri Gerak MelingkarMateri Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda TegarMateri Suhu dan KalorMateri Impuls dan Momentum Materi Usaha Energi dan DayaMateri Mekanika FluidaMateri OptikMateri Gelombang BunyiMateri Teori Kinetik Gas dan TermodinamikaMateri Hukum Newton tentang GravitasiMateri Gelombang CahayaMateri Listrik StatisMateri Rangkaian Arus SearahMateri Medan MagnetMateri Arus dan Tegangan Listrik Bolak-balikMateri Fisika Modern dan Radioaktivitas