MEDAN MAGNET

Pengertian Medan Magnet

Pola garis-garis lengkung yang terbentuk ini merupakan pola garis-garis medan magnetik yang disebut garis gaya magnetik. Nah, ruang di sekitar magnet yang mengalami gaya magnetik dinamakan medan magnetik. Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet tidak dapat dilihat, namun dapat dijelaskan dengan mengamati pengaruh magnet pada benda lain, misalnya pada serbuk besi.

Dengan mengamati garis gaya magnetik pada gambar diatas dapat kita simpulkan sebagai berikut.

1. Garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.
2. Garis-garis gaya magnetik tidak pernah saling berpotongan dengan garis-garis gaya magnetik lain yang berasal dari magnet yang sama.
3. Daerah yang garis-garis gaya magnetiknya rapat menunjukkan medan magnetik yang kuat, sedangkan daerah yang garis-garis gaya magnetiknya kurang rapat menunjukkan medan magnetik yang lemah. Dari gambar diatas kita dapat melihat bahwa medan magnetik paling kuat terdapat di kutub-kutub magnet.

Beberapa contoh garis gaya magnet dengan arahnya ditunjukkan pada gambar berikut.

 

Arah Garis Gaya Medan Magnet

Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik

Untuk mengetahui medan magnet disekitar arus listrik dapat dilakukan percobaan sebagai berikut.

1. Dekatkan kompas pada kawat yang belum dihubungkan dengan baterai. Apakah kedudukan jarum kompas tersebut berubah? Perhatikan gambar (a).
2. Hubungkan kawat tembaga dengan baterai, kemudian dekatkan dengan kompas. Apakah kedudukan jarum kompas berubah? Ke arah manakah jarum kompas menyimpang? Perhatikan gambar (b).
3. Ubahlah arah arus listrik yang mengalir dengan mengubah kedudukan kutub baterai, kemudian dekatkan dengan kompas. Apakah kedudukan jarum kompas berubah? Ke arah manakah jarum kompas menyimpang? Perhatikan gambar (c).

Dari Percobaan diatas kita dapat mengamati bahwa medan magnetik di sekitar kawat yang dialiri arus listrik dapat memengaruhi kedudukan jarum kompas. Ketika arah arus listrik diubah dengan mengubah kedudukan kutub baterai, maka arah penyimpangan jarum kompas pun turut berubah sehingga :

1. Arah garis gaya magnetik tergantung pada arah arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar.
2. Medan magnetik terdapat di sekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik.

Di sekitar kawat penghantar berarus listrik terdapat medan magnet yang diselidiki oleh Hans Christian Oersted. Arah medan magnetik dari sebuah kawat yang dialiri arus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oersted, seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah. Arah arus listrik ditunjukkan dengan ibu jari dan garis gaya magnetik ditunjukkan dengan keempat jari tangan.

 

Hukum Tangan Kanan

Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah kawat penghantar sangatlah lemah, untuk menghasilkan medan magnetik yang cukup kuat dapat digunakan kumparan berarus listrik. Kumparan bersifat sebagai magnet yang kuat ini disebut sebagai elektromagnet. Elektromagnet memiliki sifat kemagnetan sementara. Jika arus listrik diputuskan, sifat kemagnetannya segera hilang. Mengapa kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat? Kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat karena setiap lilitan pada kumparan menghasilkan medan magnetik yang akan diperkuat oleh lilitan lainnya. Semakin banyak lilitan suatu kumparan, medan magnetik yang dihasilkannya semakin besar. Pola garis gaya magnetik yang dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus listrik ditunjukkan pada gambar berikut.

Untuk menentukan kutub magnet pada kumparan berarus listrik, digunakan aturan genggaman tangan kanan. Kutub utara ditunjukkan oleh arah ibu jari, arah arus pada kumparan sama dengan arah genggaman keempat jari. Konsep seperti ini disebut kaidah tangan kanan untuk menentukan kutub magnet dari arah arus listrik

Medan Magnet pada Solenoida

Yang dimaksud dengan Solenoida adalah gabungan banyak kawat melingkar (loop arus melingkar). Garis medan di dalam kumparan hampir paralel, terdistribusi uniform dan berdekatan. Medan di luar solenoida nonuniform & lemah. Jika lilitan rapat & panjang solenoida tertentu, garis medan seperti terlihat pada gambar. Garis medan "divergen" / menyebar dari 1 ujung & mengumpul pada ujung yang lain. Ujung-ujungnya berlaku seperti kutub utara & selatan. Semakin panjang solenoida, semakin uniform medan di dalamnya. Solenoida ideal jika kawat rapat & panjangnya >> radiusnya. Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut kumparan , apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang.

 

Kumparan ini disebut dengan Solenida

Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O) Solenoida dapat dihitung

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T )

μ0 = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 ^-7 Wb/amp. M
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
N = jumlah lilitan dalam solenoida
L = panjang solenoida dalam meter ( m )

Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan arah medan magnet pada Solenoida.

 

 

Besarnya medan magnet di ujung Solenida (titik P) dapat dihitung:

• BP = Medan magnet diujung Solenoida dalam tesla ( T )
• N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
• I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
• L = Panjang Solenoida dalam meter ( m )

 

 

Medan Magnet Pada Toronoida

Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran kumparan. Toroida adalah kumparan yang terdiri dari N lilitan kawat yang berbentuk seperti kue donat. Dengan menganggap kawat tersusun rapat, kita dapat menghitung medan magnet di dalam toroida, dengan jarak r dari titik pusat.

Besarnya medan magnet ditengah-tengah Toroida ( pada titik-titik yang berada pada garis lingkaran merah ) dapat dihitung

• Bo = Medan magnet dititik ditengah-tengah Toroida dalam tesla ( T )
• N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
• I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
• a = rata-rata jari2 dalam dan jari-jari luar toroida dengan satuan meter ( m )
• a = ½ ( R₁ + R₂ )