Bab 8 Sumber Medan Magnetik

1. TEL 2203 Bab 8Sumber Medan Magnetik Abdillah, S.Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau

2. Tujuan Setelah mempelajari bab ini mahasiswa seharusnya memahami: • medanmagnetik • gayaantarakonduktorparalel • hukum ampere danaruspergeseran

3. Sumber Medan Magnetik • magnet permanen • muatan titik yang bergerak dengan kecepatan konstan • elemen arus • konduktor lurus panjang yang mengangkut arus • arus pergeseran

4. Medan magnetik sebuah muatan yang bergerak

5. Medan magnetik sebuah muatan yang bergerak Besar medan magnetik B di titik P diberikan oleh B = 0|q|v sin  4 r2 0 adalah konstanta sebesar 10-7 T.m/A 4 Sudut  adalah sudut antara v dan r r adalah jarak dari titik sumber q ke titik medan P. Arah B ditentukan dengan aturan tangan kanan.

6. Latihan Soal No. 1 Sebuah muatan q sebesar +6,00 C bergerak pada kecepatan konstan sebesar 8,00 x 106 m/s dalam arah y positif. Pada saat muatan titik itu berada di titik asal, berapakah vektor medan magnetik B yang dihasilkan oleh muatan q itu pada titik-titik yang berikut ini: Titik a:x = 0,500 m, y = 0, z = 0 Titik b:x = 0 m, y = -0,500 m, z = 0 Titik c:x = 0 m, y = 0, z = +0,500 m Titik d:x = 0 m, y = -0,500 m, z = +0,500 m

7. Penyelesaian Diketahui: q = +6,00 μC v= 8,00 x 106 m/s Ditanya: Medan magnetik B di titik a, b, c dan d. B = 0|q|v sin 4 r2

8. Penyelesaian Di titik a: r = 0,5 m; = 900 sehinggasin= 1 B = 0qv sin 4 r2 = (10-7 T.m/A) (+6,00 μC)(8,00 x 106 m/s) (0,5 m)2 = 1,92 x 10-5T, arah sumbu z negatif.

9. Penyelesaian Di titik b: r = 0,5 m; = 1800 sehinggasin= 0 B = 0. Di titik c: r = 0,5 m; = 900 sehinggasin= 1 B = 0qv sin 4 r2 = (10-7 T.m/A) (+6,00 μC)(8,00 x 106 m/s) (0,5 m)2 = 1,92 x 10-5T, arah sumbu x positif.

10. Penyelesaian Di titik d: r = 0,707 m; = 450 sehinggasin= 0,707 B = 0qvsin 4 r2 = (10-7 T.m/A) (+6,00 μC)(8,00 x 106 m/s)(0,707) (0,707 m)2 = 6,79 x 10-6T, arah sumbu x positif.

11. Medan magnetik sebuah elemen arus

12. Medan magnetik sebuah elemen arus Hukum Biot dan Savart: medan magnetik dB yang diciptakan oleh suatu elemen dl dari suatu konduktor pengangkut arus I adalah dB = μ0 I dl sin  4 r2 Medan yang diciptakan oleh sebuah konduktor pengangkut arus yang panjangnya berhingga adalah integral dari pernyataan ini pada panjangnya konduktor tersebut.

13. Medan Magnetik sebuah Konduktor Lurus Panjang yang Mengangkut Arus Bila panjang 2asangat besar dibandingkan x, makaB = μ0 I 2x

14. Medan Magnetik sebuah Konduktor Lurus yang Mengangkut Arus Medan magnetik B pada suatu jarak r dari sebuah konduktor lurus panjang yang mengangkut arus I mempunyai besar B = μ0 I 2r Garis-garis medan magnetik adalah lingkaran-lingkaran yang sesumbu dengan kawat itu, dengan arah yang diberikan oleh kaidah tangan kanan. Penghitungan medan magnetik yang dihasilkan sebuah konduktor lurus adalah aplikasi penting dari hukum Biot dan Savart

15. Gaya di antara Konduktor Paralel Arus-arus dalam kawat-kawat yang paralel saling tarik menarik jika arus-arus itu berada dalam arah yang sama dan saling tolak menolak bila arus-arus itu berada dalam arah-arah yang berlawanan.

16. Gaya di antara Konduktor Paralel Gaya interaksi per satuan panjang, di antara dua konduktor paralel yang panjang dengan arus I dan I’ mempunyai besar F = μ0 I I’ L 2r Definisi ampere didasarkan pada hubungan ini: Satu ampere adalah arus yang tidak berubah, yang jika hadir dalam masing-masing konduktor paralel yang panjangnya tak berhingga dan terpisah sejauh satu meter dalam ruang hampa, akan menyebabkan masing-masing konduktor mengalami haya tepat sebesar 2 x 10-7 N/m.

17. Medan Magnetik sebuah Simpal Arus Lingkaran

18. Medan Magnetik sebuah Simpal Arus Lingkaran Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah simpal konduktor lingkaran dengan jari-jari a, yang mengangkut arus I, di suatu jarak x dari pusatnya, sepanjang sumbunya, mempunyai besar Bx = μ0 I a2 2(x2 + a2) 3/2 Untuk N simpal, pernyataan ini dikalikan dengan N. Di pusat simpal-simpal itu, di mana x = 0,

19. Hukum Ampere Hukum Ampere menyatakan bahwa integral garis dari B mengelilingi sebarang lintasan tertutup sama dengan 0 kali arus netto yang melalui luas yang dicakup oleh lintasan tersebut: Arah positif dari arus ditentukan dengan kaidah tangan kanan.

20. Material Magnetik Bila hadir material magnetik, magnetisasi material itu menyebabkan kontribusi tambahan terhadap B. Untuk material paramagnetik dan material diamagnetik, 0 diganti  = Km 0 dengan dalam pernyataan medan magnetik, dimana adalah permeabilitas material tersebut dan Km adalah permeabilitas magnetik. Suseptibilitas magnetik m didefinisikan sbg m=Km-1. m pada suhu kamar untuk material paramagnetik adalah kuantitas negatif yang kecil. Untuk material feromagnetikm jauh lebih besar dari satu dan tidak konstan. Beberapa material feromagnetik adalah magnet permanen, yang mempertahankan magnetisasinya walaupun setelah medan magnetik luar dihilangkan.

21. Arus Pergeseran Arus pergeseran bertindak sebagai sumber medan magnetik dengan cara yang persis sama seperti arus konduksi. Arus pergeseran itu didefinisikan sebagai Hukum Ampere termasuk arus pergeseran adalah Arus pergeseran memainkan peranan pokok dalam analisis gelombang elektromagnetik.