MAGNET

MAGNETMuatan listrik diam : ada medan listrik EMedan listrik menimbulkan gaya F = q E3. Pada Muatan yang bergerak disekitarnya akan timbul medan magnit disamping medan listrik4. Medan magnet dengan setiap muatan yang bergerak menimbulkan gaya (F)Simbul medan magnet : B

Gaya magnetikBesarnya / kekuatannya berbanding terhadapBesar muatanKuat medan magnetKecepatan partikel bermuatanArah selalu tegak lurus terhadap medan magnet dan arah gerak muatanF = q v B jika v dengan B membentuk sudut , maka : F = q v B sin F

q B v

F

B vF = q v B sin

Satuan medam magnet : B (s N/C m) N/A m = Tisla (T)1 T = 1 N/AmCGS Gauss (G); 1 G =10- 4 TContohSeberkas sinar proton q = 1,6 10-19 C, bergerak dengan kecepatan 3 . 105 m/s melewati medan magnet sebesar 20 T searah sumbu Z+, arah gerak proton pada bidang xz membentuk sudut 30 thadap sumbu zBerapa besar gaya proton

F = q v B sin = (1,6 10-19 C)(3 . 105 m/s)(20 T) sin 30 = 4,8 10-13 N Fluks medan magnet ( B )Jika partikel bermuatan bergerak akan menimbulkan m listrik dan m magnet, sehingga keduanya akan timbul gayaGaya total F = q (E + v x B)

d B = B dA jika membentuk sudut d B = B dA cos hasil integral B = BA cos Satuan fluks medan magnet : T x luas = T m2 = Weber (Wb) 1 Wb = 1 T m2 = 1 N/A m . m2 = 1 Nm/AFluk total yang melewati permukaan tertutup = 0 d B = B dA shngg B = d B /dABFluks / luas = kerapatan fluks magnetContohFluks magnet sebesar 0,9 Wb pada bidang seluas 3 cm2Hitung m magnet dan arah nya kemanaJika fluks membentuk sudut 30 thd bidang luas berapa besar fluk m magnet

B3 cm2B3060 B = BA cos B = B /A cos = 0,9 T m2 /(3 . 10-4 m2)(cos 60) = 6 TGerak Muatan Titik Dalam Medan MagnetikGaya magnetik pada partikel yang bermuatan bergerak melalui suatu medan magnetik, maka gaya tersebut selalu tegak lurus terhadap kecepatan partikelnya.Gaya magnetik memberikan gaya sentripetal yang diperlukan agar terjadi gerak melingkar.Gaya yang bekerja pada partikel mengikuti hukum Newton F = m.aF = m.(V2/r) ; m = massa ; V = kecepatan partikel ; r =Jari-jari(V2/r) = percepatan sentripetalDari hukum gaya magnetik : F = q. V. B

Hukum Newton dan Gaya MagnetikHubungan antara Hukum Newton dan Gaya Magnetik.

Jika kecepatan sudut = V = R ; = v/R ; R = v/v/ = mv/qB atau = qB/m

Contoh soalPartikel bermuatan (q)= 1,6 10-19 C dengan massa 1,67. 10-27 kg melitasi pada sebidang medan magnet sebesar 0,5 T, pada t =0 , vZ = 2 .105 m /sHitung : gaya, percepatan, jari-jari lintasan dan kecepatan sudut.

PenyelesaianPenyelesaianF = q v B = 1,6 10-19 C . 2 .105 m /s . 0,5 T = 1,6 10-14 NF = m a ; a = F/m = 1,6 10-14 N/ 1,67. 10-27 kg = 9,58 . 1012 N /kg

R = mv/qB = (1,67.10-27 kg)(2.105 m/s)/(1,6 10-19 C.0,5 T) = 4,18 .10-3 m= 4,18 mm

= qB/m = 1,6 10-19 C 0,5 T/ (1,67.10-27 kg) = 4,79 .107 rad/s

Contoh Soal :Proton yang bermassa m = 1,67 x 10-27kg dan muatan q = e = 1,6 x 10-19C. Bergerak dalam lingkaran yang berjari-jari 21 cm tegak lurus terhadap medan magnetik B = 4000 G.Carilah : a). Pereode gerak dan b). Kecepatan proton.Penyelesaian :

Energi Kinetik PartikelJika pada awalnya ion diam kemudian bergerak mempunyai beda potensial V, energi kinetik ion ketika memasuki medan magnetik sama dengan kehilangan energi potensial = q. V. .m.V2 = q. V ..........a) Hubungan antara gaya magnetik dengan gaya gerak melingkar :

Contoh Soal :Siklotron untuk mempercepat proton melewati medan magnetik 1,5 T dan jari-jari maksimum 0,5 m.Carilah :Berapa frekuensi siklotron iniCarilah energi kinetik proton yang muncul dari siklotron.Penyelesaian :

MICROWAVEF = q v B F = m a = m (v2/R) q v B = m (v2/R) q B = m (v/R)v = R di subtitusi menjadi q B = m ( R/R) = q B/mFrequensi / satu putaran = f = /2Masa elektron (e)=9,11 10-31 kg, muatan (q) =1,6 10-19 CMicro wave memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frequensi 2450 MHzBerapa kekuatan (besar) medan magnet (B)?

Penyelesaian

Sinar katode (Thomson)Gaya oleh Arus listrik dan medan magnetF = qE + qvB jika F = 0 maka qE = qvB atau -qE + qvB = 0 atau E + vB =0 v = E/BEnergi kinetik setara dengan satu eV Harga e/m = 1,75882012 . 1011 C/kg Jika tenaga potensial sebesar 150 Volt, besar medan listri = 6 106 N/CBerapa kecepatan sinar katodeBerapa besar medan magnet nya

Penyelesaiana.b.