medan magnet

MEDAN MAGNET

Apa yang dimaksud ?

Jika sebuah kawat yang diletakkan vertikal di sekitar tumpukan serbuk besi diberi arus listrik, maka serbuk besi ini akan membentuk garis-garis konsentris dengan kawat sebagai pusatnya.

Garis-garis ini menggambarkan bahwa di sekitar kawat tersebut medan magnet Medan magnetik diberi simbol : B

Medan Magnet: merupakan ruang magnet yang di dalamnya masih bisa di rasakan adanya gaya magnet

Magnet

Ditemukan di Magnesia (sebuah kota di Asia Kecil) lebih dulu

dari listrik.

Di tempat tersebut terdapat batu-batuan yang saling tarik menarik.

Magnet besar Bumi(sudah dimanfaatkan untuk navigasi

sejak dulu)

MAGNET DAN KUTUB KUTUB MAGNET

• Kutub magnet: bagian magnet yang paling kuat pengaruh kemagnetannya

• Kutub kutub magnet: utara dan selatan

• Jarum untuk kompas secara bebas mengarah ke utara dan selatan

• Bumi sebagai magnet dengan kutub kutub magnet sedikit bergeser dari kutub kutub geografi

Gaya yang bekerja pada muatan yang bergerak dalam medan magnet

Besarnya gaya magnetik FB yang bekerja pada suatu partikel sebanding dengan muatan q dan laju partikel |v|

arah dari gaya FB bergantung pada arah kecepatan partikel v dan arah medan magnetik B

Ketika partikel bergerak sejajar dengan vektor medan magnetik, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol

Ketika vektor kecepatan partikel v membuat sudut 0 dengan medan magnetik, gaya magnetik bekerja dalam arah yang tegak lurus dengan v dan B. Dengan kata lain F bidang yang dibentuk oleh v dan B

Gaya magnetik yang bekerja pada muatan positif berlawanan arah dengan gaya magnetik yang bekerja pada muatan negatif yang begerak dalam arah yang sama

Besarnya medan magnetik yang bekerja pada partikel yang bergerak sebanding dengan sin dimana adalah sudut yang dibentuk vektor kecepatan partikel dan medan magnetik B

Gaya yang bekerja pada muatan yang bergerak dalam medan magnet

Medan dan Gaya Magnet

Muatan yang bergerak dalam medan magnet akan mengalami gaya magnet:

Besar gaya magnet:

BvqF

v

B Muatan uji, +q

Fmagnet

sinqvBF

KE MANA ARAH GAYA MAGNETNYA?

Satuan SI untuk B adalah : tesla (T)1 tesla = 1 newton / (coulomb meter/detik) = 1 newton / (ampere meter)Kalau dikaitkan dengan “definisi “ medan magnet : Jika sebuah kawat dengan panjang 1 meter dan berarus listrik 1 ampere dalam pengaruh medan magnet menghasilkan gaya 1 Newton, maka besar medan magnet tersebut adalah 1 tesla.

Satuan yang lebih awal untuk B (bukan SI) adalah : gauss.

1 tesla = 104 gauss

Gaya magnet pada proton

Berapakah besarnya gaya magnet yang dialami proton yang bermuatan 1,6 x10-19 Cdengan arah gerak membentuk sudut 60° dengan arah medan magnet yang besarnya 2.5 tesla. Proton tersebut bergerak dengan kecepatan setengah kecepatan cahaya.

60sin)5.2)(/105.1)(106.1( 819 TsmCF

NF 11102.5

Gaya magnet pada kawat berarus

Gaya magnet pada kawat berarus

Gaya magnet pada kawat berarus

Gaya magnet pada kawat berarus

Gaya magnet pada kawat berarus

BxLIFmagnet

sinILBFmagnet

Gerak muatan dalam medan magnet

Muatan positif yang masuk ke dalam medan magnet akan dibelokkan (orbit melingkar)

qvBFrvm

2

qBmvr

Frekuensi Siklotron:

mqB

rv

rv

B

Siklotrom

Siklotron: alat untuk mempercepat partikel (proton,detron dll)

Terdiri dari dua ruang semisilinder yang ditempatkan dalam medan magnet

Di antara kedua semisilinder diberi potensial listrik bolak-balik (104 volt)

Ion dalam semisilinder akan mengalami gaya magnet yang menyebabkan bergerak dalam setengah lingkaran lalu dipercepat oleh medan lisrik E, masuk lagi ke dalam medan magnet B dan bergerak milingkar dengan jari-jari lebih besar (karena kecepan lebih besar).

B

E

p+

Pemilih Kecepatan

Gaya Lorentz

Ketika F = 0 dan

maka

B

EBvqEqF

BEv

BEv

p+

Spektrometer Massa

Alat yang digunakan untuk menentukan massa atau perbandingan massa terhadap muatan:

p+

E BB

1

2

RmvqvB

2

2

vRB

qm 2

1BEv ;

ERBB

qm 21Jadi

Momen Gaya pada Loop

Ingat

Untuk medan magnet homogen terhadap arus

Maka momen gaya:

Fr

BsdIFb

a

BlIF

AIBIBalaIlB )2(2

BAI

2a

F

F

B

Momen Gaya pada Dipole

Ingat:

MakaFr

Erq

EqF

2aq

q+

F

F

E

Momen Listrik dan Momen Magnet

Momen magnet

Momen dipole lsitrik

AI

B

raqp ˆ 2 Ep

r̂ : vektor satuan

GAYA LORENTZ

)()( magnetgylistrikgyLorentz BxvqEqF

Ke mana arah Fmagnet?

Efek Hall

Gaya magnet pada petikel pembawa muatan dalam konduktor berarus akan menimbulkan beda potensial (efek hall) ++++

V

HqEqvB vBEH

nqvAI nqdtI

nqAIv

Potensial Hall:t

IBRvBddEV HHH

Koefisien Hall: nqIRH

t

dA=dt