magnetic torque

Magnetic TorqueAffan Hifzhi (1306396472)

Faishal Adlan (1306396302)

Malleo Fauzian (1306396233)

Yogi Muliandi (1306396271)

Copyright 2015 (C) Yogi Muliandi. Impressum 2015

Outline

Pengantar medan magnetik

Momen medan magnetik

Prinsip Biot-Savart

Prinsip Lorentz

Prinsip Faraday

Prinsip Helmholtz

Medan magnet permanen dariNdFeB (Neodymium Iron Boron)

Medan magnet dari koilHelmholtz

Interaksi antara medan magnetdari koil dengan magnetpermanen dalam bentuk torsi


Medan Magnetik

Medan magnet adalah sebuahfenomena yang diakibatkan oleharus listrik atau sifat intrinsiksebuah material

Memiliki besar dan arah,sehingga merupakan besaranvektor

Dinyatakan dalam SI dengansimbol B yang bersatuan Tesla(T)

Bersumber dari muatan yang bergerak seperti pada elektromagnet atau sebuah material magnetik dari spinelektron


Momen Medan Magnetik

Didefinisikan sebagai vektor yang menyatakan torsi dari medanmagnet eksternal terhadap sebuah medan magnet sistem lain

=

Memiliki satuan


Momen Medan Magnetik

Momen magnet dalam sebuah medan eksternal memiliki energi potensial =

Dalam kasus medan eksternal tidak seragam, akan timbul gaya yang besarnya proporsional dengan gradien medan tersebut

Dengan menggunakan pemodelan arus listrik dalam koil didapat

=

=

Hubungan antara Floop dan Fdipoleadalah

= + ( )

Perhatikan bahwa jika B konstan, maka = 0 sehingga tidak ada gaya yang bekerja


Prinsip Biot-Savart

Pada konduktor yang dialiri aruslistrik akan terdapat medanmagnet berdasarkan prinsipBiot-Savart

=0

4

2

Kawat lurus panjang

=0

2


Prinsip Lorentz

Pada sebuah kawat beraruslistrik dalam medan eksternal,akan muncul gaya Lorentz akibatinteraksi antara muatan yangbergerak dengan medaneksternal =

Medan eksternal dapat berupamagnet permanen atau kawatberarus lainnya


Prinsip Lorentz

Pada dua kawat berarus, gayapada kawat 2 akibat kawat 1adalah, sesuai dengan prinsipLorentz

21 =0 12

2


Prinsip Faraday

Jika terdapat perubahan fluxmagnet di hadapan sebuah koil,akan timbul induksi Faradaysesuai dengan

=

Secara general menjadipersamaan Maxwell-Faraday

, = (,)

Persamaan ini mengimplikasikan bahwa pada medan dinamis berubah terhadap waktu juga akan terdapat medan yang berubah terhadap posisi dan tidak konservatif


Prinsip Helmholtz

Jika terdapat dua buah koilidentik dengan arah dan besararus yang sama, maka Hermannvon Helmholtz (1821-1894) telahmembuktikan bahwa bisa dibuatsebuah daerah yang dimanamedan magnetnya sangatseragam


Prinsip Helmholtz dan Koil Maxwell

Pada kenyataannya, koilHelmholtz masih menghasilkanmedan magnet yang kurangseragam, sehingga diperlukankoreksi oleh koil ketiga yangmemberikan penyeragamanhingga orde keenam


Magnet NdFeB (Neodymium Iron Boron)

Magnet ini merupakan magnetpermanen yang memiliki medanmagnet statis yang paling kuatdibandingkan jenis magnetpermanen lainnya sepertiAlNiCo, SmCo, atau Fe biasa

Dibuat menggunakan materialbumi jarang (rare earth) yaituNd, magnet ini sering digunakanpada aplikasi teknologi modern

Kemagnetannya yang sangatkuat berasal dari fakta bahwaspin elektron sebuah kristalNdFeB sangat seragam danmemiliki energi magnetisasiyang besar


Interaksi Medan Magnet dengan NdFeB

Sebuah magnet permanen dapatdiasumsikan sebagai dua buahmonopol magnet hipotetissehingga interaksinya dengansuatu medan eksternal dapatdinyatakan melalui torsi dangaya pada slide sebelumnya

Prinsip ini dapat diterapkan padakasus enjiniring yaitu motorlistrik dan generator

Selain itu, jika magnet ini disusun dalam konfigurasi tertentu, dapat dihasilkan suatudesain yang memiliki medan magnet yang sangat kuat di satu sisi sementara tidak ada medan magnet di sisi yang berlawanan

Konfigurasi ini dikenal sebagai Halbach array


Kesimpulan

Torsi dapat dihasilkan melaluiinteraksi antara dua medanmagnet, baik yang dihasilkanmelalui proses elektromagnetmaupun yang intrinsik darisebuah magnet permanen

Dalam percobaan ini, torsimagnet dicari melaluikesetimbangan torsi dengangaya gravitasi

Percobaan ini menggunakankonfigurasi koil Helmholtz agarbisa didapatkan medan yangseragam pada saat yang samamedan tersebut juga dapatdivariasikan denganmenambahkan gradien medan

Magnet yang digunakan padacue ball adalah magnetneodymium yang relatif kuat


Referensi

Walker, J., Halliday, D., & Resnick, R. (2014). Fundamentals of Physics (10th ed.). John Wiley & Sons.

Feynman, R., & Leighton, R. (1963). The Feynman Lectures on Physics. Reading, Mass.: Addison-Wesley Pub.

Magnetic Field. (n.d.). In Encyclopdia Britannica (2013 ed.).


magnetic torque

Documents