Induksi Magnet dan Gaya Magnetik

Oleh Harso Adjie Brotosukmono - 05 Desember

Magnet adalah benda-benda yang mampu menghasilkan medan magnet, yang kemudian mampu menarik benda-benda paramagnetis dan ferromagnetis. Magnet dapat dihasilkan secara alami melalui mineral-mineral alam, seperti Magnet Neodymium dan Magnet Samarium-Cobalt. Namun, magnet alami rata-rata tidak memiliki kekuatan yang terlalu besar. Untuk menciptakan magnet buatan dengan kekuatan yang sangat besar, maka dilakukanlah Induksi Magnet dengan cara mengalirkan listrik ke logam.

Hans Christian Ørsted adalah orang pertama yang meneliti tentang induksi magnet lalu secara matematis dirumuskan oleh Biot-Savart. Saat ini, magnet telah digunakan dalam berbagai bidang seperti pada bidang kedokteran yang memanfaatkan teknologi MRI (Magnetic Resonance Imaging) dan CT (Computerized Tomography) Scan.

Besar Induksi Medan Magnet

Jenis	Gambar	Besar
Kawat Lurus Panjang		$B = \frac{\mu_{0}.I}{2\pi r}$ B = Medan Magnet (T) μ₀ = permeabilitas vakum (4π.10⁻⁷ Wb/m²) I = Kuat Arus (A) r = Jarak kawat ke titik (m)
Segmen Kawat Lurus		$B = \frac{\mu_{0}.I}{4\pi r} (sin\alpha + sin\beta)$ B = Medan Magnet (T) μ₀ = permeabilitas vakum (4π.10⁻⁷ Wb/m²) I = Kuat Arus (A) r = Jarak kawat ke titik (m) α, β = sudut antara ujung kawat ke titik dengan garis normal
Di Pusat Kawat Melingkar		$B_{p} = \frac{\mu_{0}.N.I}{2 r}$ B = Medan Magnet (T) μ₀ = permeabilitas vakum (4π.10⁻⁷ Wb/m²) I = Kuat Arus (A) r = Jari-jari lingkaran (m) N = Jumlah putaran lingkaran
Di Sekitar Kawat Melingkar		$B_{q} = \frac{\mu_{0}.N.I}{2 r}sin^{3}\alpha$ B = Medan Magnet (T) μ₀ = permeabilitas vakum (4π.10⁻⁷ Wb/m²) I = Kuat Arus (A) r = Jari-jari lingkaran (m) N = Jumlah putaran lingkaran α = sudut antara a dan b
Solenoida		Di Pusat Solenoida $B_{pusat} = \frac{\mu_{0}.N.I}{r}$ Di Ujung Solenoida $B_{ujung} = \frac{\mu_{0}.N.I}{2r}$
Toroida		Di Pusat Toroida $B_{pusat} = 0$ Di Ujung Toroida $B_{ujung} = \frac{\mu_{0}.N.I}{2 \pi r}$

Arah Medan Magnet

Kaidah Tangan Kanan

Arah medan magnet ditentukan melalui kaidah tangan kanan.
Pada Kawat Lurus,

Jempol sebagai Arah Arus
4 Jari sebagai Medan Magnet

Pada Kawat Melingkar dan Solenoida,

Jempol sebagai Medan Magnet
4 Jari sebagai Arah Arus

Gaya Magnetik

Genset, bisa bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnetik,
memanfaatkan keberadaan gaya lorentz.

Gaya Magnetik atau Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan akibat adalah Arus Listrik dalam Medan Magnet. Dengan adanya gaya lorentz kita mampu mengubah energi listrik menjadi energi mekanik seperti pada Motor Listrik.

Secara umum gaya loretz dirumuskan dalam:

$F_{L} = I.l.B.sin\alpha$

dengan:

FL = Gaya Lorentz (N)
I = Kuat Arus (A)

l = Panjang Kawat (m)
B = Medan Magnetik (T)

α = sudut antara medan magnet dan arah arus

Sifat Partikel di Medan Magnet

Pada Partikel bermuatan yang bergerak, besarnya adalah:

$F_{L} = q.v.B.sin\alpha$

dengan:

FL = Gaya Lorentz (N)
q = muatan (C)

v = kecepatan (m/s)
B = Medan Magnetik (T)

α = sudut antara medan magnet dan arah arus

Perhatikan bahwa:

Muatan Positif (seperti Proton, Positron, Up-quark, Charm-quark, Top-quark, W⁺ boson, Sinar Alpha), v-nya akan searah dengan kuat arus.
Muatan Negatif (seperti Antiproton, Elektron, Down-quark, Strange-quark, Bottom-quark, W⁻ boson, Muon, Sinar Beta), v-nya akan berlawanan arah dengan kuat arus.
Muatan Netral (seperti Neutron, sebagian besar Neutrino, sebagian besar Photon dan Gluon, Z boson, Sinar Gamma, Sinar X, Cahaya Tampak) tidak dipengaruhi oleh medan magnet.

Karena muatan positif dan negatif dipengaruhi oleh medan magnet, maka gerakan lurusnya akan berubah menjadi gerakan melingkar, dengan jari-jari sebesar:

$R = \frac{m.v}{q.B}$

dengan:
R = jari-jari (m)

m = massa (kg)

v = kecepatan (m/s)

q = muatan (C)

B = medan magnet (T)

Cari Blog Ini

Adjie Brotot Blog