Medan Magnet dan Hukum Ampere

MEDAN MAGNET DAN HUKUM AMPERE

Magnet dapat menarik besi dan beberapa macam logam lainnya. Magnet menghasilkan suatu medan yang berbeda dengan medan listrik. Medan magnet melakukan gaya pada muatan bergerak, pada kawat berarus, atau momen gaya pada batang magnet. Gaya magnet digunakan dalam motor listrik, meter kumparan putar, alat pemercepat partikel (aselerator), spektrometer massa, reaktor fusi, mikroskop elektron, dan sebagainya.

A.  Medan Magnet

Medan magnet adalah medan vektor. Salah satu besaran medan magnet adalah induksi magnet (B). Garis medan induksi magnet disebut garis induksi. Arah garis singgung garis induksi pada suatu titik menyatakan arah vektor induksi magnet B pada titik tersebut. Besar vektor induksi magnet B dinyatakan oleh rapat garis induksi. Tempat dengan induksi magnet yang kuat dilukiskan dengan garis induksi yang rapat. Bila d A adalah vektor elemen luas pada S , dan B adalah vektor induksi pada elemen luasan tersebut, maka jumlah garis gaya atau fluks Φ yang keluar dari permukaan S adalah

θ adalah sudut antara B dan d A, sedangkan B Bcosθ n = yang merupakan komponen B pada arah normal.

Sehubungan dengan ini, induksi magnet B disebut juga sebagai rapat fluks. Dalam sistem MKS, satuan jumlah garis gaya adalah weber . Sehingga satuan untuk rapat fluks atau induksi magnet B adalah weber/m2 atau Wm−2 . Satu Wm−2 juga disebut satu tesla(T). Atau 1Wm−2 =1T . Satuan lain untuk induksi magnet B adalah gauss (G), dimana 1T =10−4 gauss =10kilo gauss .

B.  Gaya Magnet pada Muatan Bergerak

Muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet akan mendapat gaya, yang disebut gaya Lorentz. Salah satu pemanfaatan peristiwa ini adalah dalam alat untuk mempercepat partikel bermuatan agar mempunyai energi seperti bila dipercepat dengan beda potensial listrik sampai ribuan juta volt. Alat jenis ini yang paling sederhana disebut siklotron. Marilah kita tinjau suatu gaya yang bekerja pada partikel bermuatan q yang bergerak dalam medan B dengan kecepatan v , seperti ditunjukkan pada Gambar 5.1.

[caption id="" align="aligncenter" width="279"] Gambar 5.1. Muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet B. F adalah gaya pada muatan tersebut[/caption]

Sebuah muatan q bergerak dengan kecepatan v yang membuat sudut θ terhadap arah B. Gaya magnet yang bekerja pada muatan tersebut sebesar



 

Arah F sama dengan arah pergeseran sekrup bila diputar dari v ke B. Gaya magnet inilah yang dikenal sebagai gaya Lorentz, dengan sifat-sifat:
(a) Gaya magnet hanya bekerja bila muatan q bergerak terhadap medan magnet. Muatan yang diam tidak merasakan gaya magnet.
(b) Bila v searah dengan B, maka gaya sama dengan nol.
(c) Bila v ⊥ B, maka besar gaya adalah F = qvB

C.  Orbit Siklotron

Siklotron merupakan alat yang digunakan dalam penelitian fisika nuklir untuk mempercepat partikel bermuatan, agar mempunyai energi sangat tinggi, seperti yang dihasilkan oleh beda potensial listrik puluhan atau ratusan juta volt. Alat ini menggunakan medan magnet yang tegak lurus bidang gerak partikel bermuatan yang mempunyai orbit berupa lingkaran. Perhatikan Gambar 5.2.

[caption id="" align="alignnone" width="492"] Gambar 5.2. (a) Partikel bermuatan q. Pada a bergerak dengan kecepatan va mendapat gaya Fa tegak lurus va. Pada b kecepatan vb mendapat gaya Fb tegak lurus vb. Akibatnya partikel akan bergerak dalam lingkaran, seperti pada gambar (b). Arah masuk bidang halaman dinyatakan X, yaitu arah panah dilihat dari pangkalnya[/caption]

Pada gambar tersebut dilukiskan suatu partikel bermuatan + q , bermassa m, bergerak dalam bidang halaman ini dengan kecepatan v. Arah rapat fluks B masuk halaman.Arah gaya haruslah tegak lurus v dan B. Karena F selalu tegak lurus v , maka partikel akan bergerak pada lingkaran. Lintasan ini disebut lintasan siklotron. Gaya F merupakan gaya sentripetal yang membuat partikel terus membelok, membentuk lintasan lingkaran.

 



untuk materi lebih lengkap silahkan download disini

 

Tweet