Induksi Magnet

Medan magnetik di suatu titik yang di akibatkan oleh arus listrik pada sebuah rangkaian merupakan resultan medan-medan magnetik yang di timbulkan oleh semua muatan yang bergerak pada rangkaian itu,medan magnet sendiri diselidiki pertama kali oleh Hans Christian (Denmark, 1774 – 1851).Pada tahun 1820.Seorang ilmuan Denmark yang bernama Hans Christian Oersted dia mengamati hubungan antara kelistrikan dengan kemagnetan saat melakukan percobaan tersebuat  ternyata jarum kompas dibelokan oleh arus listrik, jika kawat tidak dialiri arus listrik (I = 0) maka jarum listrik tidak menyimpang.

Oersted menjelaskan bahwa penyimpangan jarum magnet tersebut disebabkan oleh adanya medan magnet disekitar arus listrik yang dapat mempengaruhi medan lain disekitarnya. Dalam hal ini, magnet yang dihasilkan oleh arus listrik disebut dengan elektromagnetik,medan magnet oleh kawat berarus inilah yang dinamakan induksi magnet.

Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus

Untuk menentukan arah medan magnet dapat digunakan kaidah tangan kanan, dimana arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I),dan arah lipatan jari menunjukkan arah medan magnet (B). perhatikan gambar berikut.

 

Dari gambar di atas dapat di simpulkan untuk arusnya ke atas,di titik A arahnya Keluar bidang/mendekati pembaca dan sebaliknya,jika arusnya kebawah utuk di titik Q arahnya keluar bidang/mendekati pembaca dan juga sebaliknya.

Rumusnya:

 

Keterangan :

                        B         = induksi/medan magnetik (weber/m²atau Tesla(T))

                        µ₀           = peremeabilitas udara/vakum (weber/Amperemeter)

                                      = 4πx10^-7 Wb/A.m

                        i           = kuat arus (Ampere)

                        a          = jarak titik ke penghantar (meter)

                        π          = 22/7 = 3,14

Contoh soal

1. Seutas kawat dialiri arus listrik i = 4 A seperti gambar berikut !

Tentukan :
a)Induksi magnet di titik A
b) Arah di titik A
c) Induksi magnet di titik B
d) Arah di titik B

Pembahasan

b) arah di titik A adalah keluar bidang/mendekati pembaca

c) Induksi magnet di titik B :

 



d) Arah di titik B  masuk bidang/menjauhi pembaca 

2.dik:I1=2A,I2=4A

Induksi Magnet di pusat kawat melingkar

Untuk di kawat melingkar medan magnetnya(B) berada di jempol,dan arusnya pada empat genggaman jari,jika arah arusnya berlawanan arah jarum jam maka arahnya mendekati pembaca,dan sebaliknya.

  

Keterangan :

B      = induksi/medan magnetik (weber/m²atau Tesla(T))
µ₀       = peremeabilitas udara/vakum (weber/Amperemeter)
        = 4πx10^-7 Wb/A.m
i       = kuat arus (Ampere)
a      = jarak titik ke penghantar (meter)
N     =Jumlah lilitan
π      = 22/7 = 3,14

Contoh soal:

Bp2=medan magnet di kawat lurus

Bp1=medan magnet di kawat melingkar

Baik Bp maupun Bo arahnya yaitu menjauhi pembaca/masuk bidang sehingga Bp tot= Bp1+Bp2=

 

Induksi magnetik di sekitar solenoida

Solenoida adalah gabungan banyak kawat melingkar (loop arus melingkar). Garis medan di dalam kumparan hampir paralel, terdistribusi uniform dan berdekatan. Medan di luar solenoida nonuniform & lemah. Jika lilitan rapat & panjang solenoida tertentu, garis medan seperti terlihat pada gambar. Garis medan "divergen" / menyebar dari 1 ujung & mengumpul pada ujung yang lain.

Apabila dialiri arus listrik,kumparan ini akan menjadi magnet listrik.Kedua ujung pada solenoida dapat dianggap sebagai kutub utara dan kutub selatan magnet,tergantung arah arusnya. Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan arah medan magnet pada Solenoida.

 

Kutub utara pada gambar adalah di ujung kanan,karena garis-garis medan magnet meniggalkan kutub utara magnet.

Keterangan:

B = medan magnet pada pusat dan ujung solenoida dalam tesla ( T )

μ0 = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 ^-7 Wb/Am
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
N = jumlah lilitan dalam solenoida
l = panjang solenoida dalam meter ( m )

Contoh soal:

1.Sebuah Solenoida panjang 4 m memiliki 400 lilitan. Bila Solenoida dialiri arus sebesar  2 A, tentukan induksi magnet pada :
a. Pusat solenoida
b. Ujung solenoida

Dik:I=2A

      N=400

      L=4m

Dit:a.B di pusat solenoida dan b. ujung solenoida

Induksi Magnetik pada Toroida

Solenoida panjang yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran dinamakan toroida.Untuk panah merahnya adalah arah arus sedangkan panah biru adalah arah medan magnet

Rumus untuk medan magnet di tengah toroida sendiri adalah:            

Keterangan :

a=Jari-jari dalam toroida dan bagian luar(m)

a=1/2(R1+R2)

B         = induksi/medan magnetik (weber/m²atau Tesla(T))
µ₀           = peremeabilitas udara/vakum (weber/Amperemeter)
           = 4πx10^-7 Wb/A.m
i           = kuat arus (Ampere)
π          = 22/7 = 3,14

Contoh soal:Terdapat suatu Toroida yang terdiri dari 400 lilitan,jika Toroida tersebut dialiri listrik sebesar 20 A.Untuk jari-jari dalam dan luarnya yaitu 4 dan 8 meter.Maka besar induksi magnet di tengah toroida?
Dik:N=400 lilitan
       I=20 A
       R₁=4 m
       R₂=8m
       A=1/2(4+8)=6m
Dit:B?
Jawab: