Upload
al-fian-irsyadul-ibad
View
33
Download
1
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Medan magnetik
Citation preview
Aurora “curtain” several hundred kilometers high, several thousand kilometers long, but less than 1 km thick
BAB 7 MEDAN MAGNETIK
EqFE
BvqFB
)BvE(qBvqEqFFF BE
Gaya akibat medan listrik E :
Gaya akibat medan magnetik B :
Gaya akibat medan listrik E dan magnetik B (Gaya Lorentz):
• Gaya searah atau berlawanan arah dengan medan listrik tergantung pada muatan q
• Gaya tegak lurus pada bidang yang dibentuk oleh vektor v dan B perkalian vektor
NB a)B,v(sinBvqBvqF
GAYA LORENTZ
Gaya pada muatan bergerak dalam medan magnetik
Arah keluar bidang gambar
Arah masuk dalam bidang gambar
Notasi arah medan magnetik :
Arah gaya selalu tegak lurus pada arah gerak sehingga terjadi gerak melingkar
GERAK MELINGKAR BERATURAN
m2qB
T1f
qBm2
qBmv
v2
vR2T
qBmvR
RvmqvB
RvmmaF
qvB)90sin(qvBBvqF22
lsentripeta
oB
Contoh Soal 7.1Elektron berputar dengan energi kenetik sebesar 22,5 eV. Medan magnetik yang keluar dari bidang gambar mempunyai magnituda sebesar 4,55 x 10-4 T. Hitung :a). Jari-jari lingkaranb). Frekuensic). PeriodaJawab :
nm6,7810x86,710x7,121
f1T
Mz10x7,12)10x1,9(2
)10x55,4)(10x6,1(m2qBf
cm52,3)10x55,4)(10x6,1()10x81,2(10x1,9
qBmvR
s/m10x81,2)10x1,9()10x36(2
mK2vmv
21K
J10x36)10x6,1(x5,22eV5,22K
10x6,1qkg10x1,9m
8
631
419
419
631
631
192
1919
1931
6
Arah v miring terhadap B
qBmvR
sinvvcosvvvvv ////
Van Allen radiation belts
CYCLOTRON DAN SYNCROTRON
R= 6,3 km Fermilab
eV10x20TeV20K
km2,83mil52R
mv21K
qBmvR
12
2
Contoh Soal 7.2Sebuah cyclotron yang berjari-jari 53 cm beroperasi pada frekuensi 12 MHz. Medan magnetik yang digunakan adalah 1,6 T. Partikel bermuatan yang digunakan adalah deuteron yang bermuatan sama dengan proton tapi bermassa dua kali massa proton. Hitung energi kinetik yang dihasilkan
Jawab :
MeV6,16)10x99,3)(10x34(,21mv
21K
s/m10x99,310x34,3
)6,1)(53,0)(10x6,1q(mqRBv
qBmvR
T6,1B10x6,1qkg10x34,3)10x67,1(2m
7272
727
19
192727
GAYA PADA KAWAT BERARUS
iLBvBvLi90sinqvBF
vLiitq
vLt
tqi
o
BLiFB
Contoh Soal 7.3Pada sebuah kawat horisontal sepanjang 2 m mengalir arus listrik sebesar 28 A. Rapat massa kawat adalah 46,6 gr/m. Berapa besar dan arah medan magnetik yang diperlukan agar kawat tersebut mengambang di udara.Jawab
Agar dapat mengambang maka arah gaya harus ke atas dan sama besar dengan berat kawatJadi arah medan magnetik harus ke kanan
mT3,16)2(28
)8,9(10x2,93iLmgBmgiLBF
kg10x2,93)2(10x6,46Lm3
B
33
Contoh Soal 7.4Mass spectrometer adalah alat untuk mengukur massa ion. Prinsip kerjanya seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Sebuah ion bermassa m dan bermuatan +q keluar dari sumber S yang diberi tegangan sebesar V. Ion akan dipercepat dan masuk ke dalam medan magnetik B, berputar dan jatuh di detektor pada jarak x. Tunjukkan besarnya massa dapat dihitung dari :
Jawab :
22
xV8qBm
22
222
2
xV8qqB
qV2
Bqx41
mqV2
xqB21
mmm
qV2
mxqB21
mqV2
xqB21
vRqBm
qBmvR
mqV2vmv
21qVKU
MOMEN GAYA PADA KUMPARAN ARUS
iBAibBaRFibBiLBFaRbL
BNiA)iBA(NN
Jumlah lilitan N :
= momen dipole magnetik dari kumparan
Prinsip Kerja Motor Listrik• Medan magnetik yang digunakan dihasilkan dari magnit
batang• Arus listrik dilewatkan melalui kumparan• Pada saat arah arus seperti terlihat pada gambar momen
gaya yang terjadi akan memutar kumparan searah jarum jam• Setelah berputar 180 o , maka arah arus menjadi berlawanan
arah dengan arah semula sehingga kumparan akan berputar kembali ketempat semula
Prinsip Kerja Motor Listrik• Sebuah alat yang disebut komutator akan membalikkan arah
arus sehingga kumparan akan berputar dengan arah semula. Akibatnya kumparan akan memutar poros secara terus menerus dalam arah yang sama.
• Jadi pada motor listrik energi listrik (berupa arus listrik) diubah menjadi energi mekanik (berupa batang poros yang berputar)
Contoh Soal 7.5Pada gambar di samping ini ditunjukkan konstruksi sebuah amperemeter yang bekerja berdasarkan momen gaya akibat arus listrik. Didalamnya terdapat sebuah kumparan sepanjang a = 2,1 cm dengan lebar b = 1,2 cm. Jumlah lilitannya adalah N = 250. Kumparan ini berada di dalam sebuah magnit permanen yang menghasilkan medan magnetik sebesar B = 0,23 T dan arahnya radial sehingga selalu tegak lurus ( = 0) pada bidang /normal kumparan. Akibatnya bila arus dilewatkan melalui kumparan, maka terjadi momen gaya yang akan memutar kumparan. Untuk mendeteksi/mengukur sudut putarannya dipasang sebuah pegas putar yang dihubungkan dengan jarum penunjuk skala. Bila diinginkan arus sebesar 100 mA akan memutar jarum tersebut sebesar 28o , berapa besar konstanta pegas putar K yang diperlukan?
Jawab :
o85
5
43
o
4
22
/Nm10x21,52810x46,1K
KNm10x46,1
)23,0)(10x54,2)(10x100)(250(
NiAB90sinNiABsinNiAB
10x54,2
)10x2,1)(10x1,2(abA
Latihan Soal No. 1Seorang fisikawan hendak merancang sebuah cyclotron yang akan digunakan untuk mempercepat proton sehingga kecepatannya menjadi sepersepuluh dari kecepatan cahaya. Magnit yang digunakan menghasilkan medan magnetik sebesar 1,4 T.a). Hitung jari-jari cyclotron tersebut [22 cm]b). Hitung frekuensi yang sesuai. [21,5 MHz]
Latihan Soal No. 2Pada sebuah kawat sepanjang L dilewatkan arus sebesar i. Kawat ini dibuat menjadi kumparan berbentuk lingkaran. Kumparan ini berada dalam medan magnetik sebesar B.a). Tentukan jumlah lilitan N agar diperoleh momen gaya yang maksimum [N = 1]b). Hitung besarnya momen gaya maksimum tersebut.[ i B L2 /4]
Latihan Soal No. 3Sebuah kawat sepanjang 62 cm dan bermassa 13 gram digantungkan pada sepasang pegas. Kawat tsb dialiri arus sebesar 5 A. Akibat beratnya, maka batang tersebut akan turun sehingga pegas akan teregang. Agar tegangan dalam pegas tersebut hilang (menjadi nol kembali) maka diperlukan medan magnetik yang arahnya seperti terlihat pada gambar di bawah ini.Hitung besarnya medan magnetik yang diperlukan [41 mT]