Prinsip Dasar Gaya dalam Medan Magnet

Medan magnet dapat diartikan sebagai daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. seperti gambar tersebut kita menggunakan koil selenoid untuk membangkitkan medan magnet dan sebuah plat yang dialiri arus di letakkan diantara koil selenoid tersebut. 

Suatu arus listrik konstan yang mempunyai rangkaian dalam bentuk loop tertutup disisipkan ke dalam solenoid (koil) tanpa inti. Bila arus listrik mengalir pada masing-masing sisi loop tersebut. Maka pelat pengimbang akan menerima gaya dari medan magnet koil. Gaya kecil ini diimbangi dan diukur dengan bobot penyangga (berupa benang), serta intensitas medan magnet koil dan hubungannya dengan arus listrik akan dihitung. 

Gambar 1. Prinsip Diagram Percobaan 

Sebagaimana dalam gambar 1, pelat pengimbang/kawat berarus mempunyai rangkaian dalam bentuk – U yang disisipkan kedalam koil. Bila arus listrik mengalir pada tiap rangkaian, arus yang mengalir dalam kawat AB dari pelat pengimbang diberi gaya yang disebabkan medan magnet koil, (gaya ini diatur oleh aturan tangan kiri flemming), dan akan berubah keseimbangannya. Besarnya gaya yang diberikan oleh medan magnet dapat dicapai dengan mengembalikan keseimbangan dengan cara menyangga benang pada CD, pada sisi yang berlawanan. 

Arus yang mengalir dalam pelat pengimbang AB dinyatakan dalam I (ampere), dengan L (meter) dan gaya yang diberikan medan magnet F (newton). Medan magnet pada koil solenoida B (newton/ ampere meter) dapat dicari sebagai berikut. 

F= B . I .L 

Keterangan: 

B = kerapatan fluks magnet (weber/meter atau Newton/Ampere meter) 

F = gaya magnet (Newton) 

I = arus listrik pada plat (Ampere) 

L= panjang kawat /panjang pelat (meter) 

Suatu solenoida dengan jari-jari R dan panjang L, bila koil pada solenoida berjumlah N lilitan dan diberi arus I maka didalam rongga solenoida terdapat medan magnet sebesar : 

B = μNI/√(4R2+L2) 

Dengan: 

B = kerapatan fluks magnet selonoida (weber/meter atau newton/ampere meter) 

µ = permeabilitas bahan dalam selenoida (H/m) 

I = arus listrik pada koil solenoida (Ampere) 

L = panjang solenoida (Meter) 

R = jari-jari solenoida (Meter) 

N = jumlah lilitan pada solenoida 

Bila dalam solenoida berupa udara maka permeabilitas bahannya adalah permeabilitas udara yaitu: 

μ0 = 4πx10-17 H/m. 

Gaya F yang diberikan medan magnet pada arus listrik pengimbang (kawat berarus) adalah sama dengan gaya berat W (newton) pada keadaan setimbang. Dengan mengabaikan perbedaan lengan momen gaya, yaitu sebagai berikut: 

F = W = m.g 

Dengan: 

W = gaya berat (N) 

m = massa benang (kg) 

g = percepatan gravitasi = 9,8m/s² 

Besarnya gaya bergantung pada arah arus listrik relatif terhadap medan magnet. Arah medan magnet diatur sehingga tidak ada gaya magnet ketika arah arus sejajar atau berlawanan terhadap medan magnet. Dan gaya magnet menjadi maksimum ketika arah arus listrik tegak lurus terhadap medan magnet. Persamaan yang diberikan di atas diasumsikan gayanya maksimum. Artinya, medan magnet tegak lurus terhadap arah arus listrik, dan gaya magnet tegak lurus pada keduanya, baik arah arus maupun medan.

Share this post