Bab 8 Elektromagnetk.docx

BAB VIII ELEKTROMAGNETIK

8.1 Tujuan 1. Dapat menggambarkan sketsa garis garis medan listrik di sekitar penghantar lurus, penghantar melingkar dan solenoida. 2. Mengetahui hubungan antara kuat arus dan garis garis medan magnet yang terbentuk. 3. mengidentifikasi perbedaan kuat medan magnet yang terbentuk di setiap penghantar dengan arus konstan.

8.2 Teori Dasar Elektromagnet adalah prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus listrik. magnetisme dapat juga diperkuat dengan memasukkan inti besi ke dalam kumparan. Elektromagnet bersifat sementara artinya arus listrik diputuskan dari sumber maka Medan magnet akan hilang. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Kawat lurus yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang homogen untuk jarak yang sama dari kawat tersebut. Medan magnet yang dihasilkan membentuk lingkaran mengelilingi kawat dan arahnya ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan. Ibu jari tangan kanan menyatakan arah arus listrik dan keempat jari lainnya yang menekuk menunjukkan arah medan magnet.

Gambar 8.1 Kaidah Tangan Kanan Sumber https://idschool.net/smp/kaidah-t

108

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

Besar medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik dipengaruhi oleh besar arus lisrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus yang diberikan dan semakin dekat jaraknya terhadap kawat, maka semakin besar kuat medan magnetnya. Besarnya kuat medan magnet pada kawat lurus panjang dapat dirumuskan seperti di bawah ini:

μ B =

2𝜋𝑎

Untuk jumlah N lilita, maka

B=

μN 2𝜋𝑎

Keterangan : B = Medan magnet (T) 𝜇= Permeabilitas vakum (4 𝜋x 10-7 Wb/A.m) I = Kuat arus listrik (A) a = Jarak titik P (tinjauan) dari kawat (m)

Medan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar Kawat lurus melingkar yang dialiri arus listrik pada arah tertentu maka di sumbu pusat lingkaran akan timbul medan magnet dengan arah tertentu. Medan magnet di sekitar kawat melingkar juga dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Berbeda dengan kawat lurus panjang, pada kawat melingkar ibu jari tangan kanan menyatakan arah medan magnet dan keempat jari lainnya yang menekuk menunjukkan arah arus listrik. Besar medan magnet di sekitar kawat melingkar dipengaruhi oleh besar arus lisrik dan jari-jari lingkaran kawat. Semakin besar kuat arus yang diberikan dan semakin kecil jari-jari lingkaran kawat, maka semakin besar kuat medan magnetnya. Besar dan arah medan magnet di sumbu kawat melingkar berarus listrik dapat di tentukan dengan rumus dibawah ini :

Bp =

μIa 2r

2

sinθ

Untuk jumlah N lilitan maka

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

109

ELEKTROMAGNET

Bp =

μIa 2𝑟²

KELOMPOK 3

sinθ

Keterangan : Bp = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar (T) I = Kuat arus pada kawat (A) a = jari-jari kawat (m) r = jarak P ke lingkaran kawat (m) 𝜃 = Sudut antara sumbu kawat dan garis hubung (o) x = Jarak titik P ke pusat lingkaran (m)

Gambar 8.2 Medan Magnet pada Kawat Melingkar Sumber http://www.fisikasekolah.com/2016

Medan Magnet pada Solenoida Solenoida didefinisikan sebagai sebuah kumparan dari kawat yang diameternya sangat kecil dibanding panjangnya. Apabila dialiri arus listrik, kumparan ini akan menjadi magnet listrik. Medan solenoida tersebut merupakan jumlah vektor dari medan-medan yang ditimbulkan oleh semua lilitan yang membentuk solenoida tersebut

Gambar 8.3 Medan Magnet pada Solenoida Sumber http://fisika12.blogspot.com/2010

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

110

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

besarnya medan magnet di sumbu pusat solenoida dapat di hitung dengan rumus sebagai berikut :

Bo=

μIN L BO = Medan magnet pada pusat solenoid (T) 𝜇 = Permeabilitas ruang hampa (4 𝜋x 10-7 Wb/A.m) I = Kuat arus listrik (A) N = Jumlah lilitan L = Panjang solenoida (m)

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

111

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

8.3 Metodologi Praktikum 8.3.1

Skema Proses

a. Penghantar Lurus

Siapkan alat dan bahan

B

Siapkan rangkaian

Gambar pola medan magnet

Taburkan serbuk besi

Analisa

Buat sketsa sebelum dimulai praktikum

Kesimpulan

Letakkan kompas

Lihat arah kompas

B

Gambar 8.4 Skema Proses Penghantar Lurus

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

112

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

b. Penghantar Melingkar

Siapkan alat dan bahan

B

Ukur jari-jari penghantar

Lihat arah jarum

Siapkan rangkaian

Gambar pola medan magnet

Taburkan serbuk besi

Analisa

Buat sketsa sebelum diberi penghantar Kesimpulan

Letakkan kompas

B

Gambar 8.5 Skema Proses Penghantar Melingkar

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

113

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

c. Solenoida

Siapkan alat dan bahan

B

Ukur panjang solenoida

Kompas diletakkan

Siapkan rangkaian

Lihat arah jarum

Serbuk besi ditaburkan

Gambar pola medan magnet

Buat sketsa sebelum diberi penghantar analisa

Letakkan kompas

Kesimpulan

B

Gambar 8.6 Skema Proses solenoida

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

114

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

8.3.2 Penjelasan Skema Proses a. Penghantar Lurus 1. Alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. 2. Rangkaian disiapkan. Sebelum melakukan praktikum pastikan catu daya mati dan saklar terbuka, pilih tegangan sebesar 2V. 3. Serbuk besi ditaburkan diatas penghantar secara merata agar terlihat pola medan magnetnya. 4. Sketsa medan magnet di gambar dahulu sebelum tegangan di nyalakan. 5. Kompas perajah diletakkan mengitari kotak penghantar transparan, setelah itu catudaya di nyalakan dan saklar dibuka. 6. Jarum kompas dilihat arahnya dan amati perubahan pola medan magnet pada serbuk besi. 7. Pola medan magnet digambar. 8. Lakukan analisa terhadap percobaan. 9. Kesimpulan dibuat bedasarkan percobaan. b. Penghantar Melingkar 1. Alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. 2. Jari-jari pada penghantar diukur terlebih dahulu menggunakan mistar. 3. Rangkaian disiapkan. Sebelum melakukan praktikum pastikan catu daya mati dan saklar terbuka, pilih tegangan sebesar 2V 4. Serbuk besi ditaburkan diatas penghantar secara merata agar terlihat pola medan magnetnya. 5. Sketsa medan magnet di gambar dahulu sebelum tegangan di nyalakan. 6. Kompas perajah diletakkan mengitari kotak penghantar transparan, setelah itu catudaya di nyalakan dan saklar dibuka. 7. Jarum kompas dilihat arahnya dan amati perubahan pola medan magnet pada serbuk besi. 8. Pola medan magnet digambar. 9. Lakukan analisa terhadap percobaan. 10. Kesimpulan dibuat bedasarkan percobaan c. Solenoida 1. Alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. 2. Pangang solenoida dari ujung ke ujung di ukur terlebih dahulu, lalu panjang solenoida dari tengah ke ujung di ukur juga. 3. Rangkaian disiapkan. Sebelum melakukan praktikum pastikan catu daya mati dan saklar terbuka, pilih tegangan sebesar 2V

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

115

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

4. Serbuk besi ditaburkan diatas penghantar secara merata agar terlihat pola medan magnetnya. 5. Sketsa medan magnet di gambar dahulu sebelum tegangan di nyalakan. 6. Kompas perajah diletakkan mengitari kotak penghantar transparan, setelah itu catudaya di nyalakan dan saklar dibuka. 7. Jarum kompas dilihat arahnya dan amati perubahan pola medan magnet pada serbuk besi. 8. Pola medan magnet digambar. 9. Lakukan analisa terhadap percobaan. 10. Kesimpulan dibuat bedasarkan percobaan

8.4 Alat dan Bahan 8.4.1 Alat Catudaya Saklar SPST Kabel penghubung Kompas perajah Penggaris/mistar 8.4.2 Bahan Serbuk besi Penghantar lurus Penghantar melingkar Solenoida

:1 buah :1 buah :4 buah :1 buah

:1 buah :1 buah :1 buah :1 buah

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

116

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

8.5 Pengumpulan dan Pengolahan Data 8.5.1 Pengumpulan Data

Tabel 8.1 Pengumpulan Data pada Tiap Penghantar

Penghantar Penghantar lurus

Gambar pola garis – garis medan magnet

I (ampere) I = V/R I1=2,5 A I2=5,0 A I3=7,5 A

B (tesla) μI

B= 2 π a B1 = 2,5 X 10-5 T B2 = 5 X 10-5 T B3 = 7,5X 10-5 T

a = 0,02 m

Penghantar Melingkar

I = V/R I1=2,5 A I2=5,0 A I3=7,5 A

Bp =

μIa 2

2r

sinθ

B1=7,85 X10-5 T B2=1,56 X10-4 T B3=2,35 X10-4T

a = 0,02 m r = 0,02 m sin ϑ=90˚

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

117

ELEKTROMAGNET

Penghantar

KELOMPOK 3

Gambar pola garis – garis medan magnet

solenoida

I (ampere) I = V/R

B (tesla) Bo=

μIN L

I1=2,5 A

B1=8,37 X 10-6 T

I2=5,0 A

B2=1,67 X 10-5 T

I3=7,5 A

B3=2,51 X 10-5 T

L = 7,5 cm  0,075 m 2L =2.3,7 = 7,4 cm  0,074 m

Bo=

μIN 2L

B1=8,49 X 10-6 T B2=1,69 X 10-5 T B3 =2,54 X 10-5 T

8.5.2 Pengolahan Data a. Pada Penghantar Lurus I = V/R

I1=2,5 A I2=5,0 A I3=7,5 A A = 0,02 m

B (tesla) B=

B =

μI 2πa

1=

4π X 10-7 X 2,5 2π X 0,02

3,141 X 10-6 0,125

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

118

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

=2,5 X 10-5 T

B

2=

4π X 10-7 X 5,0 2π X 0,02

6,28 X 10-6 0,125

=

=5,024 X 10-5 T

B

3=

4π X 10-7 X 7,5 2π X 0,02

9,424 X 10-6 = 0,125 =7,53 X 10-5 T

b. Pada Penghantar Melingkar I = V/R

I1=2,5 A I2=5,0 A I3=7,5 A A = 0,02 m R = 2 cm  0,02 m Sin ϑ = 90˚

Bp=

B1 =

μIa 2r

=

2

sinθ

4π X 10-7 X 2,5 x 0,02 x sin 90˚ 2( 0,02 )²

6,28 X 10-8 8 x 10-4

x1

= 7,85 x 10-3 T

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

119

ELEKTROMAGNET

B =

2=

KELOMPOK 3

4π X 10-7 X 5,0 x 0,02 x sin 90˚ 2( 0,02 )²

1,25 X 10-7 8 x 10-4

𝑥1

= 1,56 𝑥 10−4 𝑇

B =

3=

4π X 10-7 X 7,5x 0,02 x sin 90˚ 2( 0,02 )²

1,88 X 10-7 8 x 10-4

𝑥1

= 2,35 x 10-4 T

c. Pada Solenoida I = V/R

I1=2,5 A I2=5,0 A I3=7,5 A L = 7,5 cm  0,075 m 2L =2.3,7 = 7,4 cm  0,074 m

Solenoida Pada Bagian Ujung Bo=

B

μIN

1=

L 4π X 10-7 X 2,5x 20 0,075

6,28 X 10-5 = 0,075 = 8,373x 10-4 T

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

120

ELEKTROMAGNET

B =

2=

KELOMPOK 3

4π X 10-7 X 5,0x 20 0,075

1,256 X 10-4 0,075

= 1,67x 10-3 T

B

3=

4π X 10-7 X 7,5x 20 0,075

1,884 X 10-4 = 0,075 = 2,512x 10-3 T

Pada Bagian Tengah Bo=

B

μIN

1=

2L 4π X 10-7 X 2,5x 20 0,074

6,28 X 10-5 = 0,074 = 8,486x 10-4 T

B =

2=

4π X 10-7 X 5,0x 20 0,074

1,256 X 10-4 0,074

=1,697x 10-3 T

B

3=

4π X 10-7 X 7,5x 20 0,074

1,884 X 10-4 = 0,074 = 2,545x 10-3 T

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

121

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

2.6 Analisa dan Pembahasan Dari praktikum elektromagnet ini dapat dianalisa bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi suatu medan magnet pada solenoida adalah kuar arus, banyaknya lilitan pada solenoida, dan juga pada panjang solenoida lalu pada penghantar lurus, faktor yang mempengaruhi medan magnetnya adalah kuat arus listrik, sedangkan pada penghantar melingkar yang mempengaruhi medan magnetnya adalah jari-jari lingkaran dan sudut antar sumbu kawat dan juga arus listrik. Arus listrik yang digunakan pada suatu penghantar jangan terlalu besar, hal ini dapat membuat jarum pada kompas perajah menjadi error, yang mengakibatkan jarum kompas berputar dengan cepat serta tak beraturan. Ketika praktikum jangan menyimpan kompas secara berdekatan, sebab arah kompas nanti akan berubahrubah. Kompas yang di letakan pada kotak penghantar yang beerwarna bening dan tidak dialiri arus listrik jarumnya akan sejajar, hal ini disebabkan karena jarum kompas tersebut hanya di pengaruhi oleh medan magnet bumi, berbeda ketika dikenakan oleh arus listrik, maka jarum kompas akan bergerak keadah yang berbeda sesuai dengan medan magnetnya. Pada sketsa gambar pola medan magnet yang terdapat pada penghantar lurus, serbuk besi membentuk pola lingkaran sepusat. Hal ini dimenunjukkan jika meedan magnet di sekitar penghantar lurus berarus listrik membentuk lingkaran sepusat dengan penghantar itu sebagai pusatnya. Sedangkan pada sketsa gambar pola medan magnet pada penghantar melingkar bentuknya bisa mengikuti kaidah tangan kanan, dimana ke empat jari menunjukkan garis gaya dan ibu jari menunjukkan arah arus, sehingga bentuk pada penghantar ini seperti masuk ke dalam. Kemudian pada solenoida, bentuknya tampak sama seperti penghantar melingkar hanya saja arahnya keluar, garis-garis medan magnet yang saling sejajar satu dengan yang lainnya dinamakan medan magnet homogen, pada solenoida kaidah tangan kanan pun berlaku. Panjang solenoida dari ujung keujung dengan panjang solenoida dari tengah keujung hampir sama kerena pengukuran panjang solenoida sebesar 7,5 cm sedangkan panjang dari bagian tengah ke ujung sebesar 7,4 cm sehingga hasil pada pengolahan data .

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

122

ELEKTROMAGNET

KELOMPOK 3

2.7 Kesimpulan 1. Pada penggambaran sketsa masing-masing penghantar hasilnay berbeda, pada penghantar lurus pola medan magnetnya lingkaran sepusat, pada penghantar melingkar bentuknya seperti pada kaidah tangan dan pola medan magnetnya seperti kedalam, sedangkan pada solenoida polanya sama seperti penghantar melingkar akan tetapi polanya keluar. 2. Hubungan kuat arus dengan garis medan magnet yaitu kuat arus yang memberi arah pada garis medan magnet sehingga arah pada garis medan magnet bergantung pada kuat arus yang diberikan. 3. Pada penghantar lurus, besarkuat medan magnet bergabtung pada jaraknya terhadap kawat, pada penghantar melingkar, kuat medan magnet tergantung pada kuat arus, sedangkan pada solenoida kuat medan magnet bergantung pada penambahan logam besi.

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

123