Silabus dan RPP Fisika SMK Kelas X, XI, XII.rar

MAGNET DAN KUTUB KUTUB MAGNET

• Kutub magnet: bagian magnet yang paling kuat pengaruh kemagnetannya • Kutub kutub magnet: utara

dan selatan

• Jarum untuk kompas

secara bebas mengarah ke utara dan selatan

• Bumi sebagai magnet dengan kutub kutub

Medan dan Gaya Magnet

• Muatan yang bergerak dalam medan magnet akan mengalami gaya magnet:

• Besar gaya magnet:

B

v

q

F











v

B Muatan uji, +q

F_magnet



sin

qvB

Gaya magnet pada proton

• Berapaka besarnya gaya magnet yang dialami proton dengan arah gerak membentuk sudut 60° dengan arah medan magnet yang besarnya 2.5 tesla. Proton tersebut bergerak dengan kecepatan setengah kecepatan cahaya.

60 sin

) 5 . 2 )( /

10 5

. 1 )( 10

6 . 1

( 19C 8m s T

F    

N F 5.2 10 11

Gaya magnet pada kawat berarus

B

x

L

I

F



_magnet









sin

Momen Gaya pada Loop

• Ingat

• Untuk medan magnet homogen terhadap arus

• Maka momen gaya:

F r 



 

 _{F I} b _{ds B} a

 



 





B l

I

F   



AIB IB

al

aIlB  

2 (2 )



B A

I 



 



2a

F

F

Momen Gaya pada Dipole

• Ingat:

• Maka

F

r













E r

q 



 



E q F  

2a q

q+

F

F

Momen Listrik dan

Momen Magnet

• Momen magnet

• Momen dipole lsitrik

A

I























B



r

aq

p





2

ˆ







p





E



r

ˆ

GAYA LORENTZ

) (

)

(gy listrik gy magnet Lorentz

q

E

q

v

x

B

F







_







_

Gerak muatan dalam

medan magnet

• Muatan positif yang masuk ke dalam medan magnet akan dibeolokan (orbit melingkar)

qvB F

r v

m  

2

qB mv r 

Frekuensi Siklotron:

m

qB

r

v







r v

Siklotrom

• Siklotron: alat untuk mempercepat partikel (proton,detron dll)

• Terdiri dari dua ruang semisilinder yang ditempatkan dalam medan magnet

• Di antara kedua semisilinder diberi potensial listrik bolak-balik (104 volt)

• Ion dalam semisilinder akan mengalami gaya magnet yang menyebabkan bergerak dalam setengah lingkaran lalu dipercepat oleh medan lisrik E, masuk lagi ke dalam medan magnet B dan bergerak milingkar dengan jari-jari lebih besar (karena

kecepan lebih besar).

B

E

Pemilih Kecepatan

• Gaya Lorentz

• Ketika F = 0 dan

maka

B

E

B

v

q

E

q

F















B

E

v











B

E

v



Spektrometer Massa

• Alat yang digunakan untuk menentukan massa atau perbandingan massa terhadap muatan:

p+

E B

B

1

2

R mv qvB

2 2 

v R B q

m ₂



1

B E

v 

;

E R B B q

m _{1 2}



Efek Hall

• Gaya magnet pada petikel pembawa muatan dalam konduktor berarus akan

menimbulkan beda potensial

(efek hall) _+ +_ +_ +_

V

H

qE

qvB  E_H vB

nqvA I 

nqdt I nqA

I

v  

Potensial Hall:

t IBR vBd

d E

V H

H

H   

Koefisien Hall: RH _nqI

t

HUKUM BIOT- SAVART

• Tahun 1819 Hans Christian Oersted mengamati bahwa jarum kompas dapat menyimpang di atas kawat berarus

• Pada tahun 1920-an Jean-Baptiste Biot dan Felix Savart melakukan eksperimen menentukan medan magnet di sekitar kawat berarus tersebut:

• Medan magnet di sekitar berarus adalah:

2

ˆ

r

r

s

Id

k

B

d



_m







m

A

Wb

k

_m





10



/



4

7 0





₀ - permeabilitas ruang hampa

I

r^

r

• B = dB1+dB2+…+dBi

• _{B =dB}

2

0 ˆ

4 _r

r ds

B _ 

      I d   r₁ ds₁ dB₁ r₂ ds₂ ds_i dB_i r_i dB₂



      

 0 ₂ ˆ

2

0 ˆ

4 _r

r ds

B _ 

  

 

 I

d

 

r₁

ds₁

dB_{1 dB}

1

r₁

ds

r dB

2

0 ˆ

4 _r

r ds

B _ 

  

 

 I

d

 

dB₁

r₁

Analog :

2 0 | |

4 1 |

|

r

E Q





Contoh 1: Medan magnet di

sekitar kawat berarus

a

ds x



r

dx



ds

rˆ

x a

 



tan

r a







sin ˆ

ˆ _{ds r}

r

ds  

B berarah keluar



sin

dx



a

d s x

 r dx  ds rˆ x a    tan 2 0 ˆ 4 _r r ds

B _ 

      I d   Arah: Besar:  sin a r  2 2

sin _

      a r dx a I

d sin sin 4

2

0  _

a

d s x

 r dx  ds rˆ x a    tan  tan a x 

  sin2

a d dx    d a dx ₂ sin  dx a I d _             ₂ 3 0 sin 4    B      d a a I                  

 _{2 2}

3 0

sin sin

4 _  

 d a I sin 4 0            d a I dB





_ _  sin 4 0

B 0  _cos 180₀

4  

 

a I

 2

Contoh 2: Medan

magnet dari loop

kawat berarus

2 0 ˆ 4 _r r ds

B _ 

      I d   ds r

B keluar bidang gambar Direction: ds r dB 2 0 ˆ 4 _r r ds B _         I d Magnitude:

ds selalu  terhadap r

ds      

 0 ₂

4 R I     _      

 Β ds

B 0 ₂

4 R I d         

 0 ₂ ds

Hukum Amper

• Integral tertutup B·ds sama dengan ₀I, I

adalah arus total yang dicakupi oleh permukaan tertutup

B

I

I

Ι

0

2

 



B ds

0

 



B ds

B

I

I

B

I

I

Ι

0

2

  



B ds

Ι

0

2

  



B ds

B

I

konstan



B

I

0



 



B ds

I

r _{B  ds B ds}

r I B

 

2

0



rB



2

 



B ds

I

rB ₀

2  atau

Medan magnet di dalam kawat

berarus

I

₀

0 I A a I  A

r ₂ 0

2 I R r    ₀ 2 2 I R r  I r ₀ Circle B

2 

 



B ds ₀

2 0

Medan magnet di sekitar kawat

panjang berarus

B

r

0 2 0

2 R I r

B

 



r I B

 

2

0 0



Medan B di dalam Toroida

• Toroid berbentuk donut dengan dililiti koil.

• Maka,

ds

r

NI

r

B

s

d

B





2







₀







r

NI

B





2

0

Medan magnet di dalam Solenoida

• Jika solenoida terdiri dari jumlah lilitan N dan

panjang adalah l, maka:

ds l

NI

Bl

s

d

B









₀







nI

l

NI