Medan Magnet di Dalam Kumparan (Medan Sebagai Fungsi Arus)

Medan Magnet di Dalam Kumparan (Medan Sebagai Fungsi Arus)

I Putu Wesa Angga Jaya, 2108521010

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Badung, Bali, Indonesia 80361

Email: putuwesa.6166@gmail.com 1. Pendahuluan

Kata “Magnet” sudah kita dengar pada kehidupan sehari – hari. Kita sering berfikir jika kita mendengar kata magnet selalu berhubungan dengan hal – hal menarik benda. Magnet sangat berguna untuk kehidupan sehari – hari seperti alat – alat disekitar kita juga banyak yang memanfaatkan magnet ini seperti, kompas, telepon, pembangkit listrik, dan masih banyak lainnya. magnet solenoid.

Karena banyaknya kegunaan magnet, Praktikum ini sangat berguna untuk memahami lebih jauh tentang magnet khususnya untuk untuk memahami pengaruh arus listrik dan jumlah lilitan per satuan panjang terhadap medan.

2. Landasan Teori

Medan listrik adalah gaya listrik yang mempengaruhi ruang di sekeliling muatan listrik.

Penyebab timbulnya medan listrik adalah keberadaan muatan listrik yang berjenis positif dan negatif. Medan listrik dapat digambarkan sebagai garis gaya atau garis medan. Medan listrik memiliki satuan N/C atau dibaca Newton/coulomb. Medan listrik umumnya dipelajari dalam bidang fisika dan bidang-bidang terkait, dan secara tak langsung juga di bidang elektronika yang telah memanfaatkan medan listrik ini dalam kawat konduktor (kabel) (Soebykto, 2017).

Medan magnet dalam ilmu fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakkan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari ferromagnet "permanen"). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu (Gianto, 2008)

Gambar 2. 1 Medan Magnet di Sekitaran Magnet

Besarnya medan magnet yang dihasilkan bergantung dengan arus listrik (I) yang diberikan, jumlah lilitan (N), jari-jari kumparan (R), serta posisinya. Besar medan magnet di setiap titik sepanjang sumbu x di titik tengah kumparan dapat dijelaskan dengan mengkombinasikan dua penyelesaian Hukum Biot Savart untuk kawat melingkar dengan yang berupa lilitan. Kerapatan medan magnet pada jarak X dari pusat koil dari penurunan Biot- Savart) dapat diungkapkan sebagai

r²+X²¿

3 2

2¿ B=μ₀nIr

¿

(2.1)

Untuk dua koil yang identik yang dihubungkan secara seri dan koaksial medan magnetiknya adalah

μ₀∋ ¿

[

¹⁺

⁽

^X+ra/2

⁾

²

]

³²

μ₀∋ ¿

2r

[

¹⁺

⁽

^{X−ar /2}

⁾

²

]

³²

+¿

B=¿

(2.2)

Dengan n=¿ jumlah lilitan, I=¿ kuat arus, r=¿ jari jari koil, x=¿ jarak dari pusat sumbu koil, a=¿ jarak antara koil, dan μ₀=¿ konstanta magnetik =

(1,2566×10⁻⁶)Vs/Am . 3. Eksperimen

Pada praktikum ini menggunakan alat dan bahan sebagai berikut Tabel 3.1 Alat dan Bahan

No Alat dan Bahan Jumlah

1. Teslameter 1

2. Probe Hall 1

3. Sumber Arus DC 1

4. Set Kalibrasi Medan 1

5. Kumparan 2

Sebelum melakukan percobaan diperlukan untuk melakukan kalibrasi alat dengan Langkah Langkah sebagai berikut.

a. Ujung Probe Hall dipasang tepat ditengah tengah Selenoid 320 lilitan, dengan I maks 2 Ampere

b. Sumber arus dihidupkan, solenoid diberikan arus 1,6 Ampere

c. Jarum penunjuk ditempatkan pada alat ukur medan pada skala 10 mT (Ini berarti, pada arus 1,6 Ampere. Medan yang dihasikan oleh selenoida dalah 10 mT).

Setelah melakukan kalibrasi dilanjukan dengan melakukan percobaan dengan Langkah Langkah sebagai berikut.

a. Dua buah coil berdiameter 15 cm dengan I maks 2 A dipasang secara seri dan sesumbu pada jarak tertentu sesuai dengan Gambar 3.1 dengan jarak coil a = r/2cm

Gambar 3. 1 Susunan Perlalatan Medan Magnet dalam Kumparan

b. Koil diberikan arus sebesar 0,2 Ampere.

c. Medan magnet diukur mulai dari titik tengah kedua koil.

d. Langkah 2-3 dilakukan untuk jarak a=r dengan arus I (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2;

1,4.) Ampere 4. Hasil dan Pembahasan

Dari hasil percobaan didapatkan data sebagai berikut

Tabel 4.1 Data Hubungan Arus dengan Medan Mgnetik Arus Listrik

(A)

Medan Magnetik (mT)

0,2 0,3

0,4 0,7

0,6 1,2

0,8 1,6

1,0 2,1

1.2 2,6

1,4 3,0

Berdasarkan data Tabel 4.1 didapatkan grafik hubungan arus dengan medan magnetik sebagai berikut.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

f(x) = 2.29 x − 0.19 R² = 1

Hubungan Arus dengan Medan Mgnetik

Arus Listri (A)

Medan Magnetik (mT)

Gambar 4. 1 Grafik Hubungan Arus dengan Medan Magnetik

Dilihat pada grafik Gambar 4.1, hubungan kuat arus yang mengalir pada koil dengan medan magnet yang dihasilkan koil tersubut yaitu semakin besar arus yang diberikan pada koil semakin besar pula medan magnetik yang dihasilkan koil tersebut secara linear. Hal tersebut sesuai dengan persamaan medan magnetik yang ditunjukan oleh persamaan (2.1).

Dari Tabel 4.1 didapatkan juga jumlah lilitan persatuan panjang dari koil berdasarkan gradien garis lurus grafik sebesar (1536,504±72,30 2)lilitan/m .

Selain data hubungan arus dengan medan magnetik, didapatkan juga data hubungan posisi Probe Hall dengan medan magnetik sebagai berikut.

Tabel 4.2 Data Hubungan Posisi Probe Hall dengan Medan Magnetik

Posisi Probe Hall (cm)

Medan Magnetik (mT)

-3 2,2

-2 2,1

-1 2,0

0 2,0

1 2,0

2 2,1

3 2,1

-4 -3 -2 -1 1.850 1 2 3 4

1.9 1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 f(x) = 0.02 x² + 0 x + 1.99 R² = 0.98

Hubungan Posisi Probe Hall dengan Medan Magnetik

Posisi Probe Hall (cm)

Medan Magnetik (mT)

Gambar 4. 2 Hubungan Posisi Probe Hall dengan Medan Magnetik

Dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan grafik Gambar 4.2, posisi 0 merupakan posisi Probe Hall tepat ditengah diantara dua koil dan dirubah posisinya dengan acuan posisi 0 tersebut.

Didapatkan bahwa semakin jauh posisi Probe Hall dari koil maka semakin kecil medan magnet yang diukur. Hal ini didasari bahwa posisi 0 merupakan posisi terjauh dari kedua koil.

5. Simpulan

Berdasarkan dari hasil dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa hubungan kuat arus yang mengalir pada koil dengan kuat medan magnetik yang dihasilkan koil tersebut merupakan hubungan linear berbanding lurus yang artinya semakin besar kuat arus yang diberikan maka semakin besar pula medan magnetik yang dihasilkan.

Pustaka

Soebyakto. 2017. Fisika Terapan 2. Tegal: Badan Penerbit Universitas Pancasakti Tegal.

Gianto. 2008. Fisika. Bandung: PT Grafindo Media Pratama