tes tes elelktromagentika in ai

Bahan Ajar Elektromagnetika

Konsep Dasar Fisika Elektromagnetisme

Disusun Oleh:

Ardiyansa

240204602023

Makassar, 8 Mei 2025

2

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya se- hingga bahan ajar ini dapat diselesaikan. Berjudul “Gaya Lorentz, Hukum Biot- Savart, Medan Magnet, Hukum Ampere, Hukum Gauss, dan Sifat Magnetik Ba- han”, bahan ajar ini bertujuan menyampaikan konsep-konsep dasar elektromag- netisme yang relevan dalam kehidupan sehari-hari dan teknologi modern.

Materi ini mencakup Gaya Lorentz sebagai interaksi muatan dalam medan magnet, Hukum Biot-Savart untuk menghitung medan magnet akibat arus, Medan Magnet dan Hukum Ampere yang menghubungkan arus dengan medan magnet, Hukum Gauss untuk medan listrik, serta sifat magnetik bahan. Kami berharap bahan ajar ini memberikan wawasan jelas bagi pelajar, mahasiswa, dan peminat fisika.

Kami menyadari adanya kekurangan dan sangat terbuka terhadap kritik serta saran. Terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung penyusunan materi ini. Semoga bahan ajar ini bermanfaat dan menginspirasi eksplorasi ilmu fisika.

Makassar, 8 Mei 2025 Hormat Kami, Ardiyansa

Contents

Kata Pengantar 3

1 Gaya Lorentz 5

1.1 Pengertian Gaya Lorentz . . . 5

1.2 Rumus Gaya Lorentz . . . 5

1.2.1 Arah Gaya Lorentz . . . 5

1.2.2 Gaya Lorentz pada Kawat Berarus . . . 5

1.2.3 Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar . . . 6

1.2.4 Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak . . . 6

1.3 Faktor yang Memengaruhi . . . 6

1.4 Penerapan . . . 6

4 CONTENTS

1.5 Contoh Soal . . . 6

2 Hukum Biot-Savart 7 2.1 Pengertian . . . 7

2.2 Rumus . . . 7

2.3 Penerapan . . . 7

2.4 Contoh Soal . . . 8

3 Medan Magnet & Hukum Ampere 9 3.1 Pengertian Medan Magnet . . . 9

3.2 Rumus Medan Magnet . . . 9

3.3 Hukum Ampere . . . 9

3.4 Contoh Soal . . . 9

4 Hukum Gauss dalam Ketenagalistrikan 11 4.1 Rumus . . . 11

4.2 Contoh Soal . . . 11

5 Sifat Magnetik Bahan 13 5.1 Pengertian Magnet . . . 13

5.2 Jenis Bahan . . . 13

5.3 Bentuk Magnet . . . 13

5.4 Contoh Soal . . . 13

Daftar Pustaka 15

Chapter 1

Gaya Lorentz

Definition 1.1(Gaya Lorentz). Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul dari interaksi muatan listrik bergerak dalam medan elektromagnetik, menggabungkan gaya listrik dan magnetik.

1.1 Pengertian Gaya Lorentz

Gaya Lorentz, ditemukan oleh Hendrik Lorentz (1853–1928), muncul ketika mu- atan listrik bergerak dalam medan magnet. Arah gaya ini tegak lurus terhadap arus listrik dan medan magnet, ditentukan oleh kaidah tangan kanan.

1.2 Rumus Gaya Lorentz

Untuk kawat berarus:

F_Lorentz =BIlsinα Keterangan:

• F_Lorentz: Gaya (N)

• B: Medan magnet (T)

• I: Arus (A)

• l: Panjang kawat (m)

• α: Sudut antaraB danI 1.2.1 Arah Gaya Lorentz Gunakan kaidah tangan kanan:

• Ibu jari: Arah arus (I).

• Jari telunjuk: Arah medan magnet (B).

• Jari tengah: Arah gaya (F).

1.2.2 Gaya Lorentz pada Kawat Berarus Gaya maksimal terjadi saatα= 90^◦ (sin 90^◦ = 1).

6 CHAPTER 1. GAYA LORENTZ 1.2.3 Gaya Lorentz pada Kawat Sejajar

Gaya antar dua kawat:

F₁ =F₂ = µ₀I₁I₂l 2πa

dengan a jarak antar kawat. Searah menyebabkan tarik-menarik, berlawanan menyebabkan tolak-menolak.

1.2.4 Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak Untuk muatanqdengan kecepatanv:

F_Lorentz =qvBsinα Jika lintasan melingkar:

R= mv qB

1.3 Faktor yang Memengaruhi

• Arus listrik (I).

• Medan magnet (B).

• Panjang kawat (l).

1.4 Penerapan

• Motor listrik: Menggerakkan peralatan seperti kipas dan mesin cuci.

• Velosimetri: Mengukur aliran logam cair.

• Generator, loudspeaker, railguns.

1.5 Contoh Soal

Example 1.1. Kawat 1 m berarus 10 A dalam medan magnet 0,01 T, sudut30^◦. Hitung gaya Lorentz.

F =BIlsinα= 0,01·10·1·0,5 = 0,05N

Example 1.2. Elektron (muatan −1,6× 10⁻¹⁹ C) bergerak 6000 m/s dalam medan magnet 2000 T, sudut30^◦. Hitung gaya.

F =qvBsinα = (1,6×10⁻¹⁹)·6000·2000·0,5 = 9,6×10⁻¹³N

Example 1.3. Dua kawat sejajar berarus 5 A dan 3 A, jarak 0,2 m. Hitung gaya per satuan panjang.

F/l= µ0I1I2

2πa = (4π×10⁻⁷)·5·3

2π·0,2 = 1,5×10⁻⁵N/m

Chapter 2

Hukum Biot-Savart

Definition 2.1(Hukum Biot-Savart). Hukum ini menghitung medan magnet akibat arus listrik pada segmen penghantar.

2.1 Pengertian

Ditemukan oleh Jean-Baptiste Biot dan Félix Savart (1820), hukum ini dasar mag- netostatika, menghitung vektor medan magnet di setiap titik.

2.2 Rumus

dB= µ₀ 4π

Idl׈r r² Keterangan:

• dB: Medan magnet (T)

• µ0: Permeabilitas vakum (4π×10⁻⁷ T·m/A)

• I: Arus (A)

• dl: Elemen panjang (m)

• ˆr: Vektor satuan

• r: Jarak (m)

2.3 Penerapan

• Desain koil dan solenoida.

• Motor listrik, generator, transformator.

• Pengukuran medan magnet perangkat elektronik.

8 CHAPTER 2. HUKUM BIOT-SAVART

2.4 Contoh Soal

Example 2.1. Kawat lurus berarus 5 A. Hitung medan magnet pada jarak 2 cm.

B = µ₀I

2πr = (4π×10⁻⁷)·5

2π·0,02 = 5×10⁻⁵T

Chapter 3

Medan Magnet & Hukum Ampere

3.1 Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet atau konduktor berarus, digam- barkan dengan garis-garis gaya dari kutub utara ke selatan.

3.2 Rumus Medan Magnet

Kawat lurus:

B = µ₀I 2πr Solenoida:

B =µ₀nI Toroida:

B = µ₀N I 2πr

3.3 Hukum Ampere

I

B⃗ ·d⃗l=µ₀ΣI

Menghubungkan medan magnet dengan arus pada lintasan tertutup.

3.4 Contoh Soal

Example 3.1. Solenoida 500 lilitan/m, arus 3 A. Hitung medan magnet.

B =µ₀nI = (4π×10⁻⁷)·500·3≈1,88×10⁻³T

10 CHAPTER 3. MEDAN MAGNET & HUKUM AMPERE

Chapter 4

Hukum Gauss dalam Ketenagalistrikan

Definition 4.1(Hukum Gauss). Hukum Gauss menghubungkan fluks listrik melalui permukaan tertutup dengan muatan di dalamnya.

4.1 Rumus

Φ = Q ε₀ Keterangan:

• Φ: Fluks listrik

• Q: Muatan (C)

• ε₀: Permitivitas vakum (8,85×10⁻¹²C²/N·m²)

4.2 Contoh Soal

Example 4.1. Medan listrik 2000 N/C melalui bidang 10 m² tegak lurus. Hitung fluks.

Φ = EA= 2000·10 = 2×10⁴N·m²/C

12 CHAPTER 4. HUKUM GAUSS DALAM KETENAGALISTRIKAN

Chapter 5

Sifat Magnetik Bahan

5.1 Pengertian Magnet

Magnet menarik benda tertentu, memiliki kutub utara dan selatan, menghasilkan medan magnet.

5.2 Jenis Bahan

• Feromagnetik: Besi, nikel (ditarik kuat).

• Paramagnetik: Aluminium (ditarik lemah).

• Diamagnetik: Emas, seng (menolak magnet).

5.3 Bentuk Magnet

• Batang, silinder, jarum, U, cincin, keping.

5.4 Contoh Soal

Example 5.1. Solenoida 300 lilitan, panjang 30 cm, arus 2 A. Hitung induksi magnet.

B = µ₀N I

L = (4π×10⁻⁷)·300·2

0,3 ≈2,51×10⁻³T

14 CHAPTER 5. SIFAT MAGNETIK BAHAN

Daftar Pustaka

1. Akupintar.id. Magnet: Pengertian, Sifat, Jenis, dan Bentuk Magnet.

2. Efendi, R. Hukum Biot-Savart. Universitas Pendidikan Indonesia.

3. Gramedia.com. Gaya Lorentz: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal.

4. Gramedia.com. Contoh Soal Medan Magnet.

5. Hiperfisika. Konsep Elektromagnetisme.

6. Pijarbelajar.id. Medan Magnet: Pengertian, Rumus, dan Contoh Penerapan- nya.

7. Phys.libretexts.org. Fisika: Elektromagnetisme.

8. Ruangguru.com. Pengertian Magnet dan Bentuknya.

9. Syaiflash.com. Soal dan Pembahasan Medan Magnet.

10. Wikipedia Indonesia. Hukum Ampere.

11. Zenius.net. Hukum Gauss: Pengertian, Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal.

16 CHAPTER 5. SIFAT MAGNETIK BAHAN

Bahan Ajar Elektromagnetika

Pendidikan Fisika

Ardiyansa

240204602023

Makassar, 8 Mei 2025