PPT MEDAN MAGNET DAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK.ppt

Berisi tentang pengertian medan magnet, rumus medan magnet, induksi elektromagnetik

1. MEDAN MAGNET
DAN INDUKSI
ELEKTROMAGNETIK
SN
FISIKA

2. AdaptifHal.: 2 Isi dengan Judul Halaman Terkait
MEDAN MAGNETIK
SN
S N
Medan magnet merupakan daerah di sekitar magnet yang
mendapat pengaruh dari magnet tersebut. Medan magnet
biasanya dinyatakan dengan garis-garis khayal yang disebut
garis medan magnet atau garis gaya magnet. Garis-garis ini
mempunyai arah yang keluar dari kutub utara magnet dan
masuk ke kutub selatan magnet seperti ditunjukkan gambar di
bawah ini.

3. AdaptifHal.: 3 Isi dengan Judul Halaman Terkait
MEDAN MAGNETIK
SILAHKAN KLIK SINIS N
Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada
magnet batang mempengarui jarum kompas.

4. AdaptifHal.: 4 Isi dengan Judul Halaman Terkait
MEDAN MAGNETIK
a.Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan
(bersilangan).
b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan
masuk ke kutub selatan serta membentuk kurva tertutup.
c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka
medan magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-
garis medan magnet pada suatu tempat renggang, maka medan
magnet pada tempat tersebut lemah.
Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :

5. Adaptif
INDUKSI MAGNETIK
TUJUAN PEMBELAJARAN :
MENENTUKAN MEDAN MAGNET
INDUKSI DI SEKITAR ARUS LISTRIK
Hal.: 5 Isi dengan Judul Halaman Terkait

6. AdaptifHal.: 6 Isi dengan Judul Halaman Terkait
INDUKSI MAGNETIK
S
U
S
U
S
U
Hasil percobaan Oersted
Pada dasarnya, sumber magnet tidak
hanya berupa magnet permanen,
tetapi dapat juga berupa
elektromagnet, yaitu magnet yang
dihasilkan oleh arus listrik atau
muatan-muatan listrik yang bergerak.
Induksi magnetik sering didefinisikan
sebagai timbulnya medan magnetik
akibat arus listrik yang mengalir
dalam suatu penghantar
(elektromagnet). Oersted menemukan
bahwa arus listrik menghasilkan
medan magnetik.

7. AdaptifHal.: 7 Isi dengan Judul Halaman Terkait
HUKUM BIOT-SAVART
r
I
B
o


2

P
Keterangan:
B = induksi magnet (T)

o = permeabilitas ruang hampa
(4 x 10
-7
Wb/Am)
I = arus listrik (A)
r = jari-jari lintasan lingkaran (m)
Bila terdapat arus listrik yang mengalir dalam kawat lurus, maka besarnya
medan magnet yang ada pada titik P di samping kawat tersebut sebesar:

8. AdaptifHal.: 8 Isi dengan Judul Halaman Terkait
HUKUM BIOT-SAVART
Keterangan:
N = jumlah lilitan
r = jari-jari kawat (m)
N
r
I
B
o
O
2


r
I
B
o
O
2


Bila kawatnya berbentuk lingkaran maka induksi
magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan
berikut:
Jika terdapat N lilitan kawat
melingkar, maka persamaan-
nya menjadi.
O
r

9. AdaptifHal.: 9 Isi dengan Judul Halaman Terkait
HUKUM BIOT- SAVART
Sementara itu, induksi magnet pada
titik S sebagai berikut:
2
a2
sinrI
B
o
S
Keterangan:
a = jarak antara titik p dengan titik s (m)
r = jari-jari kawat ( m )
= sudut antara SP dengan SO
S
O r
a

P

10. AdaptifHal.: 10 Isi dengan Judul Halaman Terkait
INDUKSI MAGNET PADA
SOLENOIDA
N
l
i
B
o
2


N
l
i
B
o

Induksi magnet di tengah-tengah
solenoid dapat ditentukan dengan
persamaan sebagai berikut:
Induksi magnet di kedua ujung
solenoida sebagai berikut.
Keterangan:
i = arus listrik ( A )
l = panjang solenoida ( m )
N = jumlah lilitan
Source: www.societyofrobots.com

11. AdaptifHal.: 11 Isi dengan Judul Halaman Terkait
INDUKSI MAGNET PADA
TOROIDA
r
B
N
r
I
B
o


2

Induksi magnet pada toroida dapat
ditentukan dengan persamaan sebagai
berikut:
Keterangan:
r = jari-jari toroida ( m )
l = arus listrik ( A )
N = jumlah lilitan
Source: http://rocky.digikey.com

12. AdaptifHal.: 12 Isi dengan Judul Halaman Terkait
INDUKSI MAGNETIK
Contoh Soal
Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat
lurus yang berarus 3A?
Penyelesaian

o = 4  x 10
7
Tm/A
I = 3 A
r = 5 cm = 0.05 m
B = …?
T
m
A
A
Tm
r
I
B
o
5
7
102,1
)05,0(2
)3)(104(
2








Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 10
5
T.

13. AdaptifHal.: 13 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GAYA LORENTZ (GAYA MAGNET)
Jika kawat panjang l
dialiri arus listrik I
berada dalam medan
magnet B, maka kawat
tersebut akan
mengalami gaya
Lorentz atau gaya
magnet yang arahnya
dapat ditentukan
dengan aturan tangan
kanan.
Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik
NS

14. AdaptifHal.: 14 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GAYA LORENTZ
Ibu jari menyatakan arah arus
listrik, jari telunjuk menyatakan
arah induksi (medan) magnet
dan jari tengah menyatakan
arah gaya Lorentz.
Keterangan:
F
L= gaya lorentz (N)
B = induksi magnet (T)
 = sudut antara B dan I
I = arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)
sinlIBF
L
Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg

15. AdaptifHal.: 15 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GAYA LORENTZ
Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik
r
X
F
1F
2
B
2
B
1
I
1 I
2
XX
F
2F
1
B
1
B
2
I
2I
1
r
l
r
II
FF
o


2
21
21 
Keterangan:
r = jarak kedua kawat (m)
I = arus listrik (A)
l = panjang kawat (m)

16. AdaptifHal.: 16 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GAYA LORENTZ
Gaya lorentz pada muatan bergerak
Keterangan:
B = induksi magnet (T)
 = sudut antara B dan v
q = muatan listrik (C)
v = kecepatan partikel (m/s)
Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka
muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya
dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
sinvqBF
L
+
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
v
F
L
B
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
-
v
F
L
B
Muatan positif Muatan negatif

17. AdaptifHal.: 17 Isi dengan Judul Halaman Terkait
Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya
Lorentz pada partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel
bergerak lurus, tetapi jika arah v tegak lurus terhadap induksi
magnet B maka, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah
F
L
= Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R. Jadi besar
gaya Lorentz F
L sama dengan gaya sentripetal F
S.
R
vm
vqB
FF
SL
2


v
Brq
m
Bq
vm
r


Sehingga, Keterangan:
r = jari-jari lintasan (m)
m = massa partikel (kg)
q = muatan partikel (C)
v = kecepatan (m/s)
B = induksi magnet (T)

18. Adaptif
SOAL !
1. Sebuah kawat dengan panjang 2 m
berarus listrik 10 A. Jika kawat
diletakkan dalam medan magnet 0,01 T
yang arahnya membentuk sudut 30
o

terhadap arah arus, maka hitunglah
besar gaya Lorentz (gaya magnet) yang
dialami kawat !
Hal.: 18 Isi dengan Judul Halaman Terkait

19. Adaptif
SOAL
2. Dua kawat sejajar mengalirkan arus
listrik dengan besar i
1
= 2A dan i
2
= 5A.
Diketahui bahwa jarak antara kedua
kawat 5 cm. Hitung besarnya gaya
Lorentz pada tiap satuan panjang
masing-masing kawat ! ( μ
o = 4π x 10
-7

Wb/Am)
Hal.: 19 Isi dengan Judul Halaman Terkait

20. Adaptif
SOAL
3. Suatu partikel bergerak dalam
medan magnet dengan lintasan
berbentuk lingkaran yang berjari-jari 4
cm. Kecepatan partikel tersebut 10
6

m/s dan induksi magnet 0,2 T. Hitung
besarnya muatan partikel tersebut jika
massa partikel 3, 84 x 10
-26
kg !
Hal.: 20 Isi dengan Judul Halaman Terkait

21. Adaptif
SOAL
4. Hitunglah jari-jari lintasan lingkaran
ketika electron bergerak dengan
kecepatan 6 x 10
7
m/s di dalam
pengaruh medan magnet 0,5 T !
(massa electron 9,1 x 10
-31
kg,
muatan electron -1,6 x 10
-19
C)
Hal.: 21 Isi dengan Judul Halaman Terkait

22. AdaptifHal.: 22 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GAYA LORENTZ
Seutas kawat mempunyai panjang 2 meter dialiri arus listrik sebe-
sar 50 A. Jika kawat tersebut mengalami gaya magnet sebesar 1,5
N dalam medan magnet yang serba sama dengan B = 0,03 T, maka
tentukan sudut antara B dan I?
Contoh
Penyelesaian
F
L = 1,5 N
B = 0.03 T
I = 50 A
l = 2 m
 = …? o
L
mATN
IBF
30
)5,0(sin
5,0
3
5,1
sin
sin)2)(50)(03,0(5,1
sin
1










Jadi, sudut antara B dan I adalah 30
o
.

23. AdaptifHal.: 23 Isi dengan Judul Halaman Terkait
SIFAT KEMAGNETAN BAHAN
Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-
dan magnet, maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi
bahan diamagnetik, bahan paramagnetik dan bahan ferro
magnetik.
Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak
oleh medan magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.
Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik
dengan gaya yang sangat lemah dalam medan magnet,
contohnya adalah alumunium, magnesium, dll.
Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan
kuat dalam medan magnet.

24. Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Hal.: 24 Isi dengan Judul Halaman Terkait

25. Adaptif
•Pernahkah kalian melihat
mesin genset (generator)
•Bagaimana mesin genset
dapat menghasilkan energi
listrik ??
•Pernahkah kalian melihat
transformator ?
Hal.: 25 Isi dengan Judul Halaman Terkait

26. Adaptif
TUJUAN PEMBELAJARAN :
1.Menganalisis induksi elektromegnetik
2.Memahami GGL Induksi
3.Menganalisis Fluks Magnetik
4.Memahami Hukum Faraday dan
Hukum Lenz
5.Penerapan induksi elektromagnetik
dalam kehidupan sehari-hari
Hal.: 26 Isi dengan Judul Halaman Terkait

27. Adaptif
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Induksi elektromagnetik adalah
gejala timbulnya gaya gerak listrik di
dalam suatu konduktor bila terdapat
perubahan fluks magnetik pada
konduktor tersebut
Hal.: 27 Isi dengan Judul Halaman Terkait

28. Adaptif
GGL INDUKSI
Fluks magnetik adalah banyaknya
garis medan magnet yang melewati
suatu luasan
Hal.: 28 Isi dengan Judul Halaman Terkait
Fluks magnetik
 cosBA

N
B
A
Keterangan:
 = fluks magnetik (Wb)
B = induksi magnet (T)
A = luas permukaan (m
2
)
 = sudut antara B dengan garis normal bidang

29. AdaptifHal.: 29 Isi dengan Judul Halaman Terkait
Apabila medan magney
Apabila = 0 maka : 
BA
Faraday menemukan bahwa
perubahan Fluks magnetic yang
melalui suatu kumparan akan
menimbulkan GGL induksi . Makin
cepat perubahan fluks magnetic
terjadi, makin besar GGL yang
dinduksikan.

30. Adaptif
GGL INDUKSI
GGL INDUKSI ADALAH BEDA
POTENSIAL YANG DIHASILKAN
KETIKA KUMPARAN KONDUKTOR
MENERIMA MEDAN MAGNET YANG
BESARNYA BERUBAH-UBAH. GGL
INDUKSI SEBANDING DENGAN LAJU
PERUBAHAN FLUKS MAGNETIK.
Hal.: 30 Isi dengan Judul Halaman Terkait

31. AdaptifHal.: 31 Isi dengan Judul Halaman Terkait
t
N
ind





Keterangan:

ind = gaya gerak listrik induksi (volt)
 = perubahan fluks magnet (Wb)
N = jumlah lilitan
t = selang waktu (s)
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Source: www.radioelectronicschool.net
Hukum Faraday-Lenz

32. Adaptif
HUKUM FARADAY DAN LENZ
HUKUM FARADAY
GGL induksi yang timbul antara ujung-ujung
suatu kumparan penghantar berbanding
lurus dengan laju perubahan fluks magnetic
yang dilingkupi oleh kumparan penghantar
tersebut
HUKUM LENZ
Arus induksi yang dihasilkan oleh GGL induksi
bergerak ke arah sedemikian rupa sehingga
medan magnet yang dihasilkan arus tersebut
melawan perubahan fluks penyebabnya
Hal.: 32 Isi dengan Judul Halaman Terkait

33. AdaptifHal.: 33 Isi dengan Judul Halaman Terkait
Sebuah kumparan mempunyai 100 lilitan dan dalam waktu 0,01 s
menimbulkan perubahan fluk magnetik sebesar 10
-4
Wb, hitung
gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumparan?
Contoh
Penyelesaian
Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujung-
ujung kumparan adalah 1 volt.
N = 100
 = 10
-4
Wb
t = 0,01 s

ind = …..?
volt
s
Wb
t
N
ind
1
01,0
10
100
4

















34. AdaptifHal.: 34 Isi dengan Judul Halaman Terkait
INDUKTANSI
t
I
L
i



Induktansi adalah efek dari medan magnet yang terbentuk di
sekitar konduktor pembawa arus yang sifatnya menahan
perubahan arus. Induktansi bergantung pada ukuran dan
bentuk konduktor tertentu, jumlah lilitannya pada kumparan
dan jenis material di sekitar konduktor.
Keterangan:

ind = gaya gerak listrik induksi diri (volt)
I = perubahan arus listrik (A)
L = induktansi diri (H), H = henry
t = selang waktu (s)
I
N
L



35. Adaptif
LATIHAN SOAL
1. Sebuah magnet digerakkan menjauhi
kumparan yang mempunyai 200 lilitan.
Fluks magnetic yang dilingkupi
kumparan berkurang dari 16 x 10
-5
Wb
menjadi 8 x 10
-5
Wb dalam waktu 0,10
sekon. Hitunglah ggl induksi yang
terjadi di ujung kumparan !
Hal.: 35 Isi dengan Judul Halaman Terkait

36. Adaptif
2. Suatu bidang memiliki luas 200 cm
2

dan ditembus oleh medan magnet yang
memiliki kerapatan garis 5 x 10
-2
T
bersudut 30
o
. Hitunglah besar fluks
magnetiknya !
Hal.: 36 Isi dengan Judul Halaman Terkait

37. Adaptif
PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
1.GENERATOR LISTRIK
Generator adalah alat untuk mengubah
energi gerak (mekanik) menjadi
energi listrik. Generator listrik
digunakan pada pembangkit listrik
untuk menghasilkan energi listrik.
Contoh sumber energi gerak dari
generator yaitu dari energi alternatif
seperti : energi angin, energi air,
energi panas bumi
Hal.: 37 Isi dengan Judul Halaman Terkait

38. Adaptif
Generator dibedakan menjadi dua, yaitu:
Generator AC
Generator AC (Alternating Current) atau
alternator dapat menghasilkan arus listrik
bolak-balik dengan cara menggunakan cincin
ganda.
Generator DC
Generator DC dapat menghasilkan arus listrik
searah dengan cara menggunakan komutator
(cincin belah).
Hal.: 38 Isi dengan Judul Halaman Terkait

39. AdaptifHal.: 39 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GENERATOR LISTRIK
 sinBNA
ind
Keterangan:
= ggl induksi pada generator (Volt)
N = jumlah lilitan
B = induksi magnet (T)
A = luas bidang kumparan (m
2
)
 = kecepatan sudut (rad/s)

Source: http://members.shaw.ca/len92/acdc_inside_generator.gif
ind


40. AdaptifHal.: 40 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GENERATOR LISTRIK
1. Cincin ganda
2. Kumparan
3. Rangkaian luar
4. Sikat
5. Rotor luar
Source: http://www.ncert.nic.in/html
1
2
3
4
5
Skema generator AC

41. AdaptifHal.: 41 Isi dengan Judul Halaman Terkait
GENERATOR LISTRIK
1
1. sikat
2. pelindung
3. Komutator (cincin belah)
2
3
Skema generator DC

42. Adaptif
TRANSFORMATOR
Adalah alat elektronik yang berfungsi
untuk menaikkan atau menurunkan
tegangan listrik AC (arus bolak balik)
Transformator dibagi menjadi 2 yaitu
a. Transformator step up
b. Transformator step down
Hal.: 42 Isi dengan Judul Halaman Terkait

43. Adaptif
Trafo step up
-N
s > N
p
-V
s > V
p
-I
s
<

I
p
Trafo Step down
-N
s < N
p
-V
s <V
p
-I
s > I
p
Hal.: 43 Isi dengan Judul Halaman Terkait

44. AdaptifHal.: 44 Isi dengan Judul Halaman Terkait
TRANSFORMATOR
Keterangan:
V
p = tegangan primer (volt)
V
s = tegangan sekunder (volt)
N
p = jumlah lilitan primer
N
s = jumlah lilitan sekunder
I
p
= arus listrik primer (A)
I
s
= arus listrik sekunder (A)

45. AdaptifHal.: 45 Isi dengan Judul Halaman Terkait
TRANSFORMATOR
%100x
P
P
p
s

Efisiensi transformator
Keterangan :
 = efisiensi transformator (%)
P
p
= daya primer (watt)
P
s = daya sekunder (watt)
%100x
IV
IV
pp
ss

%100x
W
W
p
s


46. Adaptif
CONTOH SOAL
1.Sebuah transformator mempunyai
kumparan primer dan sekunder dengan
jumlah lilitan masing-masing 500 dan
5000, dihubungkan dengan jaringan
bertegangan arus bolak-balik 220 V.
Berapakah tegangan keluarannya ?
2.Pada sebuah transformator terdapat
kumparan primer yang mempunyai 1200
lilitan dan kumparan sekunder yang
mempunyai 1000 lilitan. Jika arus primer 4
A, maka berapakah kuat arus sekunder ?
Hal.: 46 Isi dengan Judul Halaman Terkait

47. Adaptif
3. Sebuah trafo tegangan primer dan
sekundernya 220 V dan 55 V. Apabila kuat
arus primer 0,5 A dan kuat arus sekunder
1,5 A, berapakah efisiensi trafo?
Hal.: 47 Isi dengan Judul Halaman Terkait

48. Adaptif
TUGAS !
1.Sebuah transformator memiliki 500 lilitan
pada lilitan primer dan 100 lilitan pada
lilitan sekunder. Jika tegangan input
(primer) adalah 220V, hitung tegangan
output (sekunder) transformator tersebut.
2.Sebuah transformator step-up (penambah
tegangan) memiliki rasio jumlah lilitan
primer dan sekunder 1:4. Jika tegangan
input adalah 110V, berapakah tegangan
output pada lilitan sekunder?
Hal.: 48 Isi dengan Judul Halaman Terkait

49. Adaptif
3. Transformator step-down (penurun
tegangan) digunakan untuk menurunkan
tegangan dari 240V menjadi 24V. Jika
terdapat 600 lilitan pada lilitan primer,
berapa jumlah lilitan pada lilitan sekunder?
4. Sebuah trafo arus primer dan
sekundernya masing-masing 0,8 A dan 0,5
A. Jika jumlah lilitan primer dan sekunder
masing – masing 100 dan 800. Mak,
berapakah efisiensi trafo?
Hal.: 49 Isi dengan Judul Halaman Terkait

50. AdaptifHal.: 50 Isi dengan Judul Halaman Terkait