Faktor apa yang mempengaruhi besar medan magnet kuat medan magnet pada kawat lurus dan kawat melingkar?

ilyassurya52 ilyassurya52

Jawaban:

Faktor-faktor yang mempengaruhi induksi medan magnet pada kawat lurus berarus adalah kuat arus dan jarak titik ke kawat berarus. Faktor-faktor yang mempengaruhi induksi medan magnet pada kawat melingkar berarus adalah kuat arus dan jari-jari lingkaran.

Bagaimana konsep medan magnet kawat lurus berarus? Sumber medan magnet timbul akibat gerak muatan. Oleh karena itu selain magnet alami, beberapa sistem ketika dialiri arus searah akan mengahasilkan medan magnet. Beberapa bentuk kawat yang dialiri arus listrik akan mempengaruhi besar medan magnet disekitarnya. Sehingga pada kesempatan kali ini, kita akan mengkaji mengenai beberapa sumber medan magnet akibat arus listrik seperti kawat lurus berarus, kawat melingkar berarus, solenoidan, dan toroida.

Kawat Lurus Berarus

Bayangkan kita mempunyai kawat lurus yang terhubung dengan sumber beda potensial. Kawat ini akan dialiri arus ketika beda potensial diaktifkan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kuat medan magnet disekitar kawat lurus adalah arus listrik, dan jarak titik ke kawat berarus. Perlu diingat bahwa menetukan arah medan magnet disekitar kawat dapat menggunakan aturan tangan kanan sebagai berikut:

Arahkan ibu jari tangan kanan searah arus kemudian arah empat jari tangan menuju titik yang ingin ditentukan arah medan magnet, arah telapak tangan menunjukkan arah medan magnet pada titik yang dituju empat jari.

Sekarang kita tinjau sebuah kawat berarus berhingga untuk menentukan medan magnet disekitar kawat tersebut [lihat gambar di bawah]. Menentukan kuat medan magnet ini secara formal dapat ditentukan oleh hukum Biot-Savart.

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan dengan hukum Biot-Savart dapat diperoleh persamaa di titik P yaitu sebagai berikut:

Dalam kasus khusus untuk kawat yang panjangnya tak berhingga nilai kedua sudut menjadi nol derajat, sehingga persamaan berubah menjadi:

Dimana B menunjukkan kuat medan magnet [T], i menunjukkan arus listrik [A], r jarak suatu titik ke kawat [m], dan µo= 4π x 10-7 Tm/A menunjukkan permeabilitas magnet dalam ruang.
Kaji-l: Suatu kawat panjang sekali dialiri arus sebesar 10 A. Suatu titik berada 5 cm disekitar kawat berarus tersebut dan merasakan intensitas medan magnet. Tentukalah besar kuat medan magnet di titik tersebut!

Jawab: 

Besaran yang diketahui.

Medan magnet pada jarak 5 cm dari kawat adalah

Latih-1: Suatu kawat panjang sekali dialiri arus sebesar 5 A. Suatu titik berada 20 cm disekitar kawat berarus tersebut dan merasakan intensitas medan magnet. Tentukalah besar kuat medan magnet di titik tersebut!

Kaji-2: Dua buah kawat a dan b seperti terlihat pada gambar di bawah ini berjarak 8 cm satu sama lain. Tiap kawat dialiri arus sebesar 20A dan titik P berada diantara kedua kawat yang berjarak 2 cm dari a.

Tentukanlah medan magnet akibat kedua kawat di titik a tersebut!

Jawab:

Besaran yang diketahui

Kawat mengahsilkan medan magnet masuk bidang dititik P, sebaliknya kawat b menghsilkan medan magnet dengan arah keluar bidang. Jadi resultan medan di titik P.

Latih-2: Dua buah kawat a dan b berjarak 10 cm satu sama lain. Tiap kawat dialiri arus sebesar 10A dengar arah arus pada kawat a ke bawah, titik P berada diantara kedua kawat berjarak 4 cm dari a. Tentukanlah besar medan magnet pada titik a akibat kedua kawat tersebut!

Kaji-3: Dua buah kawat yang diletakkan paralel pada bidang yang sama dan terpisah sejauh a. Titik P pada bidang yang sama dan terpisah pada jarak 2a kawat 1.

Jika arus pada kawat 1 adalah 4 A dan resultan medan magnet dititik P sama dengan nol, tentukanlah besar dan arah arus pada kawat dua!

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Karena dititik P resultan medan magnet nol maka medan magnet dari kawat 1 besarnya sama dengan dari kawat 2 dengan arah berlwanan. Jadi dititik P berlaku

Sesuai kaidah tangan kanan arahnya arus pada kawat 2 haruslah ke bawah.

Latih-3: Dua buah kawat yang diletakkan paralel pada bidang yang sama dan terpisah sejauh 4a. Titik P pada bidang yang sama dan terpisah pada jarak 2a kawat 1. Jika arus pada kawat 1 adalah 4 A dan resultan medan magnet dititik P sama dengan nol, tentukanlah besar dan arah arus pada kawat dua!

Kaji-4: Pada titik sudut persegi yang panjang sisinya 20 cm ditempatkan kawat tegak lurus terhadap bidang persegi. Pada tiap kawat mengalir arus sebesar 5A yang arahnya diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Tentukanlah resultan medan magnet di pusat persegi tersebut!

Jawab:

Besaran yang diketahui

Arah medan magnet oleh berbagai kawat di pusat persegi dapat digambarkan sebagai berikut.

Arah medan magnet oleh kawat 1 dan 3 sejajar sehingga besar medan magnetnya dapat dihitung sebagai berikut.

Arah medan magnet oleh kawat 2 dan 4 sejajar sehingga besar medan magnetnya dapat dihitung sebagai berikut.

Resultan medan magnet pada titik P

Latih-4: Pada titik sudut persegi yang panjang sisinya 40 cm ditempatkan kawat tegak lurus terhadap bidang persegi. Pada tiap kawat mengalir arus sebesar 10A yang arahnya diperlihatkan pada gambar di soal kaji no 4 di atas.

Squad, tahukah kamu ternyata kawat lurus dan kawat melingkar ketika diberi arus listrik akan menghasilkan besar medan magnet yang berbeda lho? Mengapa demikian? Hal ini karena adanya perbedaan arah arus dan arah medan magnet di sekitar kawat. Untuk lebih jelasnya kita simak pembahasan berikut, kuy!

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. Untuk lebih jelasnya simak gambar berikut:

 Sumber: slideshare.net 

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:

 Selanjutnya kita coba kerjakan contoh soal di bawah ini yuk, Squad!

1. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus sebesar 3 A. Tentukan besar medan magnet yang berjarak 3 cm dari kawat tersebut! [μ0 = 4 πx 10-7 Wb/Am]

Diketahui:

I = 3 A

r = 3 cm = 3 x 10-2 m

μ0 = 4 πx 10-7 Wb/Am

Ditanya: B ?

Jawab:

• Baca Juga: Pengertian Hukum Coulomb

 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 seperti pada gambar berikut:

Sumber: slideshare.net 

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. Besarnya kuat medan magnet pada kawat melingkar dapat dirumuskan seperti di bawah ini:

 Selanjutnya kita coba kerjakan contoh soal di bawah ini yuk, Squad!

1. Sebuah kawat melingkar dengan jari-jari 10 cm dialiri arus 4 A dengan banyaknya lilitan kawat 10 lilitan. Berapakah besar medan magnet pada kawat tersebut? [μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am]

Diketahui:

r = 10 cm = 10 x 10-2 = 10-3 m

I = 4 A

μ0 = 4π x 10-7 Wb/Am

Ditanya: B?

Jawab:

 

Oke Squad, sekarang kamu sudah paham kan cara menghitung besar medan magnet pada kawat lurus dan kawat melingkar? Kalau kamu masih punya contoh soal lain tentang materi ini tulis di kolom komentar ya. Jangan lupa belajar lebih menyenangkan dengan menggunakan ruangbelajar. Kamu bisa belajar melalui video animasi lengkap dengan contoh soal, pembahasan dan rangkumannya lho, Squad. Ayo gunakan sekarang!