Konsep Medan Magnet beserta 2 Contoh Soal

GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas tentang Medan Magnet. Apa sih itu Medan Magnet? Apa saja rumus fisika yang ada pada Medan Magnet? Lalu bagaimana menjawab soal-soal fisika terkait Medan Magnet? Untuk mengetahuinya, yuk simak penjelasan berikut!

A. Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah ruang yang mengelilingi magnet di mana terdapat efek magnetik disekitar ruang tersebut. Jadi, medan magnet adalah daerah atau ruang disekitar magnet yang masih mengalami gaya magnet.

Apabila benda logam diletakkan pada medan magnet maka logam tersebut akan tertarik ke arah magnet, namun jika tidak tertarik atau tidak memiliki efek maka daerah tersebut bukan area medan magnet.

Magnet sendiri merupakan suatu benda yang memiliki kemampuan untuk menarik benda logam yang ada di sekitarnya. Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub selatan dan kutub utara.

Secara garis besar magnet terdiri atas dua jenis, yakni magnet permanen dan magnet sementara. Magnet permanen merupakan magnet yang memiliki sifat kemagnetan yang mampu bertahan sampai beberapa tahun, misalnya magnet keping lingkaran pada speaker.

Sedangkan magnet sementara merupakan magnet yang memiliki sifat kemagnetan yang bisa bertahan hanya sementara saja, seperti magnet yang terbuat dari besi yang dililiti kawat email yang memiliki aliran listrik.

B. Medan Magnet di Sekitar Kawat berarus

Pada tahun 1819 Hans Christian Oersted (1777 – 1851) seorang fisikawan berkebangsaan Denmark  Melakukan eksperimen yang cukup lama dan berhasil menemukan bahwa, ”Jika sebuah magnet jarum (kompas kecil) didekatkan pada suatu penghantar yang berarus listrik, magnet jarum akan menyimpang”. Hal ini menunjukkan bahwa di sekitar kawat berarus terdapat medan magnet.

Arah medan magnet di sekitar kawat berarus ditunjukkan dengan kaidah tangan kanan, yaitu sebagai berikut :

Apabila arah ibu jari menyatakan arah aliran arus listrik I, maka arah lipatan jari-jari yang lainnya menyatakan arah medan magnet B.

C. Hukum Bio-Savart

Hukum Bio-Savart dikemukakan oleh Jean Bastiste Biot dan Felix Savart. Mereka melakukan eksperimen tentang pengamatan medan magnet di suatu titik yang dipengaruhi oleh suatu kawat penghantar, yang dialiri arus listrik.

Secara sederhana, hukum Biot-Savart menyakatakan hubungan antara arus listrik yang mengalir pada suatu kawat penghantar dengan medan magnet yang muncul disekitar kawat tersebut.

Berdasarkan eksperimen tersebut, mereka menyimpulkan bawah bahwa besarnya kuat medan magnet B dipengaruhi oleh:

1. Medan magnet B berbanding lurus dengan kuat arus listrik I (B~I).
2. Medan magnet B berbanding lurus dengan panjang kawat dl (B~dl).
3. Medan magnet B berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik ke kawat penghantar (B~1/r²).
4. Medan magnet B sebanding dengan sinus sudut apit antara arah arus dengan garis hubung antara titik ke kawat penghantar (B~sin).

Secara matematis, pernyataan tersebut dapat ditulis:

Perhatikan gambar berikut!

D. Induksi Magnetik

Induksi magnetik adalah gejala timbulnya arus dan tegangan listrik akibat adanya perubahan medan magnet.

1. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Lurus Panjang Berarus Listrik

Untuk menghitung besarnya induksi magnetik di suatu titik yang terletak di sekitar kawat penghantar lurus dan panjang yang  beraliran arus sebesar I dapat dihitung dengan rumus:

2. Induksi Magnetik pada Sumbu Lingkaran Kawat Berarus Listrik

Untuk menghitung besarnya induksi magnetik di suatu titik yang terletak pada pusat dan berjarak a dari sumbu lingkaran kawat beraliran arus sebesar I dapat dihitung dengan rumus:

untuk kawat yang terdiri dari N lilitan, maka rumusnya adalah :

3. Induksi Magnetik di Solenoida

Solenoida adalah kumparan yang panjang di mana diameter kumparan lebih kecil dibandingkan dengan panjang kumparan, jarak antara lilitan yang satu dengan yang lainnya sangat rapat dan biasanya terdiri atas satu lapisan atau lebih.

Selonoida bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi energi gerak dengan memanfaatkan fenomena elektromagnetik. Maka dari cara kerjanya ini kita bisa tahu bahwa selonoid berfungsi atau sering diaplikasikan pada perangkat elektronika yang memerlukan otomasi fungsi mekanik.

Besarnya induksi magnetik pada titik yang terletak pada sumbu solenoida dinyatakan dengan persamaan :

Jika titik P di pusat solenoida maka rumusnya:

Namun, jika titik P di ujung solenoida, maka rumusnya rumusnya menjadi:

Dimana L adalah panjang salenoida.

4. Induksi Magnetik di Toroida

Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga membentuk lingkaran. Toroida dapat menghasilkan medan magnet yang lebih besar dari pada solenoida. Dan bentuknya yang melingkar membuatnya lebih hemat tempat.

Besarnya induksi magnetik di pusat sumbu toroida dirumuskan seperti persamaan berikut:

dimana r adalah jari-jari toroida

Contoh Soal

1. Seutas kawat memiliki arus 3 A, kawat tersebut berbentuk lingkaran dengan jari-jari sebesar 3 m. Besar induksi di titik pusat lingkaran tersebut adalah . . . . (µ_o = 4π x 10^-7 Wb/Am)

2. Sebuah salenoida memiliki panjang 30 cm dan terdiri atas 3.000 lilitan, dan dialiri arus listrik sebesar 10 A. Besar induksi magnet di pusat salenoida tersebut adalah . . . .

T

Demikianlah pembahasan kita terkait medan magnet. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Untuk memahami Fisika lebih dalam, yuk baca berbagai materi Fisika SMA pada halaman website ini dengan mengklik: Materi Fisika SMA