Medan Magnet -

Medan magnet merupakan sebuah citra yg lazimkita gunakan untuk merepresentasikan bagaimana gaya magnet terdistribusi diantara suatu benda bermagnet atau disekitar benda bermagnet tersebut.

Seperti yg sudah kita ketahui bahwa magnet mempunyai dua kutub dimana kalau kita dekatkan dua buah magnet maka mampu terjadi gaya tarik-menawan ataupun gaya tolak-menolak tergantung kutub-kutub yg didekatkan. Selain itu, kita pula tahu bahwa gaya tarik-menawan atau tolak-menolak tersebut mempunyai batas jangkauan disekitar magnet tersebut yg tak mampu kita lihat. Medan magnet mampu mendeskripsikan bagaimana gaya yg tak terlihat tersebut disekitar magnet.

Lihat pula bahan yang lain:

Tekanan Hidrostatis

Hukum Kepler

Daftar Isi

Visualisasi Medan Magnet

Terdapat dua cara untuk menggambarkannya:

1. Dideskripsikan dengan-cara matematik sebagai vektor. Setiap vektor pada setiap titik yg berbentuk panah tersebut memiliki arah & besaran tergantung dr besar gaya magnetik pada titik tersebut.

Gambar. Vektor medan magnet pada sebuah magnet persegi panjang

2. Cara lain untuk mengilustrasikannya ialah dgn memakai garis. Setiap vektor disambungkan dgn suatu garis yg tak terputus & banyaknya garis mampu dibuat sebanyak mungkin. Cara inilah yg paling kerap dipakai untuk menggambarkan suatu medan magnet.

Gambar. Garis-garis medan magnet pada sebuah magnet persegi panjang

Garis-garis medan magnet memiliki karakteristik yg berkhasiat untuk analisa:

Setiap garis tak pernah berpotongan satu sama lain

Garis akan makin kian rapat pada kawasan dimana medan magnet semakin besar. Hal ini menandakan bahwa kian rapat garis-garis medan magnet, maka semakin besar gaya magnetnya pada wilayah tersebut.

Garis-garis ini tak bermulai atau berhenti dr manapun, akan tetapi garis-garis tersebut membentuk suatu lingkaran tertutup & tetap menyambung di dlm material magnet.

Arah medan magnet direpresentasikan dgn panah pada garis-garisnya. Terkadang, tanda panah tak digambar pada garis-garis medan magnet, akan tetapi medan magnet akan senantiasa mempunyai arah dr kutub Utara (North) ke Selatan (South).

Garis-garis ini dapat divisualisasikan dengan-cara kasatmata. Cara yg paling sederhana adalah dgn menyebarkan debu pasir besi di sekeliling magnet & akan menciptakan karakteristik yg sama mirip pada garis-garis medan magnet.

Gambar. Visualisasi dengan-cara nyata memakai bubuk pasir besi

Pengukuran & Rumus Medan Magnet

Karena medan magnet merupakan besaran vektor, maka terdapat dua aspek untuk mengukur medan magnet: besarnya & arahnya.

Untuk mengukur arahnya, kita mampu memakai kompas magnet. Jika kompas magnet ditaruh di sekeliling medan magnet, maka arah jarum kompas akan mengikuti arah medan magnet di titik tersebut.

Pada rumus medan magnet, besarnya medan magnet dituliskan dgn simbol B. Sesuai dgn tata cara Internasional, besarnnya mempunyai satuan dlm tesla (T) yg diambil dr nama Nikola Tesla. Tesla didefinisikan sebagai seberapa besar gaya medan magnet. Contohnya, suatu kulkas kecil memproduksi medan magnet sebesar 0,001 T.

Terdapat satu cara untuk menciptakan medan magnet tanpa memakai magnet, yakni dgn mengalirkan arus listrik.

Jika kita alirkan arus listrik lewat kabel (misalnya dgn menyambungkannya ke baterai), maka kita akan menerima dua fenomena. Semakin besar arus yg mengalir pada kabel, maka akan makin besar pula medan magnet yg dihasilkan. Demikian pula sebalilknya.

Sesuai dgn aturan Ampere, besar medan magnet yg dihasilkan mampu dijumlah dgn rumus:

$B = \frac \mu_0I 2 \pi r$

dimana I yaitu besar arus listrik, r jarak dr kabel, & $\mu_0$ merupakan konstanta permeabilitas ( $\mu_0 = 4 \pi \times 10^ -7 Tm/A$ ).

Untuk mengetahui arahnya, kita mampu memakai prinsip tangan kanan. Ibu jari merupakan arah pedoman listrik & jari-jari lainnya menunjukkan arah medan magnet disekitar kabel.

prinsip tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet

Gambar. Prinsip asisten untuk memilih arah medan magnet (B) berdasarkan arah arus listrik (I)

Contoh Soal Medan Magnet & Pembahasan

Contoh Soal 1

contoh soal medan magnet

Perhatikan gambar diatas, suatu kabel beralirkan arus listrik ditempatkan di bersahabat kompas magnet. Berapa besar arus listrik (dan arahnya) yg diharapkan untuk menghapus medan magnet bumi kepada kompas sehingga kompas menjadi tak berfungsi?

(Medan magnet bumi diasumsikan sebesar $5 \times 10^ -5 T$ ).

Pembahasan:

Dengan memakai rumus medan magnet:

$B = \frac \mu_0I 2 \pi r$

Dapat dicari besar arus listrik yakni:

$I = B \frac 2 \pi r \mu_0$

Diketahui bahwa jarak r dr kompas ke kabel sebesar 0,05 m. Maka didapar:

$I = (5 \times 10^ -5 T) \frac 2 \pi (0,05 m) (4 \pi \times 10^ -7 Tm/A)$

$I =12,5 A$

Dengan menggunakan kaidah asisten kita mesti menempatkan ibu jari kita ke bawah agar jari-jari yg lain mempunyai arah yg bertentangan dgn medan magnet kompas. Sehingga arah arus harus menembus menuju kertas/layar, menjauhi kita.

Contoh Soal 2

Bedasarkan soal sebelumnya, jika dimengerti bahwa arus yg mampu dialirkan lewat kabel hanya sebesar 1,25 Ampere. Berapa besar jarak r untuk tetap menghapus medan magnet bumi terhadap kompas?

Pembahasan:

Dengan menggunakan rumus medan magnet:

$B = \frac \mu_0I 2 \pi r$

Dapat dicari jarak r yakni:

$r = \frac \mu_0I 2 \pi B$

Dari persamaan diatas diketahui bahwa besar arus listrik I sebanding dgn jarak r. Sehingga jikalau arus listriknya diperkecil menjadi 1/10 (sepersepuluh) dr sebelumnya, maka besar jarak r pula mengecil 1/10 (sepersepuluh) dr besar sebelumnya.

Maka jarak r sebesar 0,005 m atau 5 mm.

Kontributor: Ibadurrahman, S.T.

Mahasiswa S2 Teknik Mesin FT UI

Materi yang lain: