Ayunan Magnetik

Ayunan Magnetik 6.4 Tugas Pendahuluan 1. Apa yang dimaksud dengan gaya magnetik? 2. Bagaimana arah dari gaya magnetik yang timbul pada sebuah kawat berarus yang diletakan di dalam medan magnet? 3. Bagaimanakah besar gaya magnetik yang timbul pada suatu kawat berarus yang ditempatkan pada medan magnet, jika kuat arus listrik diperbesar? 4. Bagaimana besar gaya magnetik yang timbul pada kawat berarus yang diletakan di dalam medan magnet, jika panjang kawat di perbesar? 5. Apakah kawat yang memiliki luas penampang homogen dan heterogen akan menghasilkan gaya magnetik yang berbeda, jika kedua kawat tersebut dialiri oleh kuat arus dan ditempatkan dalam medan magnet yang sama? Jelaskan! 6. Bagaimana cara anda menentukan besar gaya magnetik untuk percobaan 1 dan 2? Apakah besar gaya magnetik yang dihasilkan dalam kedua percobaan tersebut sama? 6.5 Tugas Akhir 1. Berdasarkan data hasil percobaan yang telah anda peroleh dari percobaan 1 dan 2, bergantung pada apa sajakah gaya magnetik? 2. Berdasarkan data hasil percobaan 1 yang telah dilakukan buat grafik hubungan tan dan arus i, dan tentukan besar medan magnet B dan gaya magnetik F. 3. Berdasarkan data hasil percobaan 2 yang telah dilakukan buat grafik hubungan tan dan arus i, dan tentukan besar medan magnet B dan gaya magnetik F. 4. Bandingkan besarnya B dan F yang diperoleh dari percobaan 1 dan 2. Apakah terdapat perbedaan? Jelaskan! 30 7 Induksi Elektromagnetik 7.1 Tujuan 1. Dapat menjelaskan bagaimana Gaya Gerak Listrik (GGL) dapat terinduksi secara elektromagnetik dan menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhinya. 2. Dapat memahami bahwa induksi elektromagnetik terjadi bila fluks magnetik berubah terhadap waktu. 7.2 Dasar Teori Medan listrik dan medan magnet telah diketahui dihasilkan oleh muatan stasioner (diam) dan muatan bergerak (arus listrik). Kemudian diketahui pula bahwa medan listrik pada konduktor dapat menghasilkan medan magnet. Maka timbulah pertanyaan, apakah medan listrik juga dapat dihasilkan

dari medan magnet? Untuk menjawab hal ini, maka pada tahun 1931, Michael Faraday membuat sebuah percobaan sederhana, hasilnya adalah bahwa perubahan medan magnet terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik. Fenomena ini disebut induksi elektromagnetik. Hukum induksi Fraday dapat ditulis sebagai “ GGL induksi pada suatu lilitan adalah sebanding dengan rata-rata negatif perubahan fluks magnetik”. Secara matematis ditulis sebagai " = .. dB dt : (7.1)  Tanda negatif pada Persamaan (7.1) menunjukkan arah arus induksi ditentukan oleh Hukum Lenz sebagai berikut: “Arus induksi yang dihasilkan oleh medan magnet memiliki arah melawan perubahan fluks magnet yang menimbulkan arus induksi tersebut”. Untuk lilitan yang terdiri dari N loop diperoleh " = ..N dB dt ; (7.2) 31 7 Induksi Elektromagnetik dengan fluks magnetik pada permukaan, Gambar 7.1 B = ~B ~A = B A cos : (7.3) Gambar 7.1: Fluks magnetik Dari Persamaan (7.1) dan (7.3) diperoleh: " = .. d dt (B A cos ) = .. dB dt A cos .. B dB dt cos + B A sin d dt :(7.4) Dari Persamaan (7.4), terlihat bahwa GGL induksi dapat terjadi melalui tiga cara yaitu perubahan medan magnet, perubahaan luas kumparan yang dipengaruhi oleh medan magnet, serta perubahan sudut antara luas kumparan terhadap medan magnet. Induksi medan listrik karena adanya perubahan medan magnet di dalam bola seperti pada Gambar 7.2 dapat dirumuskan dari Hukum Faraday

sebagai Enc = ( r 2 dB dt ; r < R R2 2r dB dt ; r > R (7.5) 32 7.3 Metode Percobaan Gambar 7.2: Medan listrik dalam bola 7.3 Metode Percobaan 7.3.1 Alat dan Bahan 1. Multimeter digital 2. Kumparan dengan 500 dan 1000 lilitan 3. Magnet batang Al Ni Co 4. Catu daya 5. Inti-I 6. Kabel penghubung 7.3.2 Prosedur Percobaan Percobaan 1: GGL terinduksi oleh medan elektromagnetik 1. Susun rangkaian seperti Gambar 7.3. 2. Pasang kumparan 500 lilitan. 3. Fungsikan multimeter digital sebagai ammeter dengan batas ukur 200 A DC. 33 7 Induksi Elektromagnetik Gambar 7.3: Rangkaian alat percobaan 1 4. Sambil mengamati ammeter, gerakan batang magnet ke dalam kumparan. Catat hasil pengamatan Anda pada tabel data. 5. Sambil mengamati ammeter, gerakan batang magnet ke luar kumparan. Catat hasil pengamatan Anda pada tabel data. 6. Ulangi langkah 4 dan 5 untuk gerakan magnet yang lebih cepat. Catat hasil pengamatan Anda pada tabel data. 7. Ganti kumparan 500 lilitan dengan kumparan 1000 lilitan, kemudian ulangi langkah 4 sampai 6. Catat hasil pengamatan Anda pada tabel data. Percobaan 2: Induksi elektromagnetik terjadi bila fluks magnetik berubah terhadap waktu (DC) 1. Susun rangkaian seperti Gambar 7.4. 2. Pastikan catu daya mati dan pilih tegangan keluaran 6 V DC. 3. Fungsikan multimeter digital sebagai ammeter dengan batas ukur 200 A DC. 4. Tempatkan kumparan 500 lilitan dan 1000 lilitan sejajar satu sama lain seperti ditunjukkan Gambar 7.5. 5. Hubungkan kumparan 500 lilitan ke catu daya dan yang lainnya ke ammeter. 34 7.3 Metode Percobaan

Gambar 7.4: Rangkaian alat percobaan 2 6. Nyalakan catu daya. 7. Amati arus dan catat pada tabel data. 8. Masukka inti-I ke dalam kumparan. 9. Ulangi langkah 6 dan 7. Apabila arus melebihi batas ukur ammeter, pindahkan tombol pemilih ke batas ukur yang lebih besar. 10. Matikan catu daya. 11. Keluarkan inti-I dari dalam kumparan. Percobaan 3: Induksi elektromagnetik terjadi bila fluks magnetik berubah terhadap waktu (AC) 1. Susun rangkaian seperti Gambar 7.5. 2. Pilih keluaran catu daya 6 V AC 3. 3. Fungsikan multimeter digital sebagai ammeter dengan batas ukur 200 mA AC. 4. Nyalakan catu daya. 5. Amati arus yang ditunjukkan ammeter dan catat arus pada tabel data. 35