Ringkasan Singkat
Video ini membahas tentang medan magnet, dimulai dari konsep dasar, cara pembentukan magnet, hingga perhitungan medan magnet di sekitar kawat berarus listrik menggunakan Hukum Biot-Savart dan Hukum Ampere. Video ini juga membahas tentang kaidah tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet dan memberikan contoh soal untuk memperjelas konsep yang telah dipelajari.
- Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet atau arus listrik di mana gaya magnet dapat dirasakan.
- Arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan.
- Besarnya medan magnet di sekitar kawat lurus panjang tak berhingga dihitung dengan rumus B = μ₀I / 2πa.
Pendahuluan Medan Magnet
Medan magnet adalah daerah atau ruang di sekitar magnet di mana magnet lain atau benda ferromagnetik mengalami gaya magnet. Medan magnet dapat dihasilkan oleh magnet permanen atau arus listrik (elektromagnetik). Medan magnet divisualisasikan dengan garis-garis gaya magnet yang arahnya dari kutub utara ke kutub selatan.
Cara Membuat Magnet
Terdapat dua jenis magnet, yaitu magnet alam dan magnet buatan. Magnet buatan dapat dibuat dengan beberapa cara, yaitu digosokkan, dialiri arus listrik, atau induksi. Video ini fokus pada kemagnetan yang dihasilkan oleh arus listrik (elektromagnetik).
Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik
Gejala elektromagnetik pertama kali ditemukan oleh Hans Christian Oersted, yang menemukan bahwa jarum kompas menyimpang di dekat kawat berarus listrik. Percobaan ini menunjukkan bahwa di sekitar kawat berarus terdapat medan magnet dengan garis-garis gaya magnet berupa lingkaran. Arah medan magnet bergantung pada arah arus listrik. Kaidah tangan kanan digunakan untuk menentukan arah garis gaya magnet, di mana ibu jari menunjukkan arah arus dan empat jari lainnya menunjukkan putaran garis gaya magnet.
Hukum Biot-Savart
Hukum Biot-Savart digunakan untuk menghitung besarnya medan magnet di sekitar kawat berarus. Medan magnet sebanding dengan kuat arus dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Untuk kawat lurus panjang tak berhingga, rumusnya adalah B = μ₀I / 2πa, di mana μ₀ adalah permeabilitas udara atau ruang hampa (4π × 10⁻⁷ Weber/Amperemeter), I adalah kuat arus (Ampere), dan a adalah jarak titik ke kawat (meter).
Hukum Ampere
Hukum Ampere juga dapat digunakan untuk menentukan besarnya induksi magnet di sekitar kawat berarus. Dengan mengintegralkan medan magnet di sepanjang lintasan tertutup, diperoleh rumus yang sama dengan Hukum Biot-Savart, yaitu B = μ₀I / 2πa.
Contoh Soal 1 (UN PTN 1995)
Soal ini membahas tentang dua kawat sejajar yang dialiri arus listrik dengan arah keluar bidang gambar. Untuk menentukan titik di mana kompas tidak terpengaruh medan magnet, cari titik di mana medan magnet totalnya nol. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan, medan magnet dari kedua kawat saling menghilangkan di titik tengah antara kedua kawat.
Contoh Soal 2
Soal ini membahas tentang kawat berarus listrik yang sejajar sumbu y negatif. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan, arah induksi magnetik di titik O adalah searah sumbu z positif.
Contoh Soal 3 (UN 2015)
Soal ini menanyakan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya induksi magnet pada kawat penghantar. Berdasarkan Hukum Biot-Savart dan Hukum Ampere, faktor yang mempengaruhi adalah arus yang mengalir dalam kawat dan permeabilitas ruang hampa.
Contoh Soal 4
Soal ini membahas tentang kawat berarus listrik dengan jarak 4 cm dari titik P. Dengan menggunakan rumus B = μ₀I / 2πa, diperoleh besarnya induksi magnet adalah 1 × 10⁻⁵ Tesla dengan arah masuk bidang kertas.
Contoh Soal 5 (UAN 1996)
Soal ini membahas tentang dua kawat sejajar yang dialiri arus listrik searah ke bawah. Untuk menentukan medan magnet di titik P yang terletak di antara kedua kawat, hitung medan magnet dari masing-masing kawat dan selisihkan karena arahnya berlawanan.
Contoh Soal 6 (UN 2010)
Soal ini membahas tentang dua kawat yang saling tegak lurus. Untuk menentukan induksi magnet di titik Q, hitung medan magnet dari masing-masing kawat dan jumlahkan karena arahnya sama (masuk bidang gambar).
Contoh Soal 7 (SPMB 2005)
Soal ini membahas tentang tiga kawat berarus listrik. Untuk menentukan induksi magnet di titik P, hitung medan magnet dari masing-masing kawat dan jumlahkan atau selisihkan sesuai arahnya (masuk atau keluar bidang gambar).
Contoh Soal 8 (Simak UI 2009)
Soal ini membahas tentang dua kawat sejajar yang dialiri arus berlawanan arah. Soal ini meminta untuk menentukan besar medan magnet di beberapa titik yang berbeda relatif terhadap kedua kawat.
Contoh Soal 9 (Simak UI)
Soal ini membahas tentang tiga kawat dengan arus I1, I2, dan I3. Medan magnet di titik P diketahui, dan soal meminta untuk menentukan besar dan arah arus pada kawat I3.
Contoh Soal 10
Soal ini membahas tentang dua kawat berarus dengan arah arus yang sama. Soal meminta untuk menentukan letak titik di mana induksi magnetnya bernilai nol dari kawat berarus 5 Ampere.
Contoh Soal 11
Soal ini membahas tentang dua kawat sejajar dengan arah arus yang berlawanan. Soal meminta untuk menentukan induksi magnet yang bernilai nol dari kawat berarus 2 Ampere.
Contoh Soal 12
Soal ini membahas tentang dua kawat panjang sejajar yang dialiri arus listrik pada arah yang sama. Soal meminta untuk menentukan kuat medan magnet pada jarak 6 cm dari kawat pertama dan 8 cm dari kawat kedua.
