Materi Medan Magnet: Rumus, Contoh Soal dan Penjelasannya

medan magnet adalah
Ilustrasi oleh dribbble.com

Medan magnet adalah sebuah ilustrasi yang bertujuan untuk menggambarkan dan memvisualkan bagaimana gaya magnet terdistribusi di antara suatu benda bermagnet atau disekitar benda bermagnet itu sendiri.

Seperti yang kita sudah ketahui bahwa magnet memiliki dua kutub yang disebut kutub utara dan kutub selatan.

Jika suatu magnet didekatkan dengan magnet yang lain yang mana kutubnya berjenis sama maka kedua magnet tersebut akan mengalami tolak menolak.

Berbeda jika kedua magnet tersebut didekatkan dengan jenis kutub yang berbeda maka hasilnya akan mengalami saling tarik menarik.

Visualisasi Medan Magnet

Medan magnet dapat divisualisasikan dengan dua cara, yaitu:

  • Dideskripsikan secara matematik sebagai vektor. Setiap vektor pada setiap titik yang berbentuk panah tersebut memiliki arah dan besaran tergantung dari besar gaya magnetik pada titik tersebut.
medan magnet adalah
Vektor medan magnet pada sebuah magnet persegi panjang
  • Mengilustrasikan menggunakan garis. Setiap vektor disambungkan dengan sebuah garis yang tidak terputus dan banyaknya garis dapat dibuat sebanyak mungkin. Cara inilah yang paling sering dipakai untuk menggambarkan suatu medan magnet.
medan magnet adalah
Garis-garis medan magnet pada sebuah magnet persegi panjang

Karakteristik Garis Medan Magnet

Garis-garis medan magnet adalah memiliki karakteristik yang berguna untuk analisa, yaitu:

  • Setiap garis tidak pernah berpotongan satu sama lain
  • Garis akan makin semakin rapat pada wilayah dimana medan magnet semakin besar. Hal ini menandakan bahwa semakin rapat garis-garis medan magnet, maka semakin besar gaya magnetnya pada wilayah tersebut.
  • Garis-garis ini tidak bermulai atau berhenti dari manapun, akan tetapi garis-garis tersebut membentuk suatu lingkaran tertutup dan tetap menyambung di dalam material magnet.
  • Arah medan magnet direpresentasikan dengan panah pada garis-garisnya. Terkadang, tanda panah tidak digambar pada garis-garis medan magnet, akan tetapi medan magnet akan selalu memiliki arah dari kutub Utara (North) ke Selatan (South).
  • Garis-garis ini dapat divisualisasikan secara nyata. Cara yang paling sederhana adalah dengan menyebarkan bubuk pasir besi di sekitar magnet dan akan menghasilkan karakteristik yang sama seperti pada garis-garis medan magnet.
medan magnet adalah
Visualisasi secara nyata menggunakan bubuk pasir besi

Pengukuran dan Rumus Medan Magnet

Medan magnet adalah besaran vektor, sehingga terdapat dua aspek untuk mengukur medan magnet yaitu besarnya dan arahnya.

Untuk mengukur arahnya, kita dapat menggunakan kompas magnet. Jika kompas magnet diletakkan di sekitar medan magnet, maka arah jarum kompas akan mengikuti arah medan magnet di titik tersebut juga.

Baca juga:  Fungsi Tulang Pergelangan Tangan (LENGKAP dengan Gambar dan Penjelasannya)

Pada rumus medan magnet, besarnya medan magnet dituliskan dengan simbol B. Sesuai dengan sistem Internasional, besarnnya memiliki satuan dalam tesla (T) yang diambil dari nama Nikola Tesla.

Tesla didefinisikan sebagai seberapa besar gaya medan magnet. Contohnya, sebuah kulkas kecil memproduksi medan magnet sebesar 0,001 T.

Ada satu cara untuk membuat medan magnet tanpa menggunakan magnet, yaitu dengan mengalirkan arus listrik.

Ketika kita alirkan arus listrik melalui kabel (contohnya dengan menyambungkannya ke baterai), maka kita akan mendapat dua fenomena. Semakin besar arus yang mengalir pada kabel, maka akan semakin besar pula medan magnet yang dihasilkan. Demikian juga sebalilknya.

Sesuai dengan hukum Ampere, medan magnet banyak diterapkan dibanyak hal sehingga beberapa persamaannya sebagai berikut:

Rumus Besar Medan Magnet

B = μ I / 2 π r

Keterangan:

  • B = besar medan magnet (T)
  • μ = konstanta permeabilitas (4π 10-7 Tm/A)
  • I = arus listrik (A)
  • r = jarak dari kabel (m)

Rumus Besar Arus Listrik

I = B 2πr/ μ

Keterangan:

  • B = besar medan magnet (T)
  • μ = konstanta permeabilitas (4π 10-7 Tm/A)
  • I = arus listrik (A)
  • r = jarak dari kabel (m)

Menentukan Kutub Magnet dengan Tangan Kanan

Untuk mengetahui arahnya, kita dapat menggunakan prinsip tangan kanan. Ibu jari merupakan arah aliran listrik dan jari-jari lainnya menunjukkan arah medan magnet disekitar kabel.

rumus medan magnet adalah
rumus medan magnet adalah

Arah ibu jari mengarah ke atas menyatakan arah alur listrik dengan simbol i. Sedangkan arah empat jari-jari lainnya menyatakan arah medan megnet dengan simbol B. gambar di atas pada posisi horizontal dan vertical.

Contoh Soal Medan Magnet dan Penjelasannya

Soal 1

rumus medan magnet adalah

Seutas kawat dialiri arus listrik i = 4 A seperti gambar berikut !

Tentukan :

  • Kuat medan magnet di titik A
  • Kuat medan magnet di titik B
  • Arah medan magnet di titik A
  • Arah medan magnet di titik B

Pembahasan:

Diketahui

  • I = 4 A
  • rA = 2m
  • r= 1m

Penyelesaian

  • B = μ I / 2 π rA
  • = 4 π 10-7 4 / 2 π 2
  • = 4 10-7 T

Jadi medan magnet pada titik A adalah 4 10-7 T

  • B = μ I / 2 π rB
  • B = 4 π 10-7 4 / 2 π 1
  • B = 8 10-7 T

Jadi medan magnet pada titik B adalah 8 10-7 T

Pada soal yang menanyakan arah kita dapat menggunakan aturan tanga kanan, dimana ibu jari diasumsikan sebagai arus dan empat jari lainnya sebagai medan magnet dengan posisi menggenggam kawat di titik A.

Baca juga:  Mengenal 4 Organ Tubuh yang Mendukung Sistem Ekskresi (+Gambar)

Sehingga arah medan magnet pada titik A ialah ke luar atau mendekati pembaca.

Pada soal yang menanyakan arah kita dapat menggunakan aturan tanga kanan, dimana ibu jari diasumsikan sebagai arus dan empat jari lainnya sebagai medan magnet dengan posisi menggenggam kawat di titik B.

Sehingga arah medan magnet pada titik B ialah ke dalam atau menjauhi pembaca

Soal 2

Perhatikan gambar berikut ini!

rumus medan magnet adalah



Tentukan besar dan arah kuat medan magnet di titik P !

Pembahasan

Arus A akan menghasilkan medan magnet di titik P dengan arah masuk bidang, sementara arus B menghasilkan medan magnet dengan arah keluar bidang .

Arah sesuai Ba yaitu masuk bidang.

Soal 3

Perhatikan gambar diatas, sebuah kabel beralirkan arus listrik ditempatkan di dekat kompas magnet. Berapa besar arus listrik (dan arahnya) yang dibutuhkan untuk meniadakan medan magnet bumi terhadap kompas sehingga kompas menjadi tidak berfungsi?

Medan magnet bumi diasumsikan sebesar 

Pembahasan

Dengan menggunakan rumus medan magnet:

Dapat dicari besar arus listrik yaitu:

Diketahui bahwa jarak r dari kompas ke kabel sebesar 0,05 m. maka didapat:

Dengan menggunakan kaidah tangan kanan kita harus menempatkan ibu jari kita ke bawah agar jari-jari yang lain memiliki arah yang berlawanan dengan medan magnet kompas. Sehingga arah arus harus menembus menuju kertas/layar, menjauhi kita.

Soal 4

Kawat A dan B terpisah sejauh 1 m dan dialiri arus listrik berturut-turut 1 A dan 2 A dengan arah seperti ditunjukkan gambar di bawah.

Tentukan letak titik C dimana kuat medan magnetnya adalah NOL!

Pembahasan

medan magnet adalah

Agar kuat medan nol, kuat medan yang dihasilkan kawat A dan kawat B harus berlawanan arah dan sama besar. Posisi yang mungkin adalah di sebelah kiri kawat A atau di sebelah kanan kawat B. Mana yang harus di ambil, ambil titik yang lebih dekat ke kuat arus lebih kecil. Sehingga posisinya adalah disebelah kiri kawat A namakan saja jaraknya sebagai x.

Demikian penjelasan materi Medan Magnet dan Contoh Soalnya. Semoga bermanfaat.

Referensi:

About Muhammad Iir 48 Articles
Mahasiswa Fisika Universitas Diponegoro. Tertarik dengan segala hal baru di dunia ilmu pengetahuan.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*