SMAN 2 Cirebon

Laporan Praktikum Fisika

Medan Magnet
M. Reza Ramadhan

Salfany Try Nidya

Wulan Dwi Y

13
A. Tujuan Praktikum
1. Mengetahui hubungan antara medan magnet dengan arus listrik yang mengalir pada
kawat lurus dan kawat melingkar.
2. Mengetahui jarak antara kawat dengan titik tertentu (kompas terhadap medan magnet)

B. Alat dan Bahan

1. Kawat tembaga 1 meter
2. Dua buah baterai 1,5 V
3. Dua buah kompas
4. Gunting/tang
5. Amplas
6. Mistar

C. Dasar Teori
Medan magnetik adalah ruang disekitar magnet yang masih terpengaruh gaya magnetik.
Seperti pada gaya listrik, kita menganggap gaya magnetic tersebut dipindahkan oleh
sesuatu, yaitu medan magnetic. Muatan yang bergerak menghasilkan medan magnetic
dan medan ini selanjutnya, memberikan suatu gaya pada muatan bergerak lainnya.
Karena muatan bergerak menghasilkan arus listrik, interaksi magnetic dapat juga
dianggap sebagai interaksi diantara dua arus. Kuat dan arah medan magnetic dapat juga
dinyatakan oleh garis haya magnetik. Jumlah garis gaya persatuan penampang melintang
adalah ukuran medan magnetic.

Pada tahun 1820, seorang ilmuwan berkebangsaan Denmark, Hans Christian Oersted
(1777-1851) menemukan bahwa terjadi penyimpangan pada jarum kompas ketika
didekatkan pada jarum kompas ketika didekatkan pada kawat berarus listrik. Hal ini
menunjukan, arus di dalam sebuah kawat dapat menghasilkan efek-efek magnetic. Dapat
disimpulkan, bahwa disekitar arus listrik terdapat medan magnetic.

Hasil percobaan diperlihatkan pada Gambar 11.4. Gambar 11.4a. memperlihatkan posisi
jarum kompas ketika tidak dialiri arus, jarum kompas menunjuk arah utara. Selanjutnya
jarum kompas dialiri arus ke arah utara seperti diperlihatkan pada Gambar 11.3b,
akibatnya penunjukan jarum menyimpang ke arah timur. Apabila jarus kompas dialiri
arus ke arah selatan maka penunjukan jarum menyimpang ke arah barat (Gambar 11.3c).
 Gambar 11.3 Pengaruh arus listrik terhadap penunjukan arah jarum kompas

Hubungan antara besarnya arus listrik dan medan magnet di nyatakan oleh Biot Savart, yang
kemudian dikenal dengan Hukum Biot Savart.

Menurut teori ini, besar induksi magnet yang disebabkan oleh elemen arus adalah:

a. Berbanding lurus dengan arus listrik.

b. Berbanding lurus dengan panjang kawat.

c. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak titik yang diamati ke kawat.

d. Arah induksi magnetnya tegak lurus terhadap bidang yang melalui elemen arus.

Arah medan magnetik di sekitar kawat penghantar lurus berarus listrik dapat ditentukan dengan
kaidah tangan kanan. Jika arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I), maka arah keempat jari
yang lain menunjukkan arah medan magnetik (B). Kaidah tangan kanan ini juga dapat digunakan
untuk menemukan arah medan magnetik pada penghantar berbentuk lingkaran yang dialiri
listrik.
 Gambar: kaidah tangan kanan

Untuk mengetahui letak kutub utara dan kutub selatan yang terbentuk pada kumparan berarus
listrik, dapat dilakukan dengan cara:

1. Perhatikan arah listrik yang mengalir pada kumparan.

2. Ujung kumparan yang pertama kali mendapat arus listrik dijadikan sebagai pedoman
untuk menentukan letak kutub-kutub magnet.

3. Kemudian, genggam ujung kumparan yang pertama kali teraliri arus listrik dengan posisi
jari tangan kanan sesuai dengan letak kawan pada inti besi.

4. Apabila kawat itu berada di depan inti besi, letakkan telapak tangan menghadap ke
depan, kemudian genggam kumparan yang berinti besi.

5. Letak kutub utara magnet ditunjukkan oleh arah ibu jari, sedangkan arah sebaliknya
menunjukkan kutub selatan.

6. Jika kawat penghantar yang pertama kali teraliri arus listrik berada di belakang inti besi,
maka hadapkan telapak tangan ke belakang, kemudian genggam kumparan kawat itu.

7. Dengan cara yang sama kita dapat juga menentukan letak kutub utara, dan kutub selatan
magnet.
Ternyata penghantar berarus listrik yang ditempatkan dalam medan magnet juga mengalami
gaya magnet. Hal ini ditemukan pertama kali oleh Hendrik Antoon Lorentz. Gaya Lorentz terjadi
apabila kawat penghantar berarus listrik berada di dalam medan magnetik. Besar gaya Lorentz
bergantung pada besar medan magnetik, panjang penghantar, dan besar arus listrik yang mengalir
dalam kawat penghantar. Untuk arah aliran arus listrik tegak lurus terhadap arah medan magnet,
gaya Lorentz dapat dinyatakan dengan:

F=BxIxl

Keterangan:

F = gaya Lorentz pada kawat (N)

B = medan magnet (Tesla)

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)

Kemudian, pada tahun 1820 Biot mengemukakan perhitungan lebih lanjut tentang induksi
magnet oleh elemen arus. Elemen arus di sini dapat berupa penghantar lurus, penghantar
melingkar,solenoida dan toroida.

1. Induksi magnet oleh kawat lingkaran.

Pada sebuah kawat berarus melingkar akan ada induksi magnet yang arahnya seperti
diperlihatkan pada Gambar 11.7. Pada Gambar 11.7 tampak bahwa pada tepi kawat arah
induksinya melingkari kawat dan makin ke tengah radius lingkarannya semakin besar. Dari
Gambar 11.7 juga dapat disimpulkan bahwa makin besar radius kawat berarus maka radius arah
induksi magnet dipusat lingkaran juga semakin besar. Pembahasan berikut adalah akan
dihitung induksi magnetik oleh kawat berarus yang melingkar.

Ditinjau suatu kawat arus berbentuk lingkaran jari-jari R, akan dihitung rapat fluks
magnetik/induksi magnet suatu titik di sumbu lingkaran yang jaraknya dari pusat lingkaran x
(Gambar 11.8).
Kawat melingkar berarus menyebabkan induksi magnet dan dilukiskan seperti pada Gambar
11.8. Vektor dB adalah sebagian kecil dari induksi magnet B yang disebabkan oleh elemen kawat
ds yang arahnya tegak lurus dengan r dan ds. Bagian kecil induksi magnet dB diuraikan ke
sumbu lingkaran yaitu dBy dan ke arah tegak lurus sumbu dBx. Dengan pertimbangan simetri,
komponen total ke arah yang tegak lurus sumbu lingkaran ( kearah sumbu y) adalah 0. Hal ini
dikarenakan dalam arah sumbu y komponen-komponen saling meniadakan, sehingga yang ada
hanya komponen ke arah sumbu lingkaran. Medan magnet pada sumbu lingkaran kawat berarus
pada jarak x dari pusat lingkaran dan berjari-jari R adalah

Pada pusat lingkaran kawat berarus, berari x = 0,induksi magnetetnya adalah

Jika kawat lingkaran disusun sedemikian hingga berupa kumparan tipis (tebalnya jauh lebih kecil
dari x), besarnya induksi magnet pada sumbu kumparan

N = jumlah lilitan kumparan.

2. Induksi magnet oleh Solenoida.

Suatu solenoida dibayangkan sebagai suatu silinder yang dililiti kawat arus
berbentuk lingkaran, masing-masing lingkaran tegak lurus sumbu silinder, arah arus
pada solenoida seperti pada Gambar 11.9.
Solenoida dengan jumlah N, panjangnya l, jumlah lilitan pesatuan panjang n= N/ l.
Untuk solenoid yang panjang tak berhingga, maka induksi manet ditengah-tengah solenoid
sepanjang solenoid adalah

Induksi magnet oleh Toroida. Suatu toroida adalah bangun berbentuk seperti ban yang dililiti
dengan kawat sedemikian hingga tiap lilitan berbentuk lingkaran
seperti diperlihatkan dalam Gambar 11.10 Toroida dianggap seperti solenoida sangat panjang
yang dilengkungkan sehingga ujung-ujungnya berimpit, sehingga induksi magnet oleh toroida
dapat diperoleh dari rumus (11.10).

Medan magnet pada Toroida dapat dinyatakan sebagai

3. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Lurus Panjang

Berdasarkan hukum ampere, untuk medan magnetik di sekitar kawat lurus sangat panjang
yang mengandung arus seragam. Komponen medan magnet yang sejajar dengan lintasan
mempunyai nilai sebesar

D. Prosedur Kerja
1. Buang email pada ujung-ujung kawat dengan menggunakan amplas.
2. Bentangkan kawat membentang ujung utara-selatan.
3. Letakkan kawat pada samping kiri dan kanan kawat.
4. Hubungkan ujung kawat dengan baterai. Arus listrik mengalir dari selatan ke utara.
5. Amati penyimpangan arah kutub-kutub kompas.
6. Ubah jarak antara kawat dengan kompas menjadi lebih jauh. Amati simpangan kutub-
kutub kompas.
7. Mengapa jarum kompas menyimpang?
8. Ulang langkah 4 dan 5, tapi arah arus listrik mengalir ke utara ke selatan.
9. Letakkan dua kompas di atas dan bawah kompas.
10. Hubungkan ujung-ujung kawat dengan baterai. (arus listrik dari selatan)
11. Amati kemana gerakan kutub utara kompas yang diatas dan dibawah kawat.
12. Ulangi langkah 10, 11. Arah arus diubah dari utara.
13. Ubah posisi kawat menjadi vertikal. Letakkan kompas di sisi kawat. Beri arus dari
bawah. Amati kemana arah gerakan kompas sebelah kanan dan kiri kalian!
14. Ulangi langkah 13 tetapi arah arus diubah dari atas ke bawah.
15. Ulangi langkah percobaan 3-14 dengan menggunakan dua baterai.
16. Buat kawat melingkar dengan diameter 10 cm, tempatkan kompas di dalam (pusat)
lingkaran dan di luar lingkaran, kemana arah kutub utara kompas?
17. Ulangi langkah 16 dengan mengubah arah arus.
 18. Perkecil diameter sehingga menjadi setengahnya. Ulangi langkah 16 dan 17.
19. Catat semua hasil percobaan.

E. Penilitian
Kawat Horizontal (posisi kompas kiri dan kanan kawat)

Arah Arus dari Selatan Arah Arus dari Utara

 Kompas yang di kiri kawat akan  Kompas yang di kiri kawat akan
menyimpang sesuai arah jarum jam. menyimpang berlawanan arah
 Kompas yang di kanan kawat akan jarum jam.
menyimpang berlawanan dengan  Kompas yang di kanan kawat
arah jarum jam. akan menyimpang searah jarum
jam.
Kawat Horizontal (posisi kompas atas dan bawah kawat)

Arah Arus dari Selatan Arah Arus dari Utara

 Kompas yang di atas kawat akan  Kompas yang di atas kawat akan
menyimpang sesuai arah jarum jam. menyimpang berlawanan arah
 Kompas yang di bawah kawat akan jarum jam.
 menyimpang berlawanan dengan  Kompas yang di bawah kawat
arah jarum jam. akan menyimpang searah jarum
jam.

Kawat Vertikal

Arah Arus dari Atas Arah Arus dari Bawah

 Kompas yang di kiri kawat akan  Kompas yang di kiri kawat akan
menyimpang berlawanan arah jarum menyimpang sesuai arah jarum
jam. jam.
 Kompas yang di kanan kawat akan  Kompas yang di kanan kawat
menyimpang searah jarum jam. akan menyimpang berlawanan
dengan arah jarum jam.

Kawat Melingkar

Arah Arus Searah Jarum Jam Arah Arus Berlawanan Arah Jarum
jam

 Kompas yang di dalam kawat akan  Kompas yang di dalam kawat

menyimpang berlawanan dengan akan menyimpang sesuai arah
arah jarum jam. jarum jam.
  Kompas yang di luar kawat akan  Kompas yang di luar kawat akan
menyimpang searah jarum jam. menyimpang berlawanan dengan
arah jarum jam.

F. Pembahasan
a. Arah medan magnet sesuai dengan kaidah tangan kanan. Dimana arah jari-jari tangan
sesuai dengan arah medan magnet, dan arah ibu jari (jempol) sesuai dengan arah arus
listrik. Arah medan magnet dapat dilihat dari penyimpangan arah jarum kompas.
b. Jika kuat arus listrik ditambah dengan menggunakan dua buah baterai, maka besar
penyimpangan pada kompas akan semakin besar. Hal itu menunjukkan bahwa medan
magnet di sekitar arus listrik semakin besar.
c. Jarak menentukan kuat arus listrik. Jika jarak antara sebuah titik dengan arus listrik
diperbesar, maka besar penyimpangan pada kompas akan semakin kecil. Hal itu
menunjukkan bahwa medan magnet di sekitar arus listrik semakin kecil.

G. Kesimpulan
- Kuat medan magnet akan dipengaruhi oleh kuat arus listrik dan jarak.
- Semakin besar jarak maka medan magnet di suatu titik akan semakin kecil. Hal ini
berarti kuat medan magnet berbanding terbalik dengan jarak.
- Semakin besar kuat arus listrik, maka medan magnetnya akan semakin besar. Hal ini
berarti kuat medan magnet berbanding lurus dengan kuat arus listrik.

H. Daftar Pustaka
http://alljabbar.wordpress.com/2008/04/06/medan-magnet-disekitar-kawat-berarus/

http://fisika12.blogspot.com/2010/08/medan-magnet.html

http://id.wikipedia.org/wiki/medan_magnet

Rosyid, Muhammad Farchani dkk. 2008. Kajian Konsep Fisika 3. Solo: Platinum