Soal Magnetik di Sekitar Kawat Melingkar Berarus dan Pembahasan
Soal 1
Untuk kawat seperti pada gambar di bawah ini. Tentukan arah dan besar medan magnetik pada pusat kawat.
Jawab:
Dengan menggunakan aturan tangan kanan,
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian atas pada pusat kawat adalah
Batas = ½(μ0I1/2R) arah masuk bidang kertas
Batas = ½ (4π x 10-7)(8)/(2 x 0,05) = 1,6π x 10-5 T
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian bawah pada pusat kawat adalah
Bbawah = ½(μ0I2/2R) arah keluar bidang kertas
Bbawah = ½ (4π x 10-7)(3)/(2 x 0,05) = 1,2π x 10-6 T
Maka totak medan magnetik dipusat kawat melingkar tersebut adalah
B = Batas (masuk bidang kertas ) + Bbawah (keluar bidang kertas)
= 1,6π x 10-5 – 1,2π x 10-6
B = 1,48π x 10-5 T arah masuk bidang kertas
Soal 2
Temukan arah dan besar medan magnet pada titik P untuk sistem kabel yang ditunjukkan pada gambar.
Jawab:
Sistem kabel yang ditunjukkan pada Gambar terdiri dari dua lingkaran melingkar yang simetris: Loop 1 dan Loop 2 (lihat Gambar). Kemudian medan magnet total pada titik P adalah jumlah dari dua medan magnet: medan magnet karena Loop 1 dan medan magnet karena Loop 2.
Besarnya medan magnet di pusat lingkaran lingkaran dengan radius R diberikan oleh
B = μ0I/2R
Untuk Loop 1 jari-jarinya adalah (lihat Gambar) R = 15 cm = 0,15 m dan I = 10 A
Besarnya medan magnet B1 adalah
B = μ0I/2R1 = 4π x 10-7 x 10/(2 x 0,15) = 4,19 x 10-5 T
Untuk loop 2, jari-jarinya R2 = 10 cm = 0,1 m dan I = 10 A,
Dengan aturan tangan kanan, kita dapatkan bahwa arah kedua medan magnet masuk bidang kertas, maka medan magnetik total pada titik P adalah
BP = B1 + B2
= 4,19 x 10-5 T + 6,28 x 10-5 T
BP = 1,047 x 10-4 T arahnya masuk bidang kertas
Soal 2
Dua kawat berarus melingkar berjari berarus 6 cm di pasang sejajar pada jarak 8 cm satu sama lain. Arus I1 = I2 = 3 A mengalir melalui kawat pada arah yang sama. (a) Hitung kuat medan magnetik di pusat lingkaran salah satu kawat dan (b) hitung medan listrik pada sumbu di tengah-tengah kedua kumparan dan untuk masing-masing kumparan terdiri dari 100 lilitan.
Jawab:
(a) Kuat arus yang mengalir pada arah yang sama kuat medan magnetik di titik P akibat loop arus I1 adalah
BA = μ0I1R2/2r3 = μ0Ia2/2r3
Kuat medan titik P akibat loop arus I2 adalah
BB = μ0I1/2a = μ0I/2a
Dengan aturan tangan kanan untuk mengetahui arah medan magnetik pada titik P akibat kedua arus pada masing-masing kumparan kita dapatkan
BP = BA + BB = μ0Ia2/2r3 + μ0I/2a
BP = μ0I/2[a2/r3 + 1/a] atau
BP = 4π x 10-7 x 3/2[(1/0,06) + (0,062/0,13)]
BP = 1,22π x 10-5 T
Untuk kawat seperti pada gambar di bawah ini. Tentukan arah dan besar medan magnetik pada pusat kawat.
Dengan menggunakan aturan tangan kanan,
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian atas pada pusat kawat adalah
Batas = ½(μ0I1/2R) arah masuk bidang kertas
Batas = ½ (4π x 10-7)(8)/(2 x 0,05) = 1,6π x 10-5 T
Medan magnetik pada setengah lingkaran di bagian bawah pada pusat kawat adalah
Bbawah = ½(μ0I2/2R) arah keluar bidang kertas
Bbawah = ½ (4π x 10-7)(3)/(2 x 0,05) = 1,2π x 10-6 T
Maka totak medan magnetik dipusat kawat melingkar tersebut adalah
B = Batas (masuk bidang kertas ) + Bbawah (keluar bidang kertas)
= 1,6π x 10-5 – 1,2π x 10-6
B = 1,48π x 10-5 T arah masuk bidang kertas
Soal 2
Temukan arah dan besar medan magnet pada titik P untuk sistem kabel yang ditunjukkan pada gambar.
Sistem kabel yang ditunjukkan pada Gambar terdiri dari dua lingkaran melingkar yang simetris: Loop 1 dan Loop 2 (lihat Gambar). Kemudian medan magnet total pada titik P adalah jumlah dari dua medan magnet: medan magnet karena Loop 1 dan medan magnet karena Loop 2.
Besarnya medan magnet di pusat lingkaran lingkaran dengan radius R diberikan oleh
B = μ0I/2R
Untuk Loop 1 jari-jarinya adalah (lihat Gambar) R = 15 cm = 0,15 m dan I = 10 A
Besarnya medan magnet B1 adalah
B = μ0I/2R1 = 4π x 10-7 x 10/(2 x 0,15) = 4,19 x 10-5 T
Untuk loop 2, jari-jarinya R2 = 10 cm = 0,1 m dan I = 10 A,
Besar medan magnet B2 adalah
B = μ0I/2R2 = 4π x 10-7 x 10/(2 x 0,10) = 6,28 x 10-5 TDengan aturan tangan kanan, kita dapatkan bahwa arah kedua medan magnet masuk bidang kertas, maka medan magnetik total pada titik P adalah
BP = B1 + B2
= 4,19 x 10-5 T + 6,28 x 10-5 T
BP = 1,047 x 10-4 T arahnya masuk bidang kertas
Jawab:
(a) Kuat arus yang mengalir pada arah yang sama kuat medan magnetik di titik P akibat loop arus I1 adalah
BA = μ0I1R2/2r3 = μ0Ia2/2r3
Kuat medan titik P akibat loop arus I2 adalah
BB = μ0I1/2a = μ0I/2a
BP = BA + BB = μ0Ia2/2r3 + μ0I/2a
BP = μ0I/2[a2/r3 + 1/a] atau
BP = 4π x 10-7 x 3/2[(1/0,06) + (0,062/0,13)]
BP = 1,22π x 10-5 T
(b) Misalkan jari-jari kedua kumparan b. Kuat medan magnetik di titik Q yang terletak pada tengah-tengah sumbu loop:
B1 = μ0I1R2/2r3 = μ0Ib2/2r3
Kuat medan magnetik di titik Q yang terletak pada sumbu suatu kumparan yang terdiri dari N loop sama dengan NB1.
BN = Nμ0Ib2/2r3
Dengan menggunakan aturan tangan kanan kita lihat bahwa besarnya kuat medan magnetik akibat kedua kumparan arahnya sama dan besarnya juga sama kuat medan magnetik total di titik Q adalah
Btotal = 2Nμ0Ib2/2r3 = Nμ0Ib2/r3
r dicari dengan rumus
r = [62 + (4)2]1/2 = 2√13 cm
Btotal = 100 x 4π x 10-7 x 3 x (0,06)2/[(2√13)3]
Btotal = 3,62 x 10-9 T
Kuat medan magnetik di titik Q yang terletak pada sumbu suatu kumparan yang terdiri dari N loop sama dengan NB1.
BN = Nμ0Ib2/2r3
Dengan menggunakan aturan tangan kanan kita lihat bahwa besarnya kuat medan magnetik akibat kedua kumparan arahnya sama dan besarnya juga sama kuat medan magnetik total di titik Q adalah
Btotal = 2Nμ0Ib2/2r3 = Nμ0Ib2/r3
r dicari dengan rumus
r = [62 + (4)2]1/2 = 2√13 cm
Btotal = 100 x 4π x 10-7 x 3 x (0,06)2/[(2√13)3]
Btotal = 3,62 x 10-9 T
Post a Comment for "Soal Magnetik di Sekitar Kawat Melingkar Berarus dan Pembahasan "
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!