Medan Magnet

1. Magnet mempunyai dua kutub, utara dan selatan. Kutub utara adalah ujung yang menunjuk ke utara ketika magnet tergantung bebas. Kutub-kutub yang berlainan jenis saling tarik menarik, sementara yang sama tolak menolak.

2. Kita dapat membayangkan medan magnet mengelilingi setiap manget. Satuan SI untuk medan magnet adalah tesla (T). Gaya yang diberikan satu magnet pada yang lain dikatakan merupakan interaksi antara suatu magnet dan medan magnet yang dihasilkan oleh yang lainnya.

3. Arus listrik menghasilkan medan magnet. Sebagai contoh, garis-garis medan magnet yang disebabkan oleh arus pada kawat lurus membentuk lingkaran di sekeliling kawat dan medan memberikan gaya pada magnet.

4. Besar medan magnet pada jarak r dari kawat lurus panjang yang membawa arus I dinyatakan dengan
(1)

5. Medan magnet memberikan gaya pada arus listrik. Untuk kawat lurus dengan panjang yang membawa arus I, gaya mempunyai besar
(2)
di mana adalah sudut antara medan magnet dengan kuat B dan kawat. Arah gaya tegak lurus terhadap kawat dan terhadap medan magnet, dan dinyatakan dengan kaidah tangan kanan.

6. Dengan cara yang sama, medan magnet memberikan gaya pada muatan q yang bergerak dengan kecepatan sebesar
(3)
di mana adalah sudut antara . Arah tegak lurus terhadap . Lintasan partikel bermuatan yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet seragam adalah berbentuk lingkaran.

7. Gaya yang diberikan pada kawat pembawa arus oleh medan magnet merupakan dasar untuk operasi banyak peralatan, seperti meteran, motor, dan pengeras suara.










Contoh soal:
1. Gaya magnet pada kawat pembawa arus. Sebuah kawat yang membawa arus 30 A memiliki panjang cm antara muka kutub magnet dengan sudut (Gambar 14). Medan magnet hampir seragam pada 0,90 T. Kita abaikan medan di luar potongan kutub. Berapa gaya pada kawat?

2. Lintasan elektron pada medan magnet seragam. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan m/detik pada bidang yang tegak lurus terhadap medan magnet sebesar 0,010 T. Deskripsikan lintasannya.

3. Perhitungan B di dekat kawat. Kawat listrik vertikal di dinding sebuah gedung membawa arus dc sebesa 25 A ke atas. Berapa medan magnet pada titik 10 cm di utar kawat ini (Gambar 21)?
4. Menahan arus dengan arus. Kawat horizontal membawa arus dc. Berapa besar arus yang harus dibawa kawat paralel kedua yang berada 20 cm di bawahnya (Gambar 24) sehingga kawat tidak jatuh karena gravitasi? Kawat yang lebih rendah memiliki massa 0,12 g per meter panjangnya.

Latihan soal:
1. Sebuah elektron mengalami gaya terbesar pada waktu bergerak m/det pada medan magnet ketika bergerak ke arah selatan. Gaya mempunyai arah ke atas dan besar N. Berapa besar dan arah medan magnet?

2. Kawat 1,5 m yang membawa arus 6,5 A terorientasi horizontal. Pada suatu titik di permukaan Bumi, sudut turun medan magnet Bumi membuat sudut 40o terhadap kawat. Perkirakan gaya magnet pada kawat yang disebabkan oleh medan magnet Bumi sebesar T pada titik ini.

3. Berapa besar dan arah gaya antara dua kawat paralel yang panjangnya 45 cm dan berjarak 6 cm satu sama lain, masing-masing membawa 35 A pada arah yang sama?

4. Tentukan medan magnet di tengah-tengah antara dua kawat lurus yang panjang yang berjarak 2 cm dinyatakan dalam arus I pada salah satunya jika yang lainnya membawa arus 15 A. Anggap arus-arus ini (a) mempunyai arah yang sama, dan (b) berlawanan arah.

5. Spektrometer massa digunakan untuk memonitor polutan udara. Bagaimana pun, adalah sulit untuk memisahkan molekul dengan massa yang hampir sama seperti CO (28,0106 sma) dan N2 (28,0134 sma). Berapa besar radius kurva yang harus dimiliki spectrometer jika kedua molekul ini akan dipisahkan pada film sejauh 0,5 mm?