Medan Magnet - Blog Ilmu Pengetahuan

Medan magnet merupakan suatu gambaran yg biasa kita gunakan untuk merepresentasikan bagaimana gaya magnet terdistribusi diantara suatu benda bermagnet atau disekitar benda bermagnet tersebut.

Seperti yg sudah kita pahami bahwa magnet mempunyai dua kutub dimana jikalau kita dekatkan dua buah magnet maka mampu terjadi gaya tarik-menarik ataupun gaya tolak-menolak tergantung kutub-kutub yg didekatkan. Selain itu, kita pula tahu bahwa gaya tarik-menawan atau tolak-menolak tersebut memiliki batas jangkauan disekitar magnet tersebut yg tak bisa kita lihat. Medan magnet mampu mendeskripsikan bagaimana gaya yg tak tampaktersebut disekitar magnet.

Lihat pula bahan lainnya:

Tekanan Hidrostatis

Hukum Kepler

Daftar Isi

Visualisasi Medan Magnet

Terdapat dua cara untuk menggambarkannya:

1. Dideskripsikan dengan-cara matematik sebagai vektor. Setiap vektor pada setiap titik yg berupa panah tersebut mempunyai arah & besaran tergantung dr besar gaya magnetik pada titik tersebut.

Gambar. Vektor medan magnet pada sebuah magnet persegi panjang

2. Cara lain untuk mengilustrasikannya yakni dgn menggunakan garis. Setiap vektor disambungkan dgn suatu garis yg tak terputus & banyaknya garis dapat dibuat sebanyak mungkin. Cara inilah yg paling sering digunakan untuk menggambarkan suatu medan magnet.

Gambar. Garis-garis medan magnet pada sebuah magnet persegi panjang

Garis-garis medan magnet mempunyai karakteristik yg berguna untuk evaluasi:

Setiap garis tak pernah berpotongan satu sama lain

Garis akan makin kian rapat pada kawasan dimana medan magnet kian besar. Hal ini menerangkan bahwa makin rapat garis-garis medan magnet, maka kian besar gaya magnetnya pada kawasan tersebut.

Garis-garis ini tak bermulai atau berhenti dr manapun, akan namun garis-garis tersebut membentuk suatu lingkaran tertutup & tetap menyambung di dlm material magnet.

Arah medan magnet direpresentasikan dgn panah pada garis-garisnya. Terkadang, tanda panah tak digambar pada garis-garis medan magnet, akan namun medan magnet akan senantiasa mempunyai arah dr kutub Utara (North) ke Selatan (South).

Garis-garis ini dapat divisualisasikan dengan-cara kasatmata. Cara yg paling sederhana ialah dgn berbagi debu pasir besi di sekeliling magnet & akan menghasilkan karakteristik yg sama seperti pada garis-garis medan magnet.

Gambar. Visualisasi dengan-cara konkret menggunakan bubuk pasir besi

Pengukuran & Rumus Medan Magnet

Karena medan magnet merupakan besaran vektor, maka terdapat dua faktor untuk mengukur medan magnet: besarnya & arahnya.

Untuk mengukur arahnya, kita mampu memakai kompas magnet. Jika kompas magnet ditaruh di sekeliling medan magnet, maka arah jarum kompas akan mengikuti arah medan magnet di titik tersebut.

Pada rumus medan magnet, besarnya medan magnet dituliskan dgn simbol B. Sesuai dgn sistem Internasional, besarnnya memiliki satuan dlm tesla (T) yg diambil dr nama Nikola Tesla. Tesla didefinisikan sebagai seberapa besar gaya medan magnet. Contohnya, sebuah kulkas kecil memproduksi medan magnet sebesar 0,001 T.

Terdapat satu cara untuk membuat medan magnet tanpa menggunakan magnet, yakni dgn mengalirkan arus listrik.

Jika kita alirkan arus listrik melalui kabel (contohnya dgn menyambungkannya ke baterai), maka kita akan menerima dua fenomena. Semakin besar arus yg mengalir pada kabel, maka akan semakin besar pula medan magnet yg dihasilkan. Demikian pula sebalilknya.

Sesuai dgn aturan Ampere, besar medan magnet yg dihasilkan mampu dijumlah dgn rumus:

$B = \frac \mu_0I 2 \pi r$

dimana I yaitu besar arus listrik, r jarak dr kabel, & $\mu_0$ merupakan konstanta permeabilitas ( $\mu_0 = 4 \pi \times 10^ -7 Tm/A$ ).

Untuk mengetahui arahnya, kita dapat menggunakan prinsip ajudan. Ibu jari merupakan arah fatwa listrik & jari-jari lainnya menawarkan arah medan magnet disekitar kabel.

prinsip tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet

Gambar. Prinsip ajun untuk memilih arah medan magnet (B) menurut arah arus listrik (I)

Contoh Soal Medan Magnet & Pembahasan

Contoh Soal 1

contoh soal medan magnet

Perhatikan gambar diatas, sebuah kabel beralirkan arus listrik diposisikan di erat kompas magnet. Berapa besar arus listrik (dan arahnya) yg diharapkan untuk meniadakan medan magnet bumi terhadap kompas sehingga kompas menjadi tak berfungsi?

(Medan magnet bumi diasumsikan sebesar $5 \times 10^ -5 T$ ).

Pembahasan:

Dengan menggunakan rumus medan magnet:

$B = \frac \mu_0I 2 \pi r$

Dapat dicari besar arus listrik yakni:

$I = B \frac 2 \pi r \mu_0$

Diketahui bahwa jarak r dr kompas ke kabel sebesar 0,05 m. Maka didapar:

$I = (5 \times 10^ -5 T) \frac 2 \pi (0,05 m) (4 \pi \times 10^ -7 Tm/A)$

$I =12,5 A$

Dengan menggunakan kaidah asisten kita mesti menempatkan ibu jari kita ke bawah biar jari-jari yg lain mempunyai arah yg bertentangan dgn medan magnet kompas. Sehingga arah arus mesti menembus menuju kertas/layar, menjauhi kita.

Contoh Soal 2

Bedasarkan soal sebelumnya, bila dikenali bahwa arus yg dapat dialirkan lewat kabel cuma sebesar 1,25 Ampere. Berapa besar jarak r untuk tetap meniadakan medan magnet bumi kepada kompas?

Pembahasan:

Dengan menggunakan rumus medan magnet:

$B = \frac \mu_0I 2 \pi r$

Dapat dicari jarak r yakni:

$r = \frac \mu_0I 2 \pi B$

Dari persamaan diatas dimengerti bahwa besar arus listrik I sepadan dgn jarak r. Sehingga kalau arus listriknya diperkecil menjadi 1/10 (sepersepuluh) dr sebelumnya, maka besar jarak r pula mengecil 1/10 (sepersepuluh) dr besar sebelumnya.

Maka jarak r sebesar 0,005 m atau 5 mm.

Kontributor: Ibadurrahman, S.T.

Mahasiswa S2 Teknik Mesin FT UI

Materi lainnya: