INDUKSI MAGNET

Medan magnet adalah daerah disekitar magnet yang masih bekerja gaya magnet, dan digambarkan oleh garis gaya magnet yang menyebar dari kutub-kutub magnet (Gambar di atas). Pada dasarnya sumber medan magnet tidak hanya magnet permanen tetapi dapat juga berupa elektromagnet yaitu magnet yang dihasilkan oleh arus listrik atau muatan-muatan listrik yang bergerak.

 

Gambar 1. Medan Magnet

Terjadinya medan magnet oleh arus listrik pertama kali dikemukakan oleh Hans Christian Oersted (1777 – 1851) fisikawan dari Denmark yang mengemukakan bahwa sebuah jarum magnet dapat disimpangkan oleh suatu arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat konduktor.

Untuk memahami percobaan yang dilakukan Oersted, maka sobat bisa melihat video berikut.

 
 Sesuai dengan video di atas, Oersted menemukan bahwa jika kawat tidak dialiri arus listrik (I = 0) maka jarum listrik tidak menyimpang. Jika kawat dialiri arus listrik dari A ke B maka jarum magnet akan meyimpang ke kiri, sedangkan jika kawat dialiri listrik B ke A maka magnet akan menyimpang ke kanan.

Oersted menjelaskan bahwa penyimpangan jarum magnet tersebut disebabkan oleh adanya medan magnet disekitar arus listrik yang dapat mempengaruhi medan lain disekitarnya. Dalam hal ini, magnet yang dihasilkan oleh arus listrik disebut dengan elektromagnetik.

Medan magnet yang dihasilkan oleh eketromagnetik mempunyai arah. Untuk menentukan arah medan magnet dapat digunakan kaidah tangan kanan, yaitu arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I), sedangkan arah lipatan jari menunjukkan arah medan magnet (B). perhatikan gambar berikut.

 

Gambar 2. Arah Medan Magnet (Sumber: Wikipedia)

Induksi Magnet di dekat kawat lurus panjang berarus

Gambar 3. Arah Medan Magnet Kawat Lurus (Sumber: Wikipedia)

Besarnya induksi magnetik di titik P yang berjarak a dari penghantar kawat lurus yang sangat panjang dan dialiri arus I dapat diketahui melalui persamaan berikut. 

 

Induksi Magnetik pada pusat arus melingkar

Gambar 4. Arah Medan Magnet Kawat Melingkar (Sumber: Wikipedia)

Besarnya induksi magnetik pada pusat arus melingkar dapat diketahui melalui persamaan berikut.

Jika jumlah kawat lilitan lebih dari satu, maka besarnya induksi magnetik dapat diketahui melalui persamaan berikut.

Induksi Magnetik pada Solenoida

Gambar 5. Solenoida (Sumber: Wikipedia)

Sebuah solenoida adalah kawat penghantar beraliran listrik yang digulung menjadi sebuah kumparan panjang. Medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah kumparan yang dialiri arus listrik lebih kuat daripada medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah lingkaran.

Spektrum magnet yang dihasilkan oleh sebuah solenoida sama dengan spektrum yang dihasilkan oleh sebuah magnet batang. Jadi sebuah solenoida berkelakuan sama dengan magnet batang. Jika pada tiap ujung kumparan ditempatkan sebuah magnet jarum maka kutub utara salah satu magnet akan ditarik oleh ujung kumparan yang satu sedangkan kutub utara magnet yang lain ditolak oleh ujung kumparan yang lainnya.

Gambar 6. Arah Medan Magnet Solenoida (Sumber: Wikipedia)

Jika di dalam kumparan ditempatkan inti besi lunak, maka kemagnetannya menjadi jauh lebih besar, dimana susunan seperti itu disebut elektromagnet.

Besar induksi medan magnet di tengah-tengah dan di ujung solenoida memenuhi persamaan:

Induksi Magnetik pada Toroida

Gambar 7. Toroida (Sumber: www.tu-eshop.com)

Toroida adalah kawat yang dililitkan pada inti yang berbentuk lingkaran atau solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk sebuah lingkaran. Jadi pada prinsipnya toroida merupakan solenoida yang intinya dibengkokkan sehingga berbentuk lingkaran.

 

Gambar 8. Induksi Magnet Pada Toroida (Sumber : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)

Sesuai dengan persamaan induksi magnetik di tengah solenoida maka besarnya induksi magnetik pada sumbu toroida akan menjadi persamaan berikut.
Dengan n adalah jumlah lilitan kawat (N) per satuan panjang kawat. Dalam hal ini panjang kawat adalah sama dengan keliling lingkaran ( 2pa ), sehingga persamaannya menjadi sebagai berikut.