GAYA MAGNET Pertemuan 13-14 Matakuliah : D0696 – FISIKA II Tahun : 2009 GAYA MAGNET Pertemuan 13-14

1. Gaya Magnet pada Partikel Bermuatan Muatan listrik q yang bergerak dengan kecepatan V dalam medan magnet B, akan mengalami gaya ke samping , yaitu : Bila pada muatan q juga bekerja gaya oleh medanlistrik E , maka gaya total pada muatan q : (gaya Lorentz) Bina Nusantara

F = m v2/R = q V B maka : R = m V / ( q B ) 2. Muatan Yang Bersirkulasi Dari Muatan q yang bergerak dalam medan magnet B akan mengalami percepatan : a = q(v x B)/ m dan a = (q v B sin θ )/m θ = sudut antara v dan B a tegak lurus v dan B Untuk θ = 900 , percepatan a akan maximum , muatan q akan melakukan gerak melingkar beraturan dengan jari- jari R. F = m a = q V B a = V2/R F = m v2/R = q V B maka : R = m V / ( q B ) Bina Nusantara

- Frekuensi ( f ) dari gerak melingkar muatan tersebut : dari : V = ω R = 2 π f R dan R = m V / ( q B ) maka : f = q B / (2π m) Bina Nusantara

3. Gaya Magnet Pada Kawat Berarus Listrik Dari dF = dq (v x B ) , dengan V = dL/dt dan I= dq/dt maka : artinya : Kawat sepanjang dL yang dialiri arus I dan berada dalam medan magnet B akan mengalami gaya : Untuk kawat arus yang lurus dan panjang L yang berada dalam medan magnet B akan mengalami gaya magnet : Bina Nusantara

4. Efek Hall x d X X X X x - + X + Vd - X - FE FB + + FE FB - EH + + EH- x - + X + Vd - X - FE FB + + FE FB x - + X + - X - Vd + + - x X I X I X X Sebuah pita tembaga tipis, lebar d dan mengangkut arus I, berada dalam medan magnet B(X) . Medan magnet B tegak lurus dan masuk bidang gambar. Bina Nusantara

q EH + q Vd x B = 0 , atau : EH = - Vd x B Pengangkut muatan yang bergerak dengan kecepatan hanyut (drift velocity) Vd akan mengalami gaya magnet FB = q Vd x B, mengakibatkan pengangkut muatan akan cendrung mengarah ke sisi pita, yang akan menghasilkan beda potensial Hall melintang VXY . Muatan positif akan bergeser ke sisi kanan dan muatan negatif ke sisi kiri, yang menghasilkan medan listrik Hall melintang ( EH ), dimana : VXY = EH d. Medan listrik Hall akan menentang hanyutnya muatan ke arah samping, hingga dicapai suatu kesetimbangan, dimana : q EH + q Vd x B = 0 , atau : EH = - Vd x B Untuk Vd tegak lurus B, besar EH= Vd B. Bina Nusantara

Dengan mungukur EH dan B, besar dan arah Vd akan dapat ditentukan, hingga tanda pengangkut muatan juga akan dapat ditentukan. Dari Vd = J / ne = I /(n e A ) J= rapat arus = I /A = I ( l .d ) l = tebal pita n = banyaknya pengangkut muatan persatuan volume e = 1,6x10-19 C VXY = EH d EH= Vd B Maka akan diperoleh : n = B I/ ( VXY l e) Bina Nusantara

5. Torsi ( τ ) Pada Loop Arus Torsi (momen gaya) : z τ y F R x P F bekeja pada titik P R = vektor posisi Bina Nusantara

Medan magnet B serba sama pada bidang X-Y danbearah sumbu x positif. Torsi pada loop arus z y I L x B W Medan magnet B serba sama pada bidang X-Y danbearah sumbu x positif. Sebuah kumparan : lebar w , panjang L, dialiri arus I , terletak pada bidang X-Y Bina Nusantara

Torsi yang bekerja pada loop arus : Sisi kiri : Gaya : F1 = I L j x B i = - B L I k Torsi : τ1 = (-W / 2) i x (-B L I ) k = -(W / 2)(B L I ) j Sisi kanan : Gaya : F2 = I (-L j ) x B i = B L I k Torsi : τ2 = (W / 2) i x (B L I ) k = -(w/2)(B L I ) j Torsi total pada kumparan : τ = τ1+ τ2 = - B I Lw j = - B I A j A = L w = luas kumparan Bina Nusantara

an = vektor satuan yang tegak lurus bidang loop μ 6. Momen magnet, m : Arus I yang mengalir pada suatu lintasan (loop) tertutup yang luasnya S, akan membangkitkan momen magnetik sebesar : μ = I A an an = vektor satuan yang tegak lurus bidang loop μ I Apabila momen magnetik ini berada dalam medan magnetik B maka besarnya torsi τ , yang bekerja padan loop tersebut adalah : Bina Nusantara