KEMAGNETAN Oleh : Ida Pratiwi (1300743) M. Irfan Muttaqin (1306755) M. Wildan Dermawan (1307196) Naufal Lazuardi (1301456) Rahayu Dwi Harnum (1305957)

Problem Solving 1 Tujuan : Menentukan besarnya medan magnet bumi melalui percobaan medan magnet disekitar kawat berarus.

Dasar Teori Magnet adalah suatu benda atau bahan yang dapat menghasilkan atau menimbulkan garis-garis gaya magnet, sehingga dapat menarik besi, baja, atau benda-benda lainnya. Kata magnet berasal dari kata magnesia yaitu nama sebuah daerah di asia kecil tempat ditemukannya batu-batu yang dapat menarik benda logam disekitarnya.

Medan Magnet Bumi Bumi tempat kita tinggal ini mempunyai medan magnet, kutub utara bumi merupakan kutub selatan magnet dan kutub selatan bumi merupakan kutub utara magnet. Bumi memiliki medan magnet yang besarnya antara 25µT sampai dengan 65 µT. Besarnya medan magnet bumi ini berubah terhadap waktu. Hal ini diakibatkan besarnya medan magnet bumi dipengaruhi oleh aktivitas konveksi di inti bumi.

Medan Magnet di sekitar Kawat Lurus Berarus Besarnya medan magnet disekitar kawat lurus berarus dipengaruhi oleh besar kuat arus listrik dan jarak antara titik yang ditinjau dengan kawat lurus. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut : Bi= 𝜇𝑜 𝐼 4𝜋 𝑅 (cos θ1 + cos θ2) Bi = Medan magnet disekitar kawat berarus (T) μo = Permeabilitas ruang bebas, 4π x 10-7 N/A2 I = Kuat Arus yang mengalir pada kawat (A) R = jarak antara titik tinjauan terhadap kawat lurus (m) α1 dan α2 = sudut yang dibentuk oleh tangen panjang kawat dengan R

Hubungan antara medan magnet bumi dan medan magnet induksi akibat kawat lurus, yaitu : 𝐵𝑖 𝐵𝑏 = Tan θ, maka Bb = 𝐵𝑖 𝑇𝑎𝑛 𝜃 Dengan mensubstitusi Bi kedalam persamaan, maka besarnya medan magnet bumi menjadi, Bb = 𝜇𝑜 𝐼 4𝜋 𝑅 𝑇𝑎𝑛 𝜃 (cos α1 + cos α2)

Karena harga-harga o, R dan Bb merupakan besaran yang tetap, maka grafik I=f(tg) merupakan grafik linier. Sehingga untuk mencari besarnya medan magnet bumi melalui percobaan medan magnet pada kawat lurus dengan R tetap, adalah : Bb = 𝜇𝑜 4𝜋 𝑅 𝑚 (cos α1 + cos α2)

Ada 2 macam ketidakpastian yaitu : ketidakpastian mutlak yang berhubungan dengan ketepatan (akurasi) pengukuran Akurasi = 1 - 𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑃𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎 ketidakpastian relaitf yang berhubungan dengan ketelitian (presisi) pengukuran. Presisi (%) = 100% - ( 𝑆𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 𝐷𝑒𝑣𝑖𝑎𝑠𝑖 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 x 100 %)

Alat dan Bahan

Prosedur Mengukur suhu dan tekanan ruangan Menyiapkan alat dan bahan Menyusun alat dan bahan menjadi seperti pada sketsa Mengatur jarak kawat dengan kompas Menyalakan power suply dan meng-on kan saklar Mengatur besarnya arus yang mengalir pada kawat dengan mengatur tegangan pada power suply Mengamati besarnya penyimpangan sudut yang ditunjukkan oleh jarum kompas Mengulangi langkah (f) dan (g) untuk besar arus yang berbeda Mencatat data penyimpangan yang ditunjukkan oleh jarum kompas untuk beberapa besar arus yang berbeda Merapihkan alat dan bahan Mengukur kembali suhu dan tekanan ruangan

Data Hasil Percobaan Temperatur (0C) Tekanan (cmHg) Sebelum eksperimen 26 ±0,25 68,5 ±0,005 Setelah eksperimen

Pengolahan data Bb = 𝜇𝑜 4𝜋 𝑅 𝑚 (cos α1 + cos α2) α1 = α2 = arc tan ( 𝑅 1 2 𝑙 ) α1 = α2 = arc tan ( 3 11,25 ) α1 = α2 = arc tan 0,266 α1 = α2 = 14,93 cos α1 + cos α2 = 2 cos α1 = 2 cos 14,93 = 1,93 ≈ 2 Bb = 𝜇𝑜 4𝜋 𝑅 𝑚 (cos α1 + cos α2) Bb = 4π 4π . 3 3,835 10-7102 (2) Bb = 2,556 . 10-5 µT

Analisis Data Berdasarkan data yang diperoleh, ternyata besar medan magnet bumi yang dihasilkan dari hasil percobaan berbeda dengan besarnya medan magnet bumi yang diperoleh dari literatur. Hal ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya : Adanya kesalahan paralak pada saat membaca skala pada busur Kawat yang digunakan tidak lulus, sehingga berpengaruh terhadap besarnya medan magnet yang dihasilkan. Adanya kecerobohan pada saat percobaan seperti getaran pada meja yang menyebabkan jarum kompas bergerak sehingga berpengaruh terhadap hasil pengukuran.

Kesimpulan Berdasarkan hasil eksperimen dapat disimpulkan bahwa besarnya medan magnet bumi pada kawat lurus berarus adalah 25,6 µT

Problem Solving 2 Tujuan : Menetukan jumlah lilitan pada kawat melingkar berarus melalui percobaan medan megnet disekitar kawat melingkar berarus.

Alat dan Bahan

Dasar Teori Kawat melingkar berarus adalah kawat melingkar yang yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk pelat tipis melingkar yang apabila dialiri oleh arus akan menghasilkan medan magnet. Besarnya medan magnet pada kawat melingkar berarus selain dipengaruhi oleh besarnya arus yang mengalir pada kawat dan jarak titik tinjauan terhadap kawat melingkar, besarnnya medan magnet pada kawat melingkar berarus juga dipengaruhi oleh banyaknya lilitan kawat.

Bp = medan magnet induksi dititk P (Tesla) Besarnya medan magnet di titik P adalah Untuk besar medan magnet di titik P dengan N lilitan adalah Keterangan : Bp = medan magnet induksi dititk P (Tesla) I = kuat arus yang mengalir pada kawat (Ampere) a = jari-jari kawat (m) r = jarak P kelingkaran kawat (m), r2 = x2 + a2 θ = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat (o) x = jarak titik P ke pusat lingkaran (m) 𝜇𝑜 = Permeabilitas ruang bebas, 4π x 10-7 N/A2

B = medan magnet induksi dititk pusat lingkaran (Tesla) Sedangkan besarnya medan magnet dipusat kawat melingkar berarus dapat dirumuskan sebagai berikut Keterangan : B = medan magnet induksi dititk pusat lingkaran (Tesla) I = kuat arus yang mengalir pada kawat (Ampere) a = jari-jari kawat (m) N = banyaknya lilitan pada kawat melingkar 𝜇𝑜 = Permeabilitas ruang bebas, 4π x 10-7 N/A2 untuk medan mgnet dengan N lilitan

Kita tahu bahwa hubungan medan magnet bumi dengan medan magnet induksi adalah Bb = 𝐵𝑖 𝑇𝑎𝑛 𝜃 , sehingga besarnya Bi = Bb Tan θ. Kita substitusi Bi dari persamaan diatas, sehingga persamaannya menjadi : 𝜇𝑜 𝑁 𝐼 2𝑎 = Bb tan 𝜃 dan N = 𝐵𝑏 2𝑎 𝑇𝑎𝑛 𝜃 µ𝑜 𝐼 Karena harga-harga o, a dan Bb merupakan besaran yang tetap, maka grafik Tan  terhadap I merupakan grafik linier. Dengan demikian, untuk mencari jumlah N lilitan pada kawat melingkar berarus, menjadi N = 𝐵𝑏 2𝑎 µ𝑜 m

Prosedur Mengukur suhu dan tekanan ruangan Menyiapkan alat dan bahan Menyusun alat dan bahan menjadi seperti pada sketsa Mengatur jarak kawat melingkar dengan kompas Menyalakan power suply dan meng-on kan saklar Mengatur besarnya arus yang mengalir pada kawat dengan mengatur tegangan pada power suply Mengamati besarnya penyimpangan sudut yang ditunjukkan oleh jarum kompas Mengulangi langkah (f) dan (g) untuk besar arus yang berbeda Mencatat data penyimpangan yang ditunjukkan oleh jarum kompas untuk beberapa besar arus yang berbeda Merapihkan alat dan bahan Mengukur kembali suhu dan tekanan ruangan

Data Hasil Percobaan a = 15 cm

Pengolahan data Dari grafik didapat bahwa gradien grafik Tan θ/I = m = 5,77 Medan magnet bumi didapat dari percobaan sebeumnya sebesar 25,6 µT   N = 𝐵𝑏 2𝑎 µ𝑜 m N = 25,6 𝜇 . 15 . 5,97 4𝜋 105 N = 18,24 lilitan ≈ 18 lilitan

Analisis Dari data diperoleh jumlah lilitan adalah 18 lilitan. Berdasarkan hasil yang diperoleh ada beberapa faktor yang mempengaruhi hasil data yang diperoleh, diantaranya : Suhu dan tekanan senantiasa berubah dan berpengaruh terhadap besarnya hambatan Kesulitan dalam mengukur jarak antara kompas dengan kawat melingkar Kesulitan dalam membaca penyimpangan jarum kompas pada busur akibat kurangnya ketelitian pada busur, jarum kompas tidak tepat menunjuk skala pada busur. Kesalahan paralaks ketika melihat skala yang ditunjuk oleh jarum kompas pada busur.

Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa banyaknya lilitan pada kawat melingkar adalah 18 lilitan. Sehingga dapat disimpulkan pula bahwa kawat melingkar yang digunakan pada saat percobaan termasuk solenoida.

Daftar Pustaka Halliday, Resnick. 1982. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga. Tipler, Paul A. (1991). Physics for Scientist and Engineers, Third Edition, Worth Publisher,inc. Translated in Indonesian Language by Lea Prasetio and Rahmad W Adi. 1998 http://elektro63.blogspot.com/2012/01/magnet.html Diakses pada tanggal 24 oktober pukul 5.14 http://tisna-dj.blogspot.com/2012/05/medan-magnet-di-sekitar- kawat-melingkar.html diakses pada tanggal 26 oktober 11.24 http://www.g-excess.com/pengertian-magnet-dan-sifat-sifat- magned.html diakses pada tanggal 24 oktober 5.12

Terima Kasih