Laporan Listrik Magnet 1

ANIS STIYANI

4211411046

FISIKA

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Semarang

LISTRIK MAGNET I

2.  ABSTRAK

 Pada sebuah benda yang dialiri oleh arus listrik, dalam hal ini kawat dapat timbul medan magnet, hal ini dapat dibuktikkan apabila disekitar kawat berarus tadi kita beri kompas, maka jarum-jarum kompas tersebut akan mengalami penyimpangan. Penyimpangan ini terjadi karena adanya medan magnet yang timbul disekitar kawat berarus tadi. Untuk mengetahui lebih lanjut orientasi medan magnet disekitar kawat berarus tadi, maka dilakukanlah percobaan ini. Percobaan dilakukan dengan membuat rangkaian antara kawat, sumber arus, dan hambatan geser yang dirangkai secara seri dengan melakukan variasi bentuk kawat dan kuat arus serta meletakkan empat kompas disekitar kawat berarus tadi. Dari percobaan didapatkan hasil sebagai berikut, saat kawat dialiri arus maka jarum kompas mengalami simpangan yang arahnya memenuhi aturan tangan kanan. Dan semakin besar arus yang diberikan maka kecepatan simpangan yang terjadi akan semakin besar namun sudut simpangannya tetap. Besar medan magnetnyapun sebanding dengan kuat arus yang diberikan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

3.  PENDAHULUAN

                                I.     LATAR BELAKANG

Seperti yang telah kita ketahui, listrik dan magnet mempunyai hubungan yang cukup erat dimana sebuah benda yang dialiri oleh listrik dapat menimbulkan medan magnet, dan sebaliknya dari sebuah magnet yang digerakkan keluar masuk kumparan dapat menimbulkan arus listrik. Pada sebuah benda yang dialiri oleh arus listrik, dalam hal ini kawat dapat timbul medan magnet, hal ini dapat dibuktikkan apabila disekitar kawat berarus tadi kita beri kompas, maka jarum-jarum kompas tersebut akan mengalami penyimpangan. Penyimpangan ini terjadi karena adanya medan magnet yang timbul disekitar kawat berarus tadi. Untuk mengetahui lebih lanjut orientasi medan magnet disekitar kawat berarus tadi, maka dilakukanlah percobaan ini.

                             II.     KAJIAN PUSTAKA

            Oersted telah melakukan pengamatan keberadaan medan magnet disekitar kawat berarus. Pada saat ada kawat berarus yang berarah mendatar, kemudian di atas kawat itu ditempatkan sebuah konmpas, pada umunya akan terjadi pergeseran arah orientasi jarum kompas. Demikian juga pada saat jarum kompas diletakkan dibawah kawat berarus, akan terjadi pergeseran arah orientasi jarum kompas. Bila kemudian arus itu diputus (dimatikan) maka arah orientasi jarum kompas kembali seperti biasa, yaitu kearah utara selatan. Selama ini diberikan secara langsung informasi verbal bahwa arah medan magnet yang disebabkan oleh suatu arus listrik mengikuti hukum / kaidah tangan kanan. Dimana arah ibu jari menyatakan arah arus listrik ( I ) sedangkan arah lipatan empat jari yamg lain menyatakan arah induksi magnetik ( B ).

               Dari eksperimen yang dilakukan oleh Biot dan Savart ditunjukkan bahwa induksi magnetik pada suatu titik yang posisinya r terhadap elemen panjang kawat dl berarus I, besarnya:

·         Berbanding lurus dengan besarnya arus listrik I

·         Berbanding lurus dengan besar elemen panjang kawat dl

·         Berbanding lurus dengan sinus sudut antara r dan dl

·         Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak titik tersebut ke elemen panjang kawat

Atau dirumuskan sebagai    

Untuk kawat lurus panjang (tak hingga) dapat dibuktikan bahwa induksi magnetik disuatu titik yang berjarak dari kawat tersebut adalah

Arah orientasi medan magnet disekitar kawat berarus sangat bervariasi bergantung pada posisi titik yang ditinjau terhadap besar dan arah arus itu sendiri. Berbagai bentuk arus (arus lurus, melingkar, dsb) yang bergantung bentuk kawat memberikan konfigurasi medan magnet disekitar kawat yang bervariasi. Bahkan untuk konfigurasiarah arus tertentu satu sama lain dapat juga menyebabkan perpaduan medan magnet yang ditimbulkannya, sehingga secara teoritik memerlukan tinjauan secara vektor.

          Dalam menggambarkan arah medan magnet, kita dapat menggunakan bentuk vektor seperti yang biasa dijumpai dibuku-buku. Terkait dengan penggambaran arah yang menjauh atau mendekati kita, digunakan bentuk titik (●) untuk arah menuju pembaca dan bentuk silang (x) untuk arah menjauhi pembaca. (Tim Dosen Fisika Dasar 2, 2010: 15-16)

                         III.     RUMUSAN MASALAH

1.      Bagaimanakah orientasi medan magnet disekitar kawat lurus berarus?

2.      Bagaimanakah orientasi medan magnet disekitar kawat melingkar berarus?

3.      Bagaimanakah orientasi medan magnet disekitar solenoida?

                         IV.     TUJUAN PERCOBAAN

1.      Menetukan secara empiris tentang orientasi medan magnet disekitar kawat lurus berarus.

2.      Menetukan secara empiris tentang orientasi medan magnet disekitar kawat melingkar berarus.

3.      Mengamati orientasi medan magnet di sekitar solenoida.

4.  METODE PERCOBAAN

Percobaan dilakukan dengan metode eksperimen, dengan langkah kerja sebagai berikut:

a.       Menghubungkan arus pada kawat lurus dengan arah vertikal.

b.      Mengamati orientasi medan magnet disekitar arus tersebut (arah dan kuat/lemah medan magnet) dengan menggunakan jarum kompas.

c.       Melakukan percobaan tersebut dengan variasi arus 1A, 2A, 3A.

d.      Mengulangi percobaan diatas dengan menggunakan variasi bentuk kawat melingkar.

e.       Mengulangi percobaan dengan menggunakan solenoida dengan jumlah lilitan kumparan tertentu.

5.  HASIL DAN PEMBAHASAN

A. DATA PENGAMATAN

Tabel pengamatan untuk variasi bentuk kawat dan kuat arus

1.      untuk kawat lurus berarus

a.       untuk arus I= 0,4 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
40	lambat
80	lambat
160	cepat
260	cepat

 

                                                                                              260 (4)

 

                                                160 (3)I                                                40 (1)

80 (2)

                                                                                    

b.      untuk arus I= 0,98 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
20	lambat
100	cepat
180	cepat
240	sedang

                                         

 

                                                                                              240 (4)

 

                                             180(3)                                                      20 (1)

 

                                                                                     100 (2)

c.       untuk arus I= 2 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
20	lambat
110	cepat
180	cepat
240	sedang

 

                                                                                              240 (4)

 

                                            180 (3)                                                     20 (1)

 

                                                                                     110 (2)

2.      untuk kawat melingkar berarus

a.       untuk arus I= 0,4 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
80	Lambat
320	Cepat
80	Lambat
320	Cepat

b.      untuk arus I= 0,98 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
80	Lambat
300	Cepat
80	Lambat
300	Cepat

c.       untuk arus I= 2 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
90	Sedang
280	Cepat
90	Sedang
280	cepat

3.      untuk solenoida

a.       untuk arus I= 0,4 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
60	lambat sekali
20	lambat sekali
60	lambat sekali
20	lambat sekali

 

         20 (4)

 

60 (3)                                                                                                                                                                   60 (1)

 

                                                                                          20 (2)

b.      untuk arus I= 0,98 A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
80	lambat
20	lambat
80	lambat
20	lambat

 

      20(4)

 

80(3)                                                                                                                                                                    80 (1)

                                                                                                                                                                    

                                                                                          20 (2)

c.       untuk I= 2A

Sudut simpang jarum kompas	orientasi medan magnet
120	lambat
0/360	sedang
120	lambat
0/360	sedang

 

                                                                                                       0 / 360 (4)    

 

120(3)                                                                                                                                                                 120 (1)

                                                                                                                0 / 360 (2)

                                                                                         

B. PEMBAHASAN

        Pada percobaan listrik magnet I ini bertujuan untuk mengetahui orientasi medan magnet disekitar kawat berarus. Pada kali ini dilakukan tiga macam percobaan dengan menggunakan tiga bentuk kawat, yakni kawat lurus, melingkar dan solenoida serta menggunakan kuat arus yang berbeda-beda, yakni 0,4 A, 0,98 A, dan 2 A serta menggunakan empat buah kompas yang diletakkan disekitar kawat berarus dengan kawat dirangkai secara seri dengan sumber arus.

        Pada percobaan pertama dengan menggunakan kawat lurus berarus, arah aliran arusnya keatas, sedangkan arah medannya masuk kedalam bidang gambar sehingga  didapatkan hasil arah simpangan jarum kompas searah dengan arah putaran jarum jam.

        Sedangkan pada percobaan kedua dengan menggunakan kawat melingkar berarus, arah aliran arus yang terjadi yaitu keatas kemudian mengalir kebawah.  Pada kompas posisi pertama dan ketiga mempunyai arah dan besar simpangan yang sama, begitu pula pada kompas yang diletakkan pada posisi kedua dan ketiga juga mempunyai arah dan besar simpangan yang sama. Dan arah simpangannya pun telah memenuhi aturan tangan kanan, arus yang mengalir pada kawat yang terletak diposisi kompas satu dan tiga adalah keatas sehingga arah medan magnetnya masuk kedalam bidang gambar sehingga arah simpangan magnetnya kearah kanan. Sedangkan arus yang mengalir pada kawat yang terletak pada posisi kompas dua dan empat keluar bidang gambar sehingga arah simpangan magnetnya kearah kiri.

Sedangkan pada percobaan ketiga dengan menggunakan kawat berbentuk solenoida hasil orientasi medan magnetnya hampir sama seperti pada kawat melingkar berarus, namun gerakkan jarum kompas yang disebabkan oleh adanya magnet disekitar kawat solenoida sangat lambat. Hal ini disebabkan karena banyaknya lilitan yang terdapat pada kawat. Dengan jumlah arus yang tetap namun dengan jumlah lilitan yang berbeda, maka medan yang dihasilkan akan tetap sama namun kecepatannya berbeda, dalam hal ini semakin banyak jumlah lilitannya maka kecepatan gerak jarum kompas semakin berkurang atau semakin pelan.

            Dan dari ketiga percobaan tersebut kita dapatkan bahwa semakin besar arus yang di berikan, maka akan semakin besar pula medan magnetnya dan kecepatan gerakan jarum kompas, sedangkan besar simpangan yang terjadi tetap sama, tidak terpengaruhi.

6.  PENUTUP

I. SIMPULAN

Dari percobaan listrik magnet I, dapat disimpulkan bahwa:

1.      Untuk menentukan orientasi medan magnet disekitar kawat berarus secara teoritis dapat mengunakan aturan tangan kanan.

2.      Untuk menentukan orientasi medan magnet disekitar kawat berarus secara empiris dapat dilihat dari arah simpangan yang terjadi pada jarum kompas, yang lebih lanjut dikaji kembali dengan aturan tangan kanan.

3.      Besarnya medan magnet pada kawat berarus sebanding dengan  kuat arus yang mengalir, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

II. SARAN

      Praktikan harus menguasai materi yang akan dipraktikan sebelum praktikum dilaksanakan, seperti memahami langkah kerja secara pasti dan dapat membuat rangkaian seri antara kawat berarus, tegangan geser serta sumber arusnya. Selain itu prktikan juga harus jeli dan teliti dalam membaca gerakkan keempat jarum kompas dalam waktu yang bersamaan, sehingga perbedaan kecepatannya dapat diketahui secara jelas dan pasti. Praktikan juga harus menyesuaikan arah-arah jarum kompas agar tepat mengarah ke utara dan selatan sehingga akan mempermudah dalam pembacaan data yang diperoleh. Dan yang terpenting adalah menyamakan jarak antara kompas dengan kawat berarus, sehingga diharapkan besar medan magnet yang mempengaruhi jarum-jarum kompas tersebut sama besarnya karena jaraknya yang sama.

7.  DAFTAR PUSTAKA

Tim Dosen Fisika Dasar 2. 2010. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar 2. Semarang: Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika-FMIPA Universitas Negeri Semarang.

8.  LAMPIRAN

Tugas akhir

4.      Parameter-parameter yang terkait dengan medan listrik, medan magnet serta medan gravitasi:

1.      Medan Listrik

a.       Fluks Listrik

b.      Garis  gaya listrik

c.       Jarak.

2.      Medan Magnet

a.       Fluks magnet

b.      Garis gaya magnet

c.       Jarak

3.      Medan Gravitasi

a.       Massa

b.      Jarak 2 benda(ketinggian jika terkait ketinggian bumi)