RESUME

FISIKA DASAR II

SUMBER SUMBER MEDAN MAGNET

OLEH :

GRESI DWIRETNO (14030184057) MAULIDYA FADILAH (14030184063) THITA DWI NANDA KURNIA (14030184072) ISMI HAQIQI NUR IZZATI (14030184080) DERRA LARASATI (14030184086) ADISTY HALIMATUS SYA'DIYAH (14030184089)

IKA SANTI RIANTI (14030184102)FATAKH LAKSONO PRABOWO (14030184105)

PENDIDIKAN FISIKA B 2014

Sumber sumber medan magnet

Hukum Biot-Savart

Jean Baptiste Biot dan Felix Savart melakukan banyak percobaan mengenai gaya yang diberikan oleh arus listrik pada magnet di dekatnya. Dari percobaan mereka, Biot dan Savart menemukan suatu persamaan matematika yang memberikan nilai medan magnet pada suatu titik dalam ruang dengan bentuk arus yang menghasilkan medan tersebut. Persamaan tersebut didasarkan pada pengamatan percobaan berikut untuk medan magnet dB di titik P pada elemen panjang ds seutas kawat berarus tetap I. Pengamatan-pengamatan disimpulkan dalam persamaan matematika yang sekarang dikenal sebagai Hukum Biot-Savart

dB =( µ0 I ds x r) / (4πr2)

dimana µ0 adalah konstanta yang disebut permeabilitas ruang bebas:

µ0 = 4π x 10-7T m/A

Perhatikan bahwa dB dalam persamaan diatas adalah medan yang diciptakan oleh arus hanya pada elemen panjang ds yang kecil dari konduktor. Untuk medapatkan medan magnet total B yang diciptakan pada suatu titik oleh arus berukuran terhingga, kita harus menjumlahkan kontribusi dari semua elemen arus I ds yang membentuk arus tersebut. Artinya kita harus menghitung B dengan mengintegralkan persamaan diatas :

B = µ0 I/4π ∫ (ds x r)/r2

dimana integralnya diambil pada seluruh distribusi arus. Persamaan ini harus ditangani dengan hati-hati karena integralnya merupakan hasil kali silang ( cross product ) dan merupakan besaran vector.

Walaupun kita telah mengembangkan Hukum Biot-Savart untuk kawat berarus, hokum tersebut juga dapat digunakan untuk arus dengan myatan yang mengalir dalam ruang, misalnya sinar electron dalam televise. Dalam kasus tersebut ds merepresentasikan panjang sebuah bagian kecil dari ruang dimana muatan mengalir.

Kemiripan yang menarik muncul antara medan magnet akibat elemen arus dan medan listrik akibat muatan titik. Besar medan magnet berubah-ubah sesuai kuadrat invers jaraknya dari sumber, begitu juga dengan medan listrik akibat muatan titik. Namun demikian, arah kedua medan tersebut berbeda. Medan listrik yang tercipata oleh muatan listrik adalah radial, tetapi medan magnet yang tercipta oleh elemen arus adalah tegak lurus elemen panjang ds dan vector satuan r. oleh karena itu , jika konduktor terletak pada bidang halaman buku, dB mengarah keluar dari halaman buku di P dan masuk kedalam halaman buku di p’.

Perbedaan lainnya antara medan listrik dan magnet berhubungan dengan sumber medannya. Medan listrik dibentuk oleh muatan listrik yang terisolasi. Hukum Biot-Savart menjelaskan

medan magnet dari elemen arus terisolasi pada suatu titik, tetapi keberadaan elemen arus terisolasi seperti itu tidak sama seperti keberadaan suatu muatan listrik yang terisolasi. Elemen arus harus merupakan bagian dari distribusi arus yang lebih luas karena kita harus memiliki rangkaian lengkapnya agar muatan dapat mengalir. Jika kawatnya simetris, garis-garis medan magnetnya merupakan lingkaran yang konsentris dengan kawat dan terletak pada bidang yang tegak lurus kawat. Besar nilai B adalah konstan di lingkaran manapun dengan jari-jari a. aturan mudah untuk menentukan arah B adalah dengan menggenggam kawat dengan tangan kanan, menempatkan ibu jarinya sepanjang arah arus. Arah genggaman keempat jari lainnya adalah arah medan magnetnya.

Pengamatan lainnya adalah bahwa garis-garis medan magnet yang ditunjukkan tidak memilikmi awal maupun akhir. Garis tersebut membentuk putaran (loop) tertutup. Ini merupakan perbedaan besar antara garis-garis medan magnet dan garis-garis medan listrik, yang dimiliki, yang dimulai dari muatan positif dan berakhir di muatan negative. Kita akanb mendalami sifat dari garis-garis medan magnet.

Medan Magnet di Antara Dua Konduktor Sejajar

Bayangkan dua kawat lurus panjang sejajar, yang dipisahkan sejauh a dan membawa arus I1

dan I2 pada arah yang sama. Kita dapat menentukan gaya yang bekerja pada salah satu kawat akibat medan magnet yang dihasilkan oleh kawat lainnya. Kawat 2 yang membawa arus I2 dan didefinisikan secara bebas sebagai kawat sumber, menghasilkan medan magnet B2 dilokasi kawat 1, yang menjadi kawat uji. Arah B2 adalah tegak lurus kawat 1. Gaya magnetic pada panjang l dari kawat 1 adalah F1 = I1 l x B2. Oleh karena l tegak lurus B2 dalam situasi ini, besar F1

adalah F1 = I1 l B2.

F1 = I1 l B2 = I1 l(µ0 I2/2πa) =( µ0 I1 I2/2πa) l

Arah F1 menuju kawat 2 karena l x B2 berada pada arah tersebut. Jika medan yang dihasilkan pada kawat 2 oleh kawat 1 dihitung, gaya F2 yang bekerja pada kawat 2 akan sama besar dan pada arah yang berlawanan dari F1. Ketika arus berada pada arah yang berlawanan, gayanya juga menjadi terbalik dan kawat-kawatnya akan tolak-menolak. Jadi, konduktor-konduktor swjajar yang membawa arus pada arah yang sama akan tarik-menarik dan konduktor-konduktor sejajar yang membawa arus pada arah yang berlawanan akan tolak-menolak.

Oleh karena besarnya gaya adalah sama untuk kedua kawat, kita lambangkan besar gaya magnetic antar kawat tersebut sebagai FB. kita dapat menuliskan besarnya ini dalam bentuk gaya per satuan panjang :

FB/ l = µ0 I1 I2/2πa

Gaya di antara kedua kawat sejajar digunakan untuk mendefinisikan ampere sebagai berikut:

Ketika besar nilai gaya per satuan panjang di antara dua kawat panjang sejajar yang membawa arus identik dan terpisahkan sejauh 1m adalah 2 x 10 -7 N/m, arus dalam setiap kawat didefinisikan setiap 1A.

Satuan Internasional (SI ) untuk muatan, yaitu Coloum, didefinisikan dalam ampere:

Ketika sebuah konduktor membawa arus tunak 1 A, besarnya muatan yang mengalir melalui penampang silang konduktor tersebut dalam waktu 1s adalah 1C.

HUKUM AMPERE

Lihat pada gambar dibawah yang (a) adalah fisikawan prancis yang bernama andre marie ampere. Ampere dikatakan sebagai penemu fenomena elektromagnetisme, hubungan antara arus listrik dan medan magnet.

Ketika menggunakan hukum ampere terapkan kaidah tangan kanan. Arahkan ibu jari sesuai dengan arah arus yang melewati loop. Jari-jari yang menggenggam akan mengarah pada arah yang seharusnya di integrasikan pada sekeliling loop agar tidak perlu mendefinisikan arus negatif.

Penemuan oersted mengenai pembelokkan jarum kompas bahwa konduktor yang berarus menghasilkan medan magnet. Jarum kompas diletakkan pada bidang horizontal didekat seutas kawat vertikal. Ketika tidak ada arus dalam kawat, semua jarum menunjukkan pada artah yang sama (medan magnet bumi). Ketika kawat tersebut terdapat arus tunak yang kuat, semua jarumnya membelok pada arah garis singgung lingkaran. Arah medan magnet yang dihasilkan oleh arus kawat sesuai dengan aturan tangan kanan. Jika arusnya dibalik, jarum juga ikut berbalik.

0leh karena itu, jarum kompas menunjuk ke rah B dapat disimpulkan bahwa garis-garis B membentuk lingkaran mengelilingi kawat. Dengan mengubah-ubah arus dan jarak dari kawat dapat kita ketahui bahwa B sebanding dengan arus dan berbanding terbalik dengan jarak dari kawat.

Jumlah hasil kali B ds sepanjang lintasan tertutup yang ekuivalen dengan integral garis B ds adalah :

∫ B.ds = B ∫ ds = π I

2 π r(2π r ) = µ0 I

Dimana ∫ds = 2πr adalah keliling lintasan lingkarannya.

MEDAN MAGNET DARI SOLENOIDA

Solenoida adalah seutas kawat panjang yang berbentuk heliks. Medan magnet yang homogen dapat dihasilkan dalam ruang yang dikelilingi oleh lilitan-lilitan kawat yang disebut sebagai bagian dalam solenoida ketika dialiri arus. Medan magnet merupakan jumlah vektor dari medan yang dihasilkan oleh semua lilitan.

Pada gambar dibawah yang (a) menunjukkan garis-garis medan magnet yang mengelilingi solenoida yang renggang. Garis-garis medan pada bagian dalamnya saling sejajar, terdistribusi homogen dan rapat dapat dikatakan bahwa medan dalam ruang tersebut kuat dan homogen.

Jika lilitannya rapat dan solenoidanya memiliki panjang yang terhingga, garis-garis medan magnetnya seperti gambar dibawah yang (b). Ketika panjang solenoida bertambah, medan bagian dalamnya menjadi lebih homogen dan medan bagian luarnya menjadi lebih lemah. Solenoida ideal terjadi ketika lilitannya rapat dan panjangnya lebih besar daripada jari-jari lilitannya. Dalam hal ini, medan bagian luarnya mendekati nol dan medan bagian dalamnya homogen pada volume yang besar.

Kita dapat menggunakan hukum ampere untuk mendapatkan persamaan kuantitatif pada bagian dalam medan magnet solenida ideal. Hukum ampere yang diterapkan yakni :

B = µ0Nl

I = µ0Ni

Dimana n =Nl

adalah jumlah lilitan per satuan panjang. Kita juga akanmemperoleh hasil

ini dengan medan magnet dari toroida lihat pada gambar yang (c). Dimana n = N

2 π r.

Di bawa ini adalah Gambar selenoidarengang, selenoida rapat dan torida sebagai berikut:

A. Gambar selenoida rengang

B. Gambar selenoida rapat

θd A

B

C. Gambar Toroida

FLUKS MAGNETIK

Sebuah elemen luas dA pada permukaan sembarang, seperti pada gambar

Jika medan magnet pada elemen ini adalah B, fluks magnetic yang menembus elemen

tersebut adalah B . dA, dimana dA adalah vector yang tegak lurus permukaan dan besarnya sama

dengan luas dA. Oleh karena itu, fluks magnetic total ФB yang melewati permukaan adalah :

ФB = ∫B . d A

Ketika sebuah bidang dengan luas A dalam medan homogen B yang membuat sudut θ dengan

dA. Sehingga :

ФB = BA cos θ

d A

Jika medan magnetnya sejajar bidang, maka θ = 90o dan fluks yang menembus bidang

adalah nol. Jika medannya tegak lurus bidang, maka θ = 0 dan fluks yang menembus bidang

adalah BA.

B

HUKUM GAUSS DALAM MAGNETISME

Garis-garis medan magnet tidak berwal atau berakhir di titik manapun. Pada gambar a

menunjukkan garis-garis medan magnet dari sebuah magnet batang. Untuk sembarang

permukaan tertutup, yang ditunjukkan pada garis putus-putus, jumlah garis yang memasuki

permukaan sma dengan jumlah garis yang meninggalkan permukaan ; jadi, fluks magnetik sama

dengan nol. Sebaliknya, untuk sebuah permukaan tertutup yang mengelilingi sebuah muatan

dipol listrik (gambar b), fluks magnetik tidak nol.

Hukum Gauss dalam magnetisme menyatakan bahwa :

Fluks magnetik yang menembus permukaan tertutup mana pun adalah selalu nol.

∮ B . dA =0

ARUS PERGESERAN dan BENTUK UMUM HUKUM AMPERE

Muatan yang bergerak menghasilkan medan magnet. Ketika konduktor berarus

memiliki derajat simetri yang tinggi, maka digunakan Hukum Ampere untuk menghitung

medan magnet yang diciptakan. Dalam persamaan ∮ B . ds = μoI, integral garis dilakukan

sepanjang lintasan tertutup mana pun yang dilewati oleh arus konduksi, dimana arus konduksi

didefinisikan oleh persamaan I = dq/dt.

Pada lintasan P melingkupi S1, maka ∮ B . ds di sekeliling lintasan ini harus sama

dengan μoI karena arus konduksi melewati S1, ketika lintasanyya melingkupi S2, maka ∮ B . ds

= 0 karena tidak ada arus yang melewati S2. Maka dari itu arus pergeseran Id dirumuskan sebagai

berikut :

Id = ϵ

0dФE

dt

Dimana ϵ 0 adalah permivisitas ruang bebas dan ФE = ∫E . d A adalah fluks listrik.

Ketika kapasitor diberi muatan, medan listrik yang berubah di antara kedua

kepingnya dapat dianggap ekuivalen dengan arus yang berperilaku sebagai kelanjutan

dari arus konduksi dalam kawat. Sehingga :

∮ B . ds = μo (I + Id ) = μoI + μo ϵ

0dФE

dt

Fluks listrik yang menembus permukaan S2 adalah ФE = ∫E . d A = EA, dimana A

adalah luas keping kapasitor dan E adalah besar medan listrik yang homogeny di antara

kedua keping. Jika q asalah muatan maka E = q/(ϵ 0 A). Sehingga :

ФE = EA = qϵ 0

Jadi, arus pergeseran yang menembus S2 adalah

Id = ϵ 0d Ф E

dt=dq

dt

Magnetisme Bahan

Dalam mengkaji medan listrik dalam materi, kita temukan bahwa medan listrik itu

dipengaruhi oleh keberadaan dipol listrik. Molekul kutub memiliki momen dipol listrik

permanen yang secara parsial dijajarkan oleh medan listrik didalam arah medan tersebut. Pada

molekul nonpolar, momen dipol listrik diinduksikan oleh medan listrik didalam arah medannya.

Pada kedua kasus, momen dipol dengan medan listrik luar ini cendrung memperlemah

medannya.

Atom-atom memiliki momen dipol magnetik akibat gerak elektronnya. Disamping itu,

setiap elektron memiliki momen dipol magnetik intrinsik yang dikaitkan dengan putaranya.

Momen magnetik total suatu atom bergantung pada susunan elektron didalam atomnya. Tidak

seperti keadaan dipol listrik, penyebarisan dipol penyearah magnetik sejajar dengan medan

magnetik luar cendrung meningkatkan medanya. Kita dapat melihat perbedaan dengan

membandingkan dengan garis-garis medan listrik suatu dipol listrik dengan garis medan

magnetik dipol magnetik. Pada positif yang jauh dari dipol garis-garis medanya menjadi identik.

Akan tetapi, diantara muatan dipol listrik, garis-garis medan listriknya berlawanan arah dengan

momen dipol, sementara didalam simpal arus, garis-garis medan magnetik sejajar dengan

momen dipol magnetiknya. Dengan demikian, didalam bahan yang terpolarisasi secara listrik,

dipol listrik menciptakan medan listrik yang berlawanan arah dengan vektor momen dipolnya,

sementara didalam bahan yang terpolarisasi secara magnetik, dipol magnetiknya menciptakan

medan magnetik yang searah dengan vektor momen dipol magnetiknya.

Berdasarkan perilaku molekulnya didalam medan magnetik luar dalam bahan

paramagnetik, dipol magnetik tidak berintekrasi kuat satu sama lain dan biasanya diorientasikan

secara acak. dengan adanya medan magnetik luar, sebagai dipol itu disearahkan dengan arah

medannya, dengan demikian memper kuat medannya. akan tetapi pada medan magnetik luar

dengan kekuatan biasa pada temperatur biasa, hanya sebagai kecil dan molekul yang disearahkan

karena gerak termal cenderung mengacak orientasinya. peningkatan medan magnetik total

dengan demikian sangat kecil. sifat feromagnetik jauh lebih rumit. karena interaksi kuat antara

dipol magnetik yang berdekatan, terjadi derajat penyearahan yang tinggi sekalipun dalam medan

magnetik luar yang lemah, menyebabkan peningkatan yang sangat besar pada medan total.

sekalipun medan magnetik luar tidak ada, bahan feromagnetik dapat membuat dipol magnetiknya

menjadi searah, seperti pada magnet permanen. sifat diamagnet diamati dalam bahan yang

molekulnya tidak memiliki momen magnetik permanen. hal ini adalah hasil dari momen dipol

magnetik yang berlawanan arah dengan medan luarnya. dengan demikian dipol induksi

menurunkan medan magnetik total. pengaruh ini sebenarnya tejadi dalam seluruh bahan, tetapi

karena sangat kecil, pengaruh ini tetutup oleh pengaruh paramagnetik atau feromagnetik ketike

molekul bahan masing-masing memiliki momen dipol magnetik permanen.

Hokum oersted menyatakan bahwa “efek magnetik dapat dihasilkan oleh muatan listrik

yang bergerak”, sedangkan hukum Faraday dan Henry:“Arus listrik dapat dihasilkan dengan

mengerakkan magnet”. Medan magnetik yang dihasilkan oleh lilitan kawat berarus memberikan

gambaran mengenai sifat magnetik material.

medan magnetik luar akan memberikan respon materi . adapun sifat –sifat magnetic :

1. Diamagnetik2. paramagnetik 3. ferromagnetik

1.1 Diamagnetik

Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom

atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1989). Bahan

diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi

medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian

hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan.

Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron sehingga semua bahan

bersifat diamagnetik karena atomnya mempunyai elektron orbital. Bahan dapat bersifat magnet

apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan.

Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak

menarik garis gaya. Permeabilitas bahan diamagnetik adalah 0μμ<>mχ. Contoh bahan

diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng.

Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah:

• Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah nol.

• Jika solenoida dirnasukkan bahan ini, induksi magnetik yang timbul lebih kecil.

• Permeabilitas bahan ini: u <> o.

Contoh: Bismuth, tembaga, emas, perak, seng, garam dapur.

1.2 Paramagnetik.

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing

atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul

dalam bahan nol (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini disebabkan karena gerakan atom/molekul

acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. Bahan

ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-elektronnya akan berusaha sedemikian rupa

sehingga resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat

paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet

luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik (efek timbulnya medan magnet yang melawan medan

magnet penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil.

Permeabilitas bahan paramagnetik adalah 0μμ>, dan suseptibilitas magnetik

bahannya .0>mχ contoh bahan paramagnetik: alumunium, magnesium, wolfram dan sebagainya.

Bahan diamagnetik dan paramagnetik mempunyai sifat kemagnetan yang lemah. Perubahan

medan magnet dengan adanya bahan tersebut tidaklah besar apabila digunakan sebagai pengisi

kumparan toroida.

Bahan paramagnetik ada yang positif, kerentanan kecil untuk medan magnet.. Bahan-

bahan ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materi yang tidak mempertahankan sifat

magnetik ketika bidang eksternal dihapus. sifat paramagnetik adalah karena adanya beberapa

elektron tidak berpasangan, dan dari penataan kembali elektron orbit disebabkan oleh medan

magnet eksternal. bahan paramagnetik termasuk Magnesium, molybdenum, lithium, dan

tantalum

Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah:

• Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah tidak

nol.

• Jika solenoida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik yang lebih besar.

• Permeabilitas bahan: u > u o.

Contoh: aluminium, magnesium, wolfram, platina, kayu

1.3 Ferromagnetik.

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar

(Halliday & Resnick, 1989). Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron.

Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom

besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron

yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik

yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.

Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat kuat,

sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar atom akan

mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok.

Kelompok atom yang mensejajarkan dirinya dalam suatu daerah dinamakan domain.

Bahan feromagnetik sebelum diberi medan magnet luar mempunyai domain yang momen

magnetiknya kuat, tetapi momen magnetik ini mempunyai arah yang berbeda-beda dari satu

domain ke domain yang lain sehingga medan magnet yang dihasilkan tiap domain saling

meniadakan.

Bahan ini jika diberi medan magnet dari luar, maka domain-domain ini akan

mensejajarkan diri searah dengan medan magnet dari luar. Semakin kuat medan magnetnya

semakin banyak domain-domain yang mensejajarkan dirinya. Akibatnya medan magnet dalam

bahan ferromagnetik akan semakin kuat. Setelah seluruh domain terarahkan, penambahan medan

magnet luar tidak memberi pengaruh apa-apa karena tidak ada lagi domain yang disearahkan.

Keadaan ini dinamakan jenuh atau keadaan saturasi.

Permeabilitas bahan ferromagnetik adalah 0μμ>>> dan suseptibilitas bahannya 0>>>mχ.

contoh bahan ferromagnetik : besi, baja, besi silicon dan lain-lain. Sifat kemagnetan bahan

ferromagnetik ini akan hilang pada temperatur yang disebut Temperatur Currie. Temperatur

Curie untuk besi lemah adalah 770 0C, dan untuk baja adalah 1043 0C (Kraus. J. D, 1970).

Bahan ferromagnetik ada yang positif, kerentanan besar untuk medan magnet luar.

Mereka menunjukkan daya tarik yang kuat untuk medan magnet dan mampu mempertahankan

sifat magnetik mereka setelah bidang eksternal telah dihapus bahan. Ferromagnetik memiliki

elektron tidak berpasangan sehingga atom mereka memiliki momen magnet bersih. Mereka

mendapatkan magnet yang kuat sifat mereka karena keberadaan domain magnetik. Dalam

domain ini, sejumlah besar di saat-saat atom (1012 sampai 1015) adalah sejajar paralel sehingga gaya

magnet dalam domain yang kuat. Ketika bahan feromagnetik dalam keadaan unmagnitized,

wilayah hampir secara acak terorganisir dan medan magnet bersih untuk bagian yang secara

keseluruhan adalah nol.. Ketika kekuatan magnetizing diberikan, domain menjadi selaras untuk

menghasilkan medan magnet yang kuat dalam bagian.. Besi, nikel, dan kobalt adalah contoh

bahan feromagnetik.. Komponen dengan materi-materi ini biasanya diperiksa dengan

menggunakan metode partikel magnetik.

Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah:

• Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis atomis besar.

• Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet permanen

• Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar (bisa ribuan

kali).Permeabilitas bahan ini: u > uo ( miu > miu nol)

Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.

Momen magnetik atom

Teori atom Bohr = Elektron bergerak sirkular mengelilingi inti Orbit elektron dapat digambarkan sebagai loop arus .

Jika elektron bergerak dengan kecepatan tetap v, maka arus:

Maka Momen magnetik:

Momen magnetik elektron sebanding dengan momentum sudut orbitalnya. Momen magnetik dan momentum sudut orbital elektron saling berlawanan arah. Dalam fisika kuantum, momen magnetik ditulis sebagai:

Setiap materi mengandung elektron, tetapi tidak semua materi merupakan magnet.

Spin mempunyai Sifat intrinsik elektron yang berkontribusi terhadap momen magnetic Perputaran elektron pada sumbunya itu disebut dengan momentum sudut spin.

Maka Momen magnetik spin elektron:

Nilai momen magnetik spin adalah konstan disebut magneton Bohr

Setiap atom memiliki beberapa elektron yang saling berpasangan dengan spin elektron berlawanan. Elektron yang tidak berpasangan berkontribusi terhadap momen magnetik spin. Momen magnetik atom merupakan penjumlahan momen magnetik orbital dan momen magnetik spin.

Vektor magnetisasi dan kuat medan magnetic

Keadaan magnetik materi digambarkan oleh vektor magnetisasi MBesar magnetisasi didefinisikan sebagai momen magnetik per satuan volume. Medan magnetik total suatu materi tergantung pada medan eksternal Bo dan magnetisasi materi.

Medan magnetik total B = medan magnet dari solenoida Bo + medan akibat magnetisasi materi Bm .

Kuat medan magnetik (magnet induksi) adalah pengaruh arus pada lilitan kawat terhadap materi.

Paramagnetik dan feromagnetik tersusun oleh atom-atom yang memiliki momen magnetik permanen. Diamagnetik tdk memiliki momen magnetik permanen Magnetisasi material paramagnetik dan diamagnetik sebanding dengan kuat medan magnetik .

Magnetisasi material paramagnetik dan diamagnetik yang ditempatkan dalam medan magnetik luar:

Medan magnet bumi

Kata magnet berasal dari kata sebuah daerah di bagian asia yaitu “magnesia”. Yaitu tempat ditemukannya pertama kali sebuah batu yang mampu menarik benda-benda kecil disekitarnya. Hans christian oersted pada tahun 1820 menemukan bahwa arus didalam sebuah kawat dapat menghasilkan efek-efek magnetik, karena arus dapat mengubah arah sebuah jarum kompas. Jadi dapat disimpoulkan bahwa disekitar arus listrik teradapat medan magnet. Medan magnet adalah ruang atau daerah disekitaran magnet atau disekitaran penghantar yang membawa arus.

Medan magnet biasa disebut juga dengan induksi magnetik atau garis -garis induksi di simbolkan dengan B. medan magnet sama halnya dengan medan listrik termasuk dalam besaran vector. Arah B di definisikan sebagai arah yang cenderung di tunjuk oleh kutub utara sebuah jarum kompas.      Magnet adalah suatu benda yang terdiri dari kutub utara dan kutub selatan, sebuah magnet dapat menarik benda-benda disekitarnya yang mempunyai sifat magnetis juga. Sebuah magnet dapat mengalami gerak osilasi apabila di aliri arus listrik.        Bumi memiliki suatu medan magnet yang disebabkan oleh sumber yang berasal dari dalam inti bumi. Salah satu metode yang dapat di gunakan untuk mengetahui medan magnet bumi adalah dengan menghitung periode osilasi magnet batang yang di gantung dalam daerah medan magnet kumparan.

Medan magnet bumi adalah medan atau daerah dimana dapat dideteksi distribusi gaya

magnet yang terdiri dari kutub-kutub magnet dan sebuah katulistiwa magnet, dan dipusat bumi

diletakkan batang magnet yang posisinya vertical. Jika sebuah magnet batang ditempatkan

didalam medan magnet dengan rapat fluks B (weber/m2), medan tersebut akan memberikan torsi

t sebesar : t = M.B, dengan M adalah momen medan magnet dari magnet batang. Jika magnet

batang dilepas dari gantungannya maka akan berosilasi, dan untuk sudut simpangan q yang kecil,

dapat diperoleh osilasi T sebesar : T = 2p

Medan magnet solenida adalah Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut

dengan kumparan , apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang.

Kumparan ini disebut dengan Solenida Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O)

Solenoida dapat dihitung

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T )

μ0 = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 -7 Wb/amp. M

Gaya magnetic disebut juga dengan gaya Lorentz, Karakteristik dari gaya magnetik pada

muatan adalah :

1.      gaya sebanding dengan besarnya muatan

2.      sebanding dengan besarnya kuat medan.

3.      Gaya magnetik juga bergantung pada kecepatan partikel. Sebuah partikel bermuatan yang diam

tidak mengalami gaya magnetic. Gaya magnetic F tidak mempunyai arah yang sama seperti

medan magnet B tetapi selalu tegak lurus terhadap B maupun v.

4.      besarnya F dari gaya sebanding dengan v dan tegak lurus terhadap meda, bila komponen

tersebut nol yatu bila v dan B paralel atau berlawanan arah maka nilai gaya tersebut adalah nol.

Besarnya F dapat di tuliskan F = q v B sin ϕ

Dimana q menyatakan besarnya muatan dan ϕ menyatakan sudut yang diukur dari arah v

ke rah B. dengan menggunakan kaidah tangan kanan maka akan memperlihatkan bahwa gaya

pada muatan q yang bergerak dengan kecepatan v dan medan magnet B yang diberikan, dapat

dituliskan

F = q v B (gaya magnetic pada sebuah muatan yang bergerak)

Satuan dari B ekuyivalen dengan 1 N.s/C.m Karen 1 A= 1C/s maka satuan dari B adalah

1 N/A = 1 T = wb/ m2.