Medan Magnet Di Sekitar Kawat Berarus

Medan Magnet Di Sekitar Kawat Berarus

Medan Magnet di dalam ruangan terjadi karena ada arus listrik disekitarnya. Arus listrik menyebabkan medan magnet disekitar kawat yang dialiri listrik. Apabila melalui penghantar itu dialirkan arus listrik, ruang di sekitar penghantar itu mengalami perubahan. Adanya perubahan itu hanya dapat diketahui secara tidak langsung, di antaranya dari menyimpangnya arah sebuah magnet jarum yang ada di ruangan itu, seperti pada percobaan Oersted.

Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus

Hans Christian Oersted  (1777 – 1851) fisikawan berkebangsaan Denmark. Setelah melakukan eksperimen cukup lama, pada tahun 1819 Oersted berhasil menemukan bahwa, ”Jika sebuah magnet jarum (kompas kecil) didekatkan pada suatu penghantar yang berarus listrik, magnet jarum akan menyimpang”. Hal ini menunjukkan bahwa di sekitar kawat berarus terdapat medan magnet. Untuk mengetahui hubungan antara arus, kuat arus, dan medan magnet yang timbul, dapat dilakukan percobaan berikut ini.

Ambil sebuah kawat penghantar yang panjangnya kira-kira 50 cm, kemudian kita bentangkan di atas magnet jarum kompas. Kita atur sedemikian rupa arah bentangan kawat penghantar sejajar dengan arah magnet jarum pada kompas.

Pada saat ujung kawat AB tidak dihubungkan dengan sumber tegangan (baterai), kedudukan magnet jarum sejajar dengan bentangan kawat. Pada saat ujung A dihubungkan dengan kutub positif baterai dan ujung B dengan kutub negatif baterai, ternyata kutub utara magnet menyimpang ke kiri. Sebaliknya jika ujung A dihubungkan dengan kutub negatif baterai dan ujung B dengan kutub positif baterai, maka kutub utara magnet menyimpang ke kanan. Penyimpangan kutub magnet utara tersebut menunjukkan adanya medan magnet di sekitar kawat beraliran arus listrik. Penyimpangan kutub utara magnet ini memberi petunjuk tentang arah medan magnet di sekitar kawat berarus. Arah medan magnet di sekitar kawat berarus ditunjukkan dengan aturan tangan kanan, yaitu sebagai berikut :

Hukum / Aturan tangan kanan

Untuk menentukan arah medan magnet disekitar kawat berarus listrik kita mengenal adanya HUKUM TANGAN KANAN atau sering disebut aturan tangan kanan. Aturan tangan kanan ini dilakukan dengan menggenggam jari-jari dan ibu jari menunjuk keatas seperti terlihat pada gambar disamping. Hukum atau aturan tangan kanan berfungsi untuk mencari arah medan magnet.

Bunyi hukum atau aturan tangan kanan adalah sebagai berikut :

“Apabila arah ibu jari menyatakan arah aliran arus listrik, maka arah lipatan jari-jari yang lainnya menyatakan arah medan magnet.“

hukum Biot-Savard

Pada saat Hans ChristianOersted mengadakan percobaan untuk mengamati hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, ia belum sampai menghitung besarnya kuat medan magnet di suatu titik di sekitar kawat berarus. Perhitungan secara matematik baru dikemukakan oleh ilmuwan dari Prancis yaitu Jean Bastiste Biot dan Felix Savart. Berdasarkan hasil eksperimennya tentang pengamatan medan magnet di suatu titik P yang dipengaruhi oleh suatu kawat penghantar dl, yang dialiri arus listrik I diperoleh kesimpulan bahwa besarnya kuat medan magnet (yang kemudian disebut induksi magnet yang diberi lambang B) di titik P :

a. Berbanding lurus dengan kuat arus listrik (I).
b. Berbanding lurus dengan panjang kawat (dl).
c. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik P ke elemen kawat penghantar (r).
d. Sebanding dengan sinus sudut apit θ antara arah arus dengan garis hubung antara titik P ke elemen kawat penghantar.

Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum Biot-Savart yang secara matematik dapat dinyatakan dalam persamaan :

dengan :

dB = Induksi magnet di titik P (Wb/m² atau Tesla)
I = kuat arus listrik (A)
dl = panjang elemen kawat berarus (m)
θ = sudut antara arah I dengan garis hubung P ke dl
k =  = bilangan konstanta = 10^-7Wb A^-1m^-1
r = jarak dari P ke dl (m)

Ilmuwan mengatakan bahwa ruang disekitar kawat berarus listrik berubah menjadi medan magnetik. Arus listrik menimbulkan medan magnetik di sekitar kawat berarus listrik.