Kaidah Tangan Kanan

Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Medan Magnet

Penggunaan kaidah tangan kanan untuk menentukan medan magnet digunakan pada kawat lurus bermuatan arus listrik. Ibu jari mengikuti arus listrik yang mengalir pada kawat lurus tersebut. Sedangkan keempat jari lainnya menujukkan arah medan magnet. Lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah.

 
 

Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Kutub Magnet

Jika pada pembahasan sebelumnya sobat cakap fisika telah mempelajari kaidah tangan kanan untuk menentukan medan magnet pada kawat lurus bermuatan arus listrik. Sekarang, sobat cakap fisika akan mempelajari kaidah tangan kanan untuk menentukan kutub magnet. Kaidah tangan kanan kanan ini dipakai pada kawat melingkar bermuatan arus listrik.

Cara menentukan kutub magnet dengan kaidah tangan kanan ini dilakukan dengan menggunakan tangan kanan yang seolah-olah tangan mengikuti kumparan. Arah empat jadi mengikuti arus listrik yang mengalir pada kawat melingkar. Posisi ibu jari mengikuti, ibu jari selalu menunjuk kutub utara. Simak lebih jelasnya pada cara dan gambar di bawah.

Posisi tangan pada kaidah tangan kanan untuk menentukan kutub magnet:

Posisikan empat jari mengikuti arus listrik yang mengali pada kawat melingkar.Ibu jari akan selalu menunjukkan arah utara.

Sehingga, posisi tangan yang memegang kumparan dapat dilihat seperti gambar di bawah.
 

 
Biasanya, kaidah tangan kanan ini berguna untuk menentukan kutub magnet pada pembuatan magnet sederhana dengan cara elektromagnet.

 
Selanjutnya, akan dibahas kaidah tangan kanan gaya lorentz.

 
 

Kaidah Tangan Kanan Gaya Lorentz

Masih mengenai kaidah tangan, ulasan yang akan dibahas di sini adalah kaidah tangan kanan untuk menentukan gaya lorentz. Kaidah tangan kanan gaya lorentz menujukkan 3 arah komponen yaitu medan magnet (B), arus listrik (I), dan gaya lorenzt (F). Posisi tangan dan arah yang ditunjuk pada pemanfaatan kaidah tangan kanan untuk menentukan gaya lorentz dapat dilihat pada gambar di bawah.

Berdasarkan gambar di atas, arah yang perlu diperhatikan adalah

Arah arus (I) ditunjukkan oleh ibu jari.Medan magnet (B) ditunjukkan oleh empat jari (jari teulnjuk, tengah, manis, dan kelingking).Arah yang tegak lurusantara telapak tangan dan empat jari menujukkan Gaya lorentz (F).

 
Sekian pembahasan mengenai kaidah tangan kanan untuk menentukan kutub magnet. Terimakasih telah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Medan Elektromagnetik

Medan Elektromagnetik

Dulu, pada tahun 1819  seorang ahli fisika berkebangsaan Denmark bernama Hns Christian Oersted menemukan bahwa medan magnet tidak hanya bisa timbul dari sumber magnet asli tetapi juga bisa timbul di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik. Penemuan ini di dasarkan atas percobaan dengan menempatkan kompas di sekitar kawat berarus listrik. Ilmuwan yang wafat di Kopenhagen pada usia 73 tahun ini menemukan fakta menarik, ketika sebuah jarum kompas diletakkan disekitar kawat yang dialiri arus listrik jarum tersebut tidak lagi mengarah ke arah utara atau selatan melainkan ke arah menyimpang.

Dari percobaan tersebut dapat ditarik kesimpulan:
Di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet yang mempengaruhi arah jarum kompas.Arah gaya magnet yang menyimpangkan jarum kompas bergantung kepada arah arus listrik yang mengalir pada  penghantar.

Dari percobaan di atas sobat dapat mengatakan bahwa yang dimaksud elektromagnet adalah sifat kemagnetan yang timbul pada suatu penghantar saat dialiri arus listrik.

Arah Medan Elektromagnet

Arah medan elektromagnet dapat ditentukan dengan mudah menggunakan kaidah tangan kanan. Arah ibu jari kanan selalu menunjukkan arah arus listrik dan arah keempat jari sisanya menunjukkan arah medan elektromagnet. Perhatikan gambar di bawah ini

kaidah tangan kanan

Dari gambar di atas terlihat bahwa kawat berarus listrik memiliki garis-garis medan elektromagnet yang bentuknya berupa lingkaran-lingkaran yang bertitik pusat pada kawat. Jika arah arus ke atas (ibu jari ke atas) maka arah medan elektromagnet berlawanan dengan arah jarum jam. Sebaliknya saat arah arus listrik ke bawah, arah medan elektromagnet searah dengan arah jarum jam. Perhatikan gambar di bawah ini!

Contoh Soal

Coba sobat perhatikan empat buah gambar di bawah ini, kemudian tentukan arah arus listrik yang benar jika tanda titi (.) menyatakan arah medan magnet ke luar bidang atau menuju kita, sedangkatn tanda silang (x) menyatakan araha medan magnet masuk ke bidang atau menjauhi kita

Pembahasan:

Dengan menggunakan kaidah tangan kanan maka jawaban yang benar adalah B. Tanda x berarti medan magnet masuk menjauhi kita dan tanda titik berarti medan magnet keluar dan mendekati kita.

Kuat Medan Elektromagnet

1. Kuat Medan Magnet pada Kawat Lurus

Besarnya medan elektromagnet atau induksi magnet yang dialami oleh sebuah titik yang berjarak r dari kawat lurus dengan panjangnya dl dan mengalir arus listrik sebesar I dapat sobat hitung menggunakan rumus:

dB = elemen kuat medan magnet di suatu titik (Tesla = Weber/m²)
μ_o = permeabilitas vakum (4π . 10^-7 Wb/Am)
r = jarak titik ke elemen kawat (m)
l = panjang elemen kawat
θ = sudut yang dibentuk antara garis singgung medan magnet pada elemen kawat berarus dengan titik tertentu

Rumus di atas dikenal juga dengan hukum Bio-Savart. Besarnya kuat medan elektromagnet di suatu titik yang berjarak a dari kawat berarus listrik dengan panjang kawat tak terhingga (l = ~) dapat ditentukan dengan rumus

 
a = jarak tegak lurus titik ke kawat berarus listrik (m)

2. Kuat Medan Elektromagnet di Sekitar Kawat Melingkar

a. Pada Sumbu Lingkaran
Besar kuat medan elektromagnet (induksi magnet) di titik sepanjang sumbu lingkaran ditentukan dengan rumus

 

atau

N = banyak lilitan
a = jari-jari lingkaran kawat beraruss listrik
x = panjang sumbu lingkaran

b Pada Pusat Lingkaran

Besar induksi magnet di pusat lingkaran kawat ditentukan dengan rumus

B = μ_o NI/2a

3. Kuat Medan Elektromagnet pada Solenoida.

Apa itu selenoida? Selenoida adalah kawat pajang yang dililitkan pada inti yang berbentuk silinder. Besarnya induksi magnet di ujung solenoida dapat ditentukan dengan rumus:

l = panjang solenoida (m)

Besarnya induksi magnet di pusat (tengah) solenoida dapat ditentukan dengan rumus:

4. Kua Medan Elektromagnet pada Toroida

Toroida adalah kawat yang dililitkan pada inti yang berbentuk lingkaran. Pada prinsipnya, toroida merupakan solenoida yang intinya dibengkokkan sehingga berbentukk lingkaran. Besarnya induksi magnet pada toroida hanya ada di dalam toroida (sumbu toroida) dan besarnya ditentukan dengan rumus

a = jari-jari efektif toroida

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.