Ohmmeter
Meskipun bukan alat ukur yang tinggi ketepatannya, ohmmeter adalah alat yang berguna untuk mengukur dayahambat dengan cepat. Alat ini terdiri atas sebuah galvanometer, sebuah resistor, dan sebuah sumber (biasanya baterai lampu senter) yang dihubungkan seri, seperti gambar berikut ini. Daya hambat R yang hendak diukur dihubungkan antara terminal x dan terminal y.
Daya hambat seri Rs, dipilih demikian rupa sehingga bila terminal ujung x dan terminal y mengalami hubungan rentas (yaitu, kalau R = 0) galvanometer akan mendefleksi penuh. Apabila rangkaian antara x dan y terbuka (yaitu, kalau R = ∞), galvanometer tidak akan mendefleksi. Untuk harga R antara nol dan tak berhingga, galvanometer mendefleksi sampai suatu titik antara 0 dan ∞, bergantung kepada harga R, dan karena itu skala galvanometer dapat dikalibrasi untuk menunjukkan dayahambat R.
-
Potensiometer
Potensiometer adalah sebuah alat ukur yang dapat dipakai mengukur ggl suatu sumber tanpa mengambil arus dari sumber itu. Di samping itu ada pula beberapa kegunaan lainnya pada esensinya potensiometer menyeimbangkan perbedaan potensial yang tak diketahui terhadap suatu perbedaan potensial yang dapat diatur dan diukur.
Asas potensiometer diperlihatkan secara skematik dalam gambar di bawah. Kawat berdayahambat ab dihubungkan secara permanen pada kedua ujung sumber yang ggl-nya €1, hendak diukur. Sebuah kontak geser c dihubungkan melalui galvanometer G ke sebuah sumber lain yang ggl-nya €2 akan diukur. Kontak c digerakkan sepanjang kawat sampai ditemukan posisi pada mana galvanometer tidak mendefleksi.
Gambar . Asas potensiometer
-
Rangkaian R-C
Gambar dibawah akan menjelaskan sebuah rangkaian dalam kapasitor C dapat dimuati atau dikosongkan melalui resistor R. Resistor dan kapasitor itu dihubungkan seri ke terminal-terminal dengan sebuah sakelar kutub ganda. Terminal atas sakelar dihubungkan ke sebuah sumber yang tegangan jepitnya V konstan. Terminal bawah saling dihubungkan dengan kawat yang daya hambatnya nol. Kapasitor mula-mula tidak bermuatan.
Apabila sakelar diputar ke posisi “up” kapasitor akan bermuatan sampai suatu perbedaan potensial V, tetapi tidak akan memperoleh muatan akhirnya seketika. Jika sakelar diputar ke posisi “down” sesudah kapasitor beroleh muatan, kapasitor itu pada suatu saat menjadi tidak bermuatan, tetapi prosesnya tidak akan berlangsung seketika.
Perumpamaan q adalah muatan pada kapasitor dan I adalah arus yang memuat sesaat sesudah sakelar diputar ke “up”. Perbedaan potensial
Karena itu
Disini V = konstan, i = arus adalah
Bila muatan q bertambah, maka suku q/RC menjadi lebih besar dan arus berkurang dan pada suatu saat menjadi nol. Apabila i=0
Disini  adalah muatan akhir.
Ada bermacam-macam cara yang dapat dipakai untuk merumuskan persamaan untuk I, q,  sebagai fungsi waktu. Kita dapat mengganti I dengan dq/dt, sehingga diperoleh
Sesudah mengintegrasikan, kita peroleh q(t). arus i(t) dicari dengan cara diferensiasi, karena i= dq/dt.
-
Penggantian Arus
Gambar dibawah ini melukiskan sebuah kapasitor dielektriknya terbuat dari bahan yang tidak menghantar. Ke dalam pelat kiri kapasitor itu, ada arus konduksi  dan dari pelat kanannya ada arus konduksi yang sama. Besar muatan bebas pada masing-masing pelat adalah dan laju pertambahan muatan-muatan itu adalah  karena arus konduksi menyamai laju pertambahan muatan bebas.
Gambar memperlihatkan beberapa garis penggantian muatan itu, baik di dalam medan dielektrik maupun di dalam meda jumbai. Garis putus-putus menunjukkan sebuah permukaan Gauss yang tertutup sekeliling pelat sebelah kiri, dan menurut hukum Gauss untuk D, integral permukaan P untuk seluruh permukaan ini sama dengan muatan bebas di dalam permukaan tersebut :
Karena muatan bertambah, penggantian D di setiap titik permukaan itu juga bertambah. Umpamakan D vektornya, parallel dengan D, yang menyamai laju pertambahan D di setiap titik. Maka
Dan integral permukaan D untuk seluruh permukaan tertutup itu sama dengan arus konduksi permukaan.
James Clerk Maxwell sebagai orang pertama mengemukakan bahwa dengan memperluas definisi tentang arus, maka ungkapan yang mengatakan bahwa arus yang keluar dari tiap pelat menyamai arus yang masuk ke pelat, masih tetap berlaku. Menurut Maxwell harga D di tiap titik disebut rapat arus pengganti dan integral permukaan D untuk suatu luas permukaan,  disebut arus pengganti  melalui luas permukaan yang bersangkutan :
Pengganti D disetiap titik ialah
D = P  ,
Suku P, yang berada dengan nol hanya dalam dielektrik, menyatakn gerak sesungguhnya muatan melewati bagian permukaan tertutup yang terletak di dalam dielektrik. Artinya, selagi medan di dalam dielektrik bertambah, molekul-molekul dielektrik itu membanjar. Dan partikel-partikel bermuatan bergerak melewati permukaannya.
Definisi umum Maxwell mengenai arus kelihatannya bisa saja tidak lebih dari suatu cara yang cerdik untuk dapat mengatakan bahwa arus yang masuk ke dalam dank e luar dari suatu bagian sebuah rangkaian adalah sama, sekalipun pada rangkaian itu ada sebuah kapasitor dimana arus konduksi nol. Tetapi, suatu elemen arus pengganti akan membangkitkan medan magnet dengan cara yang tepat sama seperti suatu arus konduksi membangkitkan medan magnet.
Fluksi penggantian arus melewati suatu luas daerah,  di definisikan sebagai integral permukaan D untuk seluruh luas itu. Karena itu persamaannya menjadi
BAB III
KESIMPULAN
-
Kesimpulan
Kombinasi resistor dalam suatu rangkaian tertentu selalu dapat diganti dengan satu resistor saja tanpa terjadi perubahan perbedaan potensial antara terminal-terminal kombinasi yang bersangkutan dengan arus dalam rangkaian selebihnya. metode menghitung daya hambat ekuivalen ialah mengandaikan suatu perbedaan potensial Vab melalui jaringan yang sebenarnya, menentukan arus I yang bersesuaian (atau sebaliknya), lalu menentukan perbandingan antara keduanya. Hubungan resistor dalam seri dan paralel yang sederhana cukup banyak membicarakan rumus-rumus untuk dua hal khusus ini. Hukum Kirchhoff terdiri dari dua kaidah, yaitu:
-
Kaidah titik cabang. Hasil penjumlahan aljabar tiap arus yang menuju sembarang titik cabang sama dengan nol.
-
Kaidah lintasan tertutup. Hasil penjumlahan aljabar tiap ggl dalam sembarang lintasan tertutup sama dengan hasil penjumlahan aljabar hasilkali IR dalam lintasan tertutup yang bersangkutan:
Seperti dalam banyak kejadian, kesulitan utama yang dihadapi dalam menerapkan hukum Kirchhoff terletak pada penentuan tanda-tanda aljabar, bukan dalam memahami segi-segi fisikanya, yang sebenarnya sangat elemeneter.
Jenis amperemeter dan voltmeter yang paling umum adalah galvanometer kumparan berputar. Rangkaian jembatan Wheatstone, sangat banyak digunakan untuk mengukur dayahambat dengan cepat. Untuk menggunakan jembatan itu, sakelar K1 dan sakelar K 2 ditutup dan dayahambat P diatur sampai jarum penunjuk galvanometer G tidak menyimpang. Meskipun bukan alat ukur yang tinggi ketepatannya, ohmmeter adalah alat yang berguna untuk mengukur dayahambat dengan cepat. Alat ini terdiri atas sebuah galvanometer, sebuah resistor, dan sebuah sumber (biasanya baterai lampu senter) yang dihubungkan seri.
Potensiometer adalah sebuah alat ukur yang dapat dipakai mengukur ggl suatu sumber tanpa mengambil arus dari sumber itu. Di samping itu ada pula beberapa kegunaan lainnya pada esensinya potensiometer menyeimbangkan perbedaan potensial yang tak diketahui terhadap suatu perbedaan potensial yang dapat diatur dan diukur.
Gambar yang telah dijelaskan, Apabila sakelar diputar ke posisi “up” kapasitor akan bermuatan sampai suatu perbedaan potensial V, tetapi tidak akan memperoleh muatan akhirnya seketika. Jika sakelar diputar ke posisi “down” sesudah kapasitor beroleh muatan, kapasitor itu pada suatu saat menjadi tidak bermuatan, tetapi prosesnya tidak akan berlangsung seketika.
Perumpamaan q adalah muatan pada kapasitor dan I adalah arus yang memuat sesaat sesudah sakelar diputar ke “up”. Perbedaan potensial
Bila muatan q bertambah, maka suku q/RC menjadi lebih besar dan arus berkurang dan pada suatu saat menjadi nol. Apabila i=0
Disini adalah muatan akhir.
Gambar dibawah ini melukiskan sebuah kapasitor dielektriknya terbuat dari bahan yang tidak menghantar. Ke dalam pelat kiri kapasitor itu, ada arus konduksi dan dari pelat kanannya ada arus konduksi yang sama. Besar muatan bebas pada masing-masing pelat adalah dan laju pertambahan muatan-muatan itu adalah karena arus konduksi menyamai laju pertambahan muatan bebas.
DAFTAR PUSTAKA
D.Halliday, R.Resnick. Fundamentals Of Physics,edisi ke-2. New York.1981
Giancoli. Fisika Edisi Kelima Jilid-2.Jakarta: Erlangga.2001
Zemansky, Sears. Fisika Untuk Universitas 2 Listik Magnet. Bandung: Bina Cipta. 1962
MEDAN MAGNET
MAKALAH
”Untuk memenuhi salah satu tugas pada mata kuliah Listrik Magnet”
Disusun oleh:
Muchlas Yulianto
1001135038
Nurul Hikmah
1001135046
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA 5B
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA
JAKARTA
2013 M/1433 H
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji serta syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan nikmatnnya kepada kami yang salah satunnya adalah nikmat sahat wal ‘afiat, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah kami yang berjudul “Medan Magnet” tepat waktu. Shalawat serta salam tak lupa kami haturkan keharibaan baginda Nabi Muhammad SAW yang kami kagumi kearifannya dan kami coba contoh akhlaknya yang mulia.
Pertama-tama kami mengucapkan terima kasih kepada bunda Yulia Rahmadhar, M.pd selaku dosen kami dalam mata kuliah Listrik Magnet, perpustakaan UHAMKA yang mempermudah kami mendapatkan buku-buku referensi untuk makalah kami ini dan beberapa pihak yang tidak bisa kami sebutkan namannya satu persatu, tapi tetap tidak mengurangi rasa trimkasih kami atas bantuan dan masukannya.
Kami berharap makalah ini dapat bermanfaat dan bisa menjadi sedikit pengetahuan baik untuk kami khususnya dan teman-teman yang membaca umumnya.tapi seperti kata pepatah “tiada yang sempurna selain Allah SWT” kami sangat menyadari bahwa makalah kami ini memiliki banyak kekurangan, baik dari segi isi ataupun sistematika penulisan yang kami gunakan. Karena itu kami mohon dibukakan pintu maaf apa bila ada ketidak sesuaian dalam makalah kami ini, masukan dari teman sekalian pastinya akan sangat membantu untuk kami.
Wassalamu’alaikum wr. Wb
Jakarta, 10 Januari 2013
DAFTAR ISI
Cover
Kata Pengantar ……………………………………………………………
Daftar Isi ………………………………………………………………….
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ………………………………………………...
I.2 Pembatasan Masalah …………………………………………..
I.3 Tujuan …………………………………………………………
BAB II KAJIAN TEORI
II.1 Kemagnetan ……………...……..…………………………..
II.2 Medan Magnet Induksi …...…………..…………………….
II.3 Garis Induksi, Fluksimagnet ….…………………………….
II.4 Orbit Partikel Bermuatan dalam Medan Magnet ..…………
II.5 Pegukuran e/m oleh Thomson ……………………………….
II.6 Sinar Positif ………………………………………………...
II.7 Isotop …….……………………………………………...
II.8 Spektroskopi Massa ……………………………….………..
II.9 Berat Atom, Satuan Massa Atom …...…………….………..
II.10 Siklotron …………...…………………………….………..
BAB III PENUTUP
III.1 Kesimpulan ………………………………………………….
Daftar Pustaka
|
i
ii
1
2
2
3
3
5
5
6
10
13
13
14
15
17
|
BAB I
PENDAHULUAN
-
Latar Belakang
Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet atau ruang yang masih memungkinkan adanya interaksi magnet. Keberadaan magnet dapat terlihat dengan perubahan kedudukan serbuk besi sebagaimana percobaan Oersted. Yang kemudian digambarkan menurut kaidah tangan kanan. Bumi merupakan medan magnetik raksasa, yang pembuktiannya dapat dilakukan dengan kompas. Penunjukkan arah kompas menyatakan arah kutub-kutub magnet bumi.
Medan magnet, dalam ilmu Fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnyagaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari ferromagnet "permanen"). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut.
Hasil kerja Maxwell telah banyak menyatukan listrik statis dengan kemagnetan, yang menghasilkan sekumpulan empat persamaan mengenai kedua medan tersebut. Namun, berdasarkan rumus Maxwell, masih terdapat dua medan yang berbeda yang menjelaskan gejala yang berbeda. Einsteinlah yang berhasil menunjukkannya dengan relativitas khusus, bahwa medan listrik dan medan magnet adalah dua aspek dari hal yang sama (tensor tingkat 2), dan seorang pengamat bisa merasakan gaya magnet di mana seorang pengamat bergerak hanya merasakan gaya elektrostatik. Jadi, dengan menggunakan relativitas khusus, gaya magnet adalah wujud gaya elektrostatik dari muatan listrik yang bergerak, dan bisa diprakirakan dari pengetahuan tentang gaya elektrostatik dan gerakan muatan tersebut (relatif terhadap seorang pengamat).
-
Pembatasan Masalah
Dalam makalah ini kami membatasi pembatasannya yaitu membahas mengenai medan magnet, kemagnetan, medan magnet induksi, garis induksi dan fluksi kemagnetan.
-
Tujuan
Adapun tujuan dalam pembuatan makalah ini adalah
-
Memahami konsep medan magnet
-
Mengetahui pengertian kemagnetan
-
Memahami konsep medan magnet induksi
-
Mengetahui tentang garis induksi dan fluksi kemagnetan
BAB II
ISI
-
Kemagnetan
Fenomena kemagnetan yang mula-mula diamati orang tak diragukan lagi ialah fenomona yang terlihat pada apa yang disebit magnet “alam” berupa pecah-pecahan kasar bijih besi yang ditemukan dekat kota kuno magnesia (asal kata magnet) di Yunani. Magnet alam bersifat menarik kepadanya besi yang tidak magnetik, efek tarikan itu paling kentara dibagian tertentu magnet itu, yaitu dibagian kutub-kutubnya.
Dewasa ini orang berpendapat bahwa semua apa yang disebut fenomena kemagnetan itu terjadi harus adanya gaya antara mutan listrik yang bergerak. Artinya, muatan yang bergerak relatif terhadap seorang pengamat menimbulkan medan magnetik dan juga medan elektrostatik, dan medan magnetik ini mengerjakan gaya pada sebuah muatan lain yang bergerak rlatif terhadap pengamat yang bersangkutan.
Medium tempat muatan bergerak dapat sangat menimbulkan efek pada gaya kemagnetan yang terjadi antara muatan itu. Dalam bab ini muatan atau konduktor yang dipersoalkan kita anggap berada dalam ruang kosong.
-
Medan Magnet Induksi
Muatan bergerak menimbulkan medan magnetik disekitarnya, dan bahwa medan inilah yang mengerjakan gaya terhadap muatan lain yang bergerak melalui medan itu. Selain adanya medan magnetik disekitar sebuah muatan yang bergerak di sekeliling muatan ini ada pula medan elektrostatik.
Di suatu titik dikatakan ada medan magnetik bila ada gaya (di samping gaya elektrostatik, kalau ada) bekerja terhadap sebuah muatan bergerak di titik itu. Medan magnetik, seperti hal nya medan listrik, merupakan medan vektor, yang besar dan arahnya disembarang titik diperincikan berdasarkan sebuah vektor B yang disebut induksi kemagnetan.
Untuk meneliti sebuah medan magnet yang tak diketahui, kita harus mengukur besar dan arah gaya terhadap muatan uji gerak. Tabung sinar katoda adalah alat eksperimen yang cocok untuk meneliti, paling tidak secara kualitatif, sifat laku muatan bergerak dalam medan magnet. Disebuah titik yang tertentu dalam medan magnet, bekas elektron tersebut umumnya mendefleksi. Tetapi dengan memutar tabung sinar katoda, akan ada satu arah dimana defleksi itu tidak terjadi. Arah gerak sebuah muatan terhadap mana medan magnet tidak mengerjakan gaya ditentukan sebagai arah vektor B.
Eksperimen menunujukan bahwa selalu terjadi defleksi demikian rupa sehingga seakan-akan menunjukan bahwa ada gaya yang bekerja dalam bidang tersebut. Kalau kecepatan muatan bergerak itu tegak lurus pada medan magnet, maka gaya yang dimaksud tegak lurus pada medan magnet dan kecepatan. Besar gaya itu berbanding lurus dengan kecepatan. Jika kecepatan tidak tegak lurus pada arah medan magnet, tetapi membentuk sudut  dengan medan, maka kecepatan vektor v dapat diuraikan menjadi 2 komponen :  dalam arah medan, dan  tegak lurus pada medan. Dalam kasus yang umum ini, gaya yang bekerja terhadap muatan yang bergerak, arahnya tegak lurus pada medan magnet dan juga pada dan mempunyai besarnya berbanding dengan .
Eksperimen menunjukan bahwa dalam suatu kejadian, gaya F yang bekerja terhadap sebuah muatan bergerak dalam medan magnet berbanding dengan besar muatan bergerak dalam medan magnet berbanding dengan besar muatan, dan bahwa gaya terhadap sebuah muatan negatif, yang bergerak menurut suatu arah tertentu, berlawanan dengan gaya terhadap muatan positif, yang bergerak menurut arah yang sama.
Besar vektor B disembarang titik lalu dapat dirumuskan berdasarkan persamaan.
Disini q berati besar sebuah muatan bergerak dititik yang bersangkutan, v besar kecepatannya, dan sudut antara v dan arah medan Arah hasil kali vektor itu sama seperti arah maju sekrup putar kanan bila vektor yang satu diputar melalui sebuah sudut kecil yang membuatnya paralel dengan vektor yang satu lagi. Dapat ditulis persamaan dalam bentu vektor yaitu
-
Garis Induksi. Fluksi Kemagnetan
Fluksi kemagnetan φ yang menyebar ke sebuah permukaan disefinisikan dengan cara yang sama seperti luksi listrik ψ, yaitu integral permukaan komponen normal B pada permukaan itu. Jadi fluksi dφ yang menyebar ke permukaan seluas dA ialah
dan fluksi total yang menyebar ke sebuah permukaan yang luasnya terbatas ialah
Dalam hal khusus, dimana B merata dan tegak lurus pada sutu daerah terbatas A, fluksi yang menyebar ke daerah tersebut ialah
Jika elemen luas dA dalam persamaan tegaklurus pada garis induksi,  , dan karena itu
Artinya induksi magnet sama dengan fluksi persatuan luas yang sebuah daerah yang tegak lurus pada medan magnet.
-
Orbit Partikel Bermuatan dalam Medan Magnet
Misalkan sebuah partikel bermuatan positif di titik 0 dalam sebuah medan magnet merata yang rapat fluksnya B diberi kecepatan v dalam arah tegaklurus pada medan. Sebuah gaya ke atas F, yang sama dengan qvB, bekerja terhadap partikel itu di titik tersebut. Karena tegaklurus pada kecepatan, gaya tersebut tidak akan mempengaruhi besar kecepatan ini tetapi hanya mengubah arahnya. Di titik-titik seperti titik p dan titik Q, arah gaya dan kecepatan akan berubah, karena besar q, v, dan B konstan. Oleh karena itu partikel tersebut bergerak karena pengaruh gaya yang besarnya tetap tetapi arahnya selalu tegaklurus pada kecepatan partikel itu. Sebab itu orbit partikel itu berbentuk lingkaran, yang ditempuhnya konstan dengan kecepatan tangensial v, karena gaya F itu gaya sentripetal. Karena percepatan sentripetal =  , maka berdasarkan hukum Newton kedua kita peroleh:
Disini m ialah massa partikel. Radius lingkaran orbit ialah
Jika arah kecepatan awal tidak tegaklurus pada medan, komponen kecepatan yang paralel dengan medan tetap konstan dan partikel bergerak dalam heliks.
Ingatlah bahwa radius tempuhan proposional dengan momentum partikel, mv. Ingat pula bahwa usaha yang dikerjakan gaya kemagnetan terhadap partikel bermuatan selalu nol, karena itu gaya ini selalu tegaklurus pada arah gerak. Satu-satunya efek gaya kemagnetan ialah mengubah arah gerak, dan bukan menambah atau mengurangi besar kecepatan.
-
| 