selamat datang di channel jendela science channelnya buat kalian yang ingin memahami pelajaran matematika fisika dan kimia SMA di video ini kita akan membahas bug medan magnetik part yang pertama yaitu tentang medan magnet di sekitar kawat lurus dan kawat melingkar berarus listrik mendengar istilah magnet tentunya sudah tidak asing bagi telinga kalian ya Dari SD maupun SMP kalian sudah belajar tentang magnet, yaitu suatu zat atau bahan yang dapat menarik logam. Tetapi di sini kita belajar tentang elektromagnet, yaitu magnet ini dihasilkan karena adanya listrik. Pada tahun 1819, Hans Christian Orsted menemukan bahwa medan magnet dapat timbul di sekitar penghantar yang dialiri oleh arus listrik. Dan arah medan magnet tersebut bergantung pada arah arus listrik.
yang mengalir pada pengantar. Jadi yang kita pelajari adalah tentang elektromagnet, yaitu magnet yang terjadi karena arus listrik. Berikutnya kita membahas permeabilitas magnet. Ini namanya mirip sama yang di listrik statis dulu. Kalau di listrik statis dulu namanya permitivitas listrik.
Kalau ini permeabilitas magnet. Kurang lebih sama. Kalau dulu permitivitas kan kemampuan suatu bahan untuk mempengaruhi atau dipengaruhi medan listrik. Kalau ini permeabilitas, ukuran kemampuan suatu bahan atau suatu material untuk menunjang terbentuknya medan magnet dalam material tersebut. Rumusnya pun juga mirip.
Kalau dulu kan epsilon, ya. Epsilon sama dengan epsilon R kali epsilon 0. Kalau sekarang, mu lembangnya. Mu sama dengan mu R dikali mu 0. Mu di sini adalah permeabilitas bahan atau medium.
Mu R adalah permeabilitas relatif bahan atau medium. Dan mu 0 ini adalah permeabilitas vakum atau haba udara. Besarnya diingat ya, sebesar 4. pi dikali 10 pangkat min 7 Weber per ampermeter.
Oke, jadi misalkan nanti di belakang ada rumus-rumus yang mengandung mu 0, maka boleh kalian ganti dengan mu, kalau misalkan medan magnet itu melalui suatu bahan dengan permeabilitas tertentu. Jadi rumus mu 0-nya kalian ganti sama mu, yang rumusnya mu R kali mu 0, seperti itu. Oke, yang pertama adalah medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik.
Jadi di sini ada kawat lurus, I arahnya ke atas, panjangnya sebesar ini. Lalu di sekitar kawat lurus itu, misalkan di titik P. Titik P ini berjarak A dari kawat lurus tersebut. Yang namanya berjarak itu harus yang terpendek atau yang tegak lurus.
Tidak boleh miring seperti ini. Harus tegak lurus. Maka, di sini ada sudut teta 1 dan sudut teta 2. Sudut teta 1 adalah sudut antara A dengan garis putus-putus ke ujung kawat. Ini teta 1. Dan ke ujung kawat lainnya, ini sudutnya teta 2. Maka dirumuskan seperti ini. Ini kawat lulus panjangnya tertentu ya.
B sama dengan mu 0i per 4pa dikali sin theta 1 plus sin theta 2. B adalah kuat medan magnet atau induksi magnet. Ya, istilahnya bisa dua macam. Tergantung kalian belajarnya ada beberapa buku mengatakan kuat medan magnet, ada beberapa buku juga mengatakan ini kuat induksi magnet atau induksi magnet. Sama aja itu. Satuannya adalah Tesla atau disingkat T besar.
Kemudian mineral tadi sudah dibahas ya di slide sebelumnya, yaitu permeabilitas vakum yang besarnya 4P x 10-7 Weber per ampermeter. Lalu I adalah besarnya kuat arus listrik dalam amper, dan A ini adalah jarak titik ke kawat. Satuannya harus SI, yaitu dalam meter. Dikali sin theta 1 plus sin theta 2. Sedangkan theta 1 dan theta 2 tadi sudah saya jelaskan ya, theta 1 sudut yang ini, dan theta 2 sudut yang ini. Oke?
Nah, lalu kalau misalkan kawat lurus ini sangat panjang, jadi panjangnya itu tak terhingga. Jadi ini diperpanjang sampai ke atas, yang ini diperpanjang sampai ke bawah. Maka coba kalian bayangkan, kalau kawat ini diperpanjang, yang terjadi apa?
Yang terjadi adalah sudut teta 1 semakin besar, semakin mendekati tegak lurus dengan A. Atau teta 1-nya mendekati 90 derajat. Demikian juga yang terjadi di teta 2. Jadi kalau misalkan kawat lurusnya ini sangat panjang, maka teta 1 90 derajat, dan teta 2 juga 90 derajat.
Sin 90 derajat berapa? 1 kan? Plus sin 9 ku terja juga berarti 1. Jadi ini 1 plus 1, artinya mu 0i per 4 pi A dikali 2. 2-nya dicoret sama 4, sehingga menghasilkan rumus B sama dengan mu 0i per 2 pi A. Oke, paham ya? Jadi ini adalah rumus bagaimana cara menghitung besarnya medan magnet di sekitar kawat lurus yang berarus listrik.
Oke, nah lalu begini. Seperti halnya medan listrik, medan magnet itu juga merupakan besaran vektor, jadi besaran yang mempunyai besar dan arah. Rumus ini hanya dapat mengetahui besarnya saja. Bagaimana dengan arahnya? Seperti ini.
Penentuan arah medan magnet. Ada dua cara. Keduanya disebut kaedah tangan kanan. Jadi kalian harus gunakan tangan kanan kalian, gak boleh pakai tangan kanan.
Tangan kiri. Cara pertama adalah, I ini ibu jari. Jadi ibu jari kalian. Dan B ini lengkungan keempat jari.
Jadi kurang lebih gambarnya seperti ini. Ibu jari kalian arahkan ke atas searah dengan I, lalu lengkungan dari keempat jari kalian ini menunjukkan arahnya B. Jadi arahnya B akan seperti ini. Jadi ini, kalau kalian lihat dari atas ya, ini berlawanan jarum jam. Jadi kalau kita terakpan di sini, kalau misalkan I-nya ke atas, maka B arahnya seperti ini.
Nah, seperti itu ya. Nah, ketika kena titik P, maka B arahnya kemana? Ini kan berputar. Berputarnya seperti ini.
Jadi, ketika kena titik P, maka B di titik P ini arahnya ke belakang. Karena seakan-akan B ini berputar terus menabrak titik P, P ini ke sana kan. Atau namanya ini adalah cross.
Masuk bidang atau menjauhi pengamat, menjauhi kita. Jadi, B di titik P ini arahnya cross. Saya kasih keterangan ya di sini. Jadi, B, P itu arahnya cross. Cross itu adalah masuk bidang atau menjauhi pengamat.
Sedangkan kalau misalkan arahnya mendekati kita, mendekati pengamat, menuju pengamat, atau keluar bidang, itu dot atau titik. Perjanjian arah dot dan cross ini digunakan karena seperti ini, medan maktab ini kan istilahnya 3 dimensi. Tapi kita gambarnya kan di bidang kertas seperti ini yang 2 dimensi. Kita bisa menggambar arah kiri, arah kanan, arah atas, sama arah bawah.
Tapi kita tidak bisa menggambar depan dan belakang. atau menjauhi pengamat dan mendekati pengamat. Makanya digunakan istilah seperti ini, dot untuk keluar bidang atau menuju pengamat, dan cross untuk masuk bidang atau menjauhi pengamat. Oke, cara yang kedua adalah, ini ibu jari, dan titik P ini adalah ujung keempat jari.
Jadi seperti ini. Lalu B di sini adalah arah dorongan telapak tangan. Jadi kalau misalkan di contoh ini, maka ini kan arahnya ke atas. Jadi ibu jari kalian arahkan ke atas seperti ini.
Lalu P, P di sini kan di sebelah kanannya kawat. Berarti ujung keempat jari kalian, itu kalian tujukan ke kanan, seperti ini. Nah, kalau ibu jarinya ke sini, keempat jarinya ke sini, maka B arah dorongan telapak tangan ke mana? Yaitu menjauhi pengamat, atau masuk bidang. Paham ya?
Berikutnya kita ke medan magnet di sekitar kawat melingkar berarus listrik. Jadi sekarang kawatnya melingkar, seperti ini ya. Nah, di sini.
Yang garis lurus atau garis yang penuh ini adalah lebih dekat ke pengamat. Dan garis putus-putus ini adalah yang lebih jauh dari kita atau lebih jauh dari pengamat. Titik P ini terletak pada sumbu kawat melingkar. Dia berjarak X dari pusat lingkaran. Dan kawat melingkar ini berjari-jari A.
Dan R ini adalah jarak dari titik P ke kawat lingkaran. Maka rumus medan magnet pada sumbu lingkaran, jadi titik P ini kan di sumbu lingkaran ya, adalah B sama dengan mu0 Ni. A sin theta per 2R kuadrat dimana B ini kuat medan magnet dalam Tesla, minol sama seperti tadi ya permeabilitas vakum 4P kali 10 kuadrat min 7, N adalah jumlah lilitan kawat, jadi ada berapa lilitan berapa putaran disini, kalau ini kan cuma 1, berarti N nya 1, kalau nanti disoal tidak diketahui apa-apa, N nya juga 1, gitu ya, lalu I disini kuat arus dalam amper, A adalah jari-jari kawat melingkar dan sin theta, theta disini adalah sudut antara X dan R Nah, kalau kalian lihat, antara X, A, dan R ini kan membentuk segitiga jiku-jiku. Sehingga menurut Pitagoras, kita bisa dapatkan rumus R sama dengan akar X kuadrat plus A kuadrat.
Oke, lalu di sini sin theta sama dengan upper R. Ingat ya, di trigonometri kalian sudah belajar sin theta. Sin itu adalah depan permiring, ya kan?
Jadi kalau misalkan theta-nya di sini, maka sin theta adalah sisi depan. Depannya sudut ini ya, berarti jari-jari atau A. Dan sisi miringnya R. Berarti sinteta adalah A per R.
Lalu kita substitusi rumus ini ke rumus ini. Sebelum kita substitusi, kita balik dulu. Kalau sinteta sama dengan A per R, maka kita bisa balik.
Yaitu R sama dengan A per sinteta. Oke, kita modifikasi rumus ini. Jadi B sama dengan mu0, N, I, A, sinteta per R. Nah, di sini kan mestinya 2R kuadrat.
2 gini ya. R kuadrat kita substitusi dari persamaan yang sudah kita buat ini. Karena R sama dengan A persin teta, maka R kuadrat berarti kan ini kita kuadratkan. Berarti A kuadrat per sin kuadrat teta. Oke.
Jadi, kita hitung. Per 2 dikali. Sin kuadrat teta, ini ya, per A kuadrat.
Oke, lalu kita coret A-nya, disini A sama kuadrat, maka didapatkanlah rumus ini. B sama dengan, ini minol ya, minol, Ni per 2A, ini kan 2A ya, sin teta kali sin kuadrat teta jadinya sin pangkat 3 teta. Jadi ini adalah rumus besarnya kuant medan magnet pada sumbu lingkaran.
Oke, nah kalau misalkan pada pusat lingkaran bagaimana? Nah, kalau pada pusat lingkaran, berarti kan disini nih pusat lingkaran. Kita coba bayangkan, kalau P ini semakin mendekati ke pusat lingkaran, maka teta semakin besar.
Bayangkan, P ini mendekati ya, berarti teta di sini kan, tambah besar, tambah besar, tambah besar, tambah besar, sampai kalau misalkan P ini pada pusat lingkaran, maka teta ini adalah 90 derajat. Kalau teta ini 90 derajat, maka sin 90 derajat kan 1, berarti sin pangkat 3 teta ini adalah 1. Jadi, mu 0 Ni per 2A kali 1 gitu kan. Maka rumus kuat medan magnet pada pusat lingkaran adalah B sama dengan mu 0 Ni per... 2A seperti ini. Oke?
Ini adalah rumus untuk mencari besarnya ya. Terus arahnya bagaimana? Arahnya seperti ini. Nah, sama seperti tadi.
Kita pakai kaidah tangan kanan. Harus pakai tangan kanan. Nggak boleh tangan kiri. Tetapi bedanya gini. Kalau yang kawat lurus tadi, ibu jarinya kan I.
B-nya kan arah lengkungan ke 4 jari. B-nya melingkar. Kalau sekarang kawatnya melingkar, berarti kan I-nya melingkar. Jadi I-nya adalah 4 jari.
4 jari yang melingkar ini. Dan B-nya adalah ibu jari yang lurus ke sini. Berarti kalau misalkan di soal ini, I-nya kan seperti ini arahnya. Yang dekat ke pengamat arah arusnya ke atas, dan yang jauh dari pengamat arah arusnya ke bawah, maka lengkungannya seperti ini sehingga B-nya arahnya ke kiri.
Jadi pada contoh di gambar ini, B-nya arahnya ke kiri. Agar lebih mudah memahami, kita langsung ke contoh soal. Tentukan besar dan arah kuat medan magnet di titik P. Nah, di sini ada dua soal ya.
Yang pertama ini kawatnya lurus, yang kedua ini kawatnya ada lurus, ada yang melingkar, terus lurus lagi. Kita kerjakan yang pertama dulu, di sini kawat lurus, I-nya 5A dan titik P berjarak 10 cm dari kawat tersebut. Oke, karena kawatnya lurus, dan di sini dianggap kawatnya sangat panjang ya, jadi kita langsung masukkan rumus untuk cari besarnya, yaitu B sama dengan μ0I per 2PA.
Itu kan rumusnya, kita masukkan μ0 tadi berapa? 4P x 10-7. I adalah kuat arus.
5 per 2P x A. A disini kan jarak antara titik dengan kawat. Berarti kan 10 cm kita harus ubah jadi meter. Jadi 0,1 ya. Lalu kita coret 4P dan 2P jadi 2. 2 x 5, 10. 10 dibagi 0,1, 100 ya.
100 x 10-7 berarti 10-5. Satuan dari B adalah Tesla. Oke, lalu kita cari arahnya sekarang.
Ini kan baru besarnya ya, besarnya 10 pangkat milimeter. Setelah arahnya gini, coba arahkan ibu jari kalian ke arah kanan, ini akan ke kanan. Lalu arah lengkungan empat jari itu menunjukkan arah B.
Maka kalau misalkan titik P ini terletak di bawahnya kawat, maka coba lihat ini. B di titik B adalah ke belakang atau menjauhi pengamat. Jadi di sini kita tulis B di titik B arahnya cross atau menjauhi pengamat.
Jadi medan makna di titik B adalah 10 pangkat minimal Tesla menjauhi pengamat. Kalau kalian bingung dengan cara 1, kita coba lagi dengan cara 2. Kalau cara 2 kan I adalah ibu jari, sama seperti tadi. Ibu jari kalian arahkan ke kanan seperti ini, lalu titik B kan terletak di bawahnya kawat.
Berarti keempat jari kalian seperti ini. Kalau ibu jarinya seperti ini dan keempat jari seperti ini, maka arah dorongan telapak tangan menunjukkan B. Arah dorongannya adalah menjauhi pengamat.
Jadi sama ya dengan cara 1 maupun cara 2, jadi kalian pilih mana yang lebih mudah menurut kalian, pakai cara 1 atau cara 2. Hasilnya akan tetap sama, yaitu menjauhi pengamat. Oke, kita langsung ke contoh yang kedua. Contoh yang kedua di sini, kawatnya lurus, melingkar, lalu lurus lagi.
Tapi tipsnya seperti ini, kalau misalkan kawat itu lurus, tapi kawat itu kalau kalian perpanjang, itu melewati titik B. Jadi kan kawat yang ini maupun yang ini kan, dia kalau diperpanjang kan melewati titik B. Kalau diperpanjang melewati titik B, maka kita nggak perlu anggap. Kita anggap yang ini aja, yang melingkar aja. Tapi di sini lingkarannya cuma 1 per 4. Gimana dong kalau 1 per 4?
Ya sudah, nanti rumus kuatmen dan mantetnya dikali 1 per 4. Jadi yang rumus B sama dengan mu 0 Ni per 2 A itu untuk 1 lingkaran penuh. Kalau kawatnya cuma setengah lingkaran, ya dikali setengah. Kalau kawatnya 3 per 4 lingkaran, berarti dikali 3 per 4. Kalau kawatnya 1 per 4 lingkaran, seperti ini, dikali 1 per 4. Ngerti ya? Jadi langsung kita masukkan rumusnya, yaitu B sama dengan mu0 Ni per 2A.
Jangan lupa. Dikali 1 per 4 Oke Minol berapa tadi? 4P Kali 10 pangkat min 7 N jumlah lilitan Disini kawatnya cuma 1 lilitan ya Jadi 1 I nya 12A Per 2A 2 dikali A A disini adalah jari-jari Jari-jarinya 2P cm Berarti 2P Kita jadikan meter 2P kali 10 pangkat min 2 Dikalikan 1 per 4 Jangan lupa Kita hitung 4 dan 2 jadi 2 ya di sini ya.
Ini coret juga. Lalu 12 sama 4 juga bisa dicoret. Berarti tinggal apa ini?
Yang di atas tinggal 3 kali 10 pangkat min 7. Yang di bawah 10 pangkat min 2. Berarti 10 pangkat min 2 nya naik 3 kali 10 pangkat min 5 tes. Besarnya sudah beres ya. Sekarang arahnya bagaimana?
Kita lihat. Kita pakai caranya kalau meningkar. Kalau kalau meningkar itu i nya di sini kan melingkar.
Lingkarnya searah jarum jam. Arahkan lengkungan keempat jari kalian searah jarum jam seperti ini. Oke, maka P arahnya kemana?
P arahnya masuk bidang atau menjauhi pengamat juga. Atau cross. Ngerti ya? Jadi di sini B di titik P adalah cross.
B di titik P adalah 3x10-5 Tesla menjauhi pengamat. Oke, sekian untuk video kali ini. Untuk melihat playlist lengkap dari bab ini, bisa kalian klik kotak yang ada di sebelah kanan atas ini.
Dan jika ada pertanyaan, saran, maupun kritik, silakan tulis di kolom komentar. Semoga bermanfaat, dan sampai jumpa di video selanjutnya.