Fungsi Kutub Medan Magnet

Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medan magnet.bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik, disini alat konversinnya dinamakan generator, atau sebaliknya dari energi listrik menjadi energi mekanik, alat konversinya disebut motor. Sedangkan pada transformator, gandengan medan magnet berfungsi untuk memindahkan dan mengubah energi listrik dari sisi primer ke sekunder melalui prinsip industri elektromagnet.

Dari sisi pandangan elektris, medan magnet mampu untuk mengimbangi tegangan pada konduktor, sedangkan dari sisi pandangan mekanis, medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel.

Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diprosesnya kerapatan energi yang tinggi, kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga perunit volume mesin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami konversi energi.

Medan Listrik

Gaya elektro magnetik terdiri dari gaya listrik F_e dan gaya magnetik F_m. Gaya listrik ini sama dengan pendekatan yang berbeda. Sumber dari gaya gravitasi adalah massa, dan sumber dari medan listrik adalah muatan listrik. Dimana harga gaya yang bekerja tersebut bervariasi sebagai fungsi kuadrat kebalikan jarak dari kedua sumbernya dan berbading lurus dengan perkalian kedua muatan. Perbedaannya adalah listrik memiliki polaritas positif dan negatif sedangkan massa tidak. Berdasarkan eksperimen coulomb dikatakan bahwa :

1. Muatan yang sama akan tolak menolak, sedangkan dua muatan yang berlaianan akan tarik menarik.

2. akan timbul gaya yang bekerja sepanjang garis pada muatan tersebut.

3. dimana besarnya ditentukan oleh perkalian kedua muatan tersebut dan dibandingkan terbalik dengan kuadrat jarak antarnya.

Pernyataan diatas dewasa ini disebut hukum coulomb diungkapkan melalui persamaan dibawah ini :

Fe = (N)

Dimana F_e21 adalah gaya listrik yang bekerja pada muatan q₂ terhadap muatan q₁, R₁₂ jarak antara kedua muatan. Adalah vektor unit dari muatan q₁ ke q₂ adalah konstanta umum yang biasa disebut permeabilitas ruang hampa = 8,85 10^-12 . gaya F_e12 bekerja pada muatan q₁ tehadap q₂ sama besarnya dengan gaya F_e21, tetapi berbeda arahnya ;

F_e12 = -F_e21

Dari persamaan :

F= qE

Maka dapat ditentukan intensitas/kuat medan listrik pada sembarang titik akibat muatan q dengan persamaan :

E =

Dimana R adalah jarak atitik muatan denagan pengamatan dan adalah jarak vektor unit radial dari muatan. Sebagai tambahan terhadap intensitas medan listrik ini kita akan selalu menemui hubungan denga kerapatan fluks listrik D, hubunganya adalah :

D = E

Kedua kuantitas listrik E dan D merupakan salah satu dari dua pasangan dasar pada medan elektromagnet pasangan yang lainnya akan ditentukan selanjutnya.

Medan magnet

Sekitar tahun 800 sebelum masehi orang-orang yunani kuno telah menemukan beberapa jenis batu akan menarik serpihanserpihan besi, batu jenis ini disebut maagnet, sedangkan fenomenannya dinamakan magnetisasi. Garis-garis gaya megnet yang membentuk lintasan spiral akan keluar dari kutub dan masuk ke kutub yang lainnya, kutub ini dinamakan utara dan selatan kutub medan .

Garis-garis gaya medan magnet ini menunjukkan adannya medan magnet yang biasa disebut kerapatan me dan fluks B. ternyata medan magnet tidak hanya eksis di sekeliling magnet permanen juga dapat di timbulkan dari arus listrik, hal ini ditemukan oleh Oersted setelah mengadakan suatu penelitian. Tidak lama berselang ilmuwan Francis Jean Baptiste Biot dan Felix Savart mengembangkan suatu ungakapan hubungan antara medan magnet B dan arus listrik I pada suatu batang komnduktor dimana hubungannya adalah :

B =

Dimana r adalah jarak radial dari sum ber arus dan vektor unit azimuth yang me nyatak an bahwa arus medan magnet tangensi terhadap bida ng sekelilingnya. = permeabiliatas ruang hampa besarnya 4 -10-7 (H/M).

 

Kita telah mengetahui bahwa E dan D adalah satu dari dua pasangan medan elektromagnetik, pasangan kedua adalah B dan intensitas medan magnet H dimana hubungannya adalah :

B = H

Hukum biot-savart ini merupakan konsep dasar pada operassionalmotor-motor listrik baik motor induksi satu phasa, dua phasa maupun tiga phasa, maupun motor serempak.

Energi Dalam Medan Magnet

Sama kasusnya dengan gerak partikel medan magnet juga memiliki energi unntuk melakukan suatu usaha. Energi listrik yang diberikan oleh sumber akan digunakan oleh inti besi beserta belitannya untuk menghasilkan medan magnet.

Konsep Rangkaian Magnet dan kurva Magnetisasi (B-H)

Suatu kumparan dengan N lilitan dan arus I yang melilit teras feromagnetik menghasilkan gaya gerak magnetik (ggm). Diberikan dengan hububgan N.I daya ggm seringkali dinotasikan dengan F satuannya dan Ampere. Pada pernyataan ini akan jelas terlihat hubungan antara arus listrik dan medan listrik dan medan magnet yang dinyatakan oleh hukum ampere, dimana persamaannya adalah sebagai berikut

N i = H I ……………………………. Ampere – turn

Dimana :

N : Jumlah lilitan

i : arus listrik

H : kuat medan magnet (A/m)

I : Panjang jalur (m)