1 / 26

Pertemuan 12(OFC) MAGNETISASI DAN INDUKTANSI

Pertemuan 12(OFC) MAGNETISASI DAN INDUKTANSI. Matakuliah : K0272/Fisika Dasar III Tahun : 2007 Versi : 0/2. Learning Outcomes.

barb
Télécharger la présentation

Pertemuan 12(OFC) MAGNETISASI DAN INDUKTANSI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Pertemuan 12(OFC)MAGNETISASI DAN INDUKTANSI Matakuliah : K0272/Fisika Dasar III Tahun : 2007 Versi : 0/2

  2. Learning Outcomes Mahasiswa diharapkan dapat menggunakan konsep dasar magnetisasi dan induktansi: sifat bahan magnetik, magnetik dan permeabilitas, syarat batas magnetik dan rangkaian magnetik

  3. Outline Materi • Materi 1 Pendahuluan • Materi 2 Magnetisasi • Materi 3 Syarat batas magnetik • Materi 4 Rangkaian magnetik • Materi 5 Energi yang tersimpan dalam medan magnet dan induktansi

  4. ISI ● Pertemuan ini akan membahas penyebab terja -dinya magnetisasi dan induktansi . Materinya akan meliputi : momen dwikutup , syarat batas magnetik , rangkaian magnetik , energi dalam medan magnet , induksi diri (self inductance) dan induksi timbal-balik (mutual inductance) ● Aplikasi dari magnetisasi dan induktansi dian taranya terdapat dalam rangkaian peralatan elektronika , alat telekomunikasi ,transforma- tor , industri pem -bangkit listrik , peralatan rem magnetik dan lain-lain

  5. 1. Pendahuluan Benda ditinjau dari sifat kemagnetannya , secara umum dapat dikelompokkan ke dalam : diamagmetik , paramagnetik dan feromagnetik yang terdiri dari anti feromagnetik , ferimagnetik dan superpara magnetik . Dalam bahan dielektrik , molekul-molekulnya ada yang bersifat poler dan non-poler. Molekul poler memiliki momen dwipol permanen sedangkan molekul-molekul non-poler tidak memiliki momen dwipol permanen , melainkan bila ditempatkan dalam medan listrik maka medan listrik akan mengin -duksikan momen dwipol padanya yang arahnya sejajar dengan medan listriknya . Momen dwipol

  6. yang dihasilkan memperlemah medan listrik . Keadaan serupa terjadi pula pada kemagnetan . Atom-atom memiliki momen dwipol akibat perputa- ran elektron mengelilingi inti atom maupun perputa- ran terhadap sumbunya sendiri . Momen –momen dwipol ini bila ditempatkan dalam medan magnet , cendererung memperkuat medan magnet . Pada diamagnetik interaksi antar dwipol lemah dan pada paramagnetik yang mempunyai dwipol permanen bersifat acak sedang pada feromagnetik dwipolnya sangat terarah . 2. Magnetisasi , M dan permeabilitas ,  : • Momen dwikutub , m : Magnetisasi ,M dinyatakan dalam momen dwikutub magnetic m . Arus I yang mengelilingi

  7. lintasan tertutup dan mencakup luasan dS memberikan momen dwikutub , m : m = I dS ……(01) kalau dalam elemen volum ∆V terdapat n dwiku- tub maka total momen dwikutub per satuan volum adalah : …(02) Arus yang melingkupi lintasan tertutup ……(03) dengan Ib = arus terikat Dari hukum integral Ampere dapat diperoleh

  8. ................(4a) dengan dengan IT = Ib + I ................(4b) H = B / μ0 - M B = μ0 (H + M) .................(05) Dari persamaan (05) diperoleh hukum integral Ampere dengan I = IT - Ib :

  9. dan Dengan hukum Stokes diperoleh : ……..(06)

  10. Dari persamaan di atas dapat didefinisikan untuk media isotropic besaran yang disebut suseptiblitas (kerentanan magnetik), m : M = mH ……….(07) B = μ0 ( H + mH ) B = μ0μRH = μH ……….(08) μR = (1 + m ) ……….(09) 3. Syarat batas magnetik Syarat batas untuk B , H dan M pada permukaan batas antara bahan magnetic yang berbeda : Gambar di bawah ini menggambarkan bidang batas antara dua bahan magnetic μ1 dan μ2 dan

  11. bidang tertutup Gauss serta lintasan tertutup C Penerapan hukum Gauss memberikan : Bn1 • ∆S - Bn2 • ∆S = 0 Bn1 = Bn2……(10) (komponenn normal B di bidang batas malar) Hn1 = (μ1/ μ2)Hn2….(11) (komponen normal H tidak malar pada bidang batas)

  12. Penerapan hukum integral Ampere pada lintasan tertutup C dan dengan anggapan bahwa terdapat arus permukaan K yang arahnya tegak lurus lintasan tertutup C akan memberikan : Ht1 - Ht2 = K …(12) atau (H1 - H2 ) x an12= K …(13) Dari persamaan (13) diperoleh : - bila Ht2 = 0 maka arus K yang berhubungan dengan Ht1akan masuk tegak lurus lintasan tertutup C - dan bila Ht1 = 0 maka arus K yang berhubung- an dengan Ht1 akan keluar dari lintasan tertutup C.

  13. - bila K = 0 maka : Ht1 = Ht2 …,(14) 4. Rangkaian magnetic Dalam elektrostatik dikenal persamaan : .....(15a) Analogi dengan di atas maka untuk medan magnetic dikenal persamaan : ......(15b) dan potensial listrik adalah : VAB = ABE dl .….(16a)

  14. sehingga analoginya dalam rangkaian magnetik : .........(16b) ini disebut juga sebagai magneto motansi . Kerapatan arus, J : Hukum Ohm untukrangkaian listrik dalam bentuk titik : J = σE ..........(17a) Kerapatan flux magnetik ,analogi dengan kerapatan arus J : B = μ H ..........(17b) Arus totalnya adalah I : I = ∫SJ • dS .........(18a)

  15. sehingga flux magnetik  : Φ = B • dS ..........(18b) Resistansi dalam rangkaian listrik adalah : V = iR............(19a) Analogi dengan ini adalah Vm : Vm = Φ ............(19b)  = relaktansi [A.lilitan /Wb] Penghantar dengan panjang d , penampang S dan konduktivitas  ,resistansinya adalah : R = d/S ...........(20a) Analoginya dalam rangkaian magnetik adalah relaktansi  :

  16.  = d / S .......... (20b) Dalam medan listrik berlaku : ∮E dl = 0 ......(21a) Dalam medan magnet menurut hukum integral Amper berlaku : ∮H dl = NI ......(21b) sehingga antara integral garis kuat medan listrik dengan integral garis kuat medan magnet tidak ada kesamaan 5. Energi yang tersimpan dalam medan magnet dan induktansi - Energi dalam medan magnet

  17. WH = ½ ∫volB • H dV ...........(22) B =  H WH = ½ vol  H2 dV ...........(23) WH = ½ vol B2 /μ dV ..........(24) - Induktansi , L : L = (N Φ) / I ...........(25) - Induktansi timbal-balik , M : M12 = ( N2 Φ12 ) / I1 ............(26) Contoh 1 :Sebuah solenoida dengan N1 = 1000 lilitan dan r1 = 1.0 cm serta l1 = 50 cm sesumbu dengan kumparan ke dua N2 = 2000

  18. lilitan , r2 =2.0 cm dan l2 = 50 cm . Carilah mutual inductansi dalam hampa .(Diandaikan H dalam kumparan konstan dan efek samping diabaikan) Jawaban :

  19. Contoh 2 : Sebuah toroida dengan teras udara N = 500 lilitan , luas penampang 6 cm2 dan jejari 15 cm , kumparan dialiri arus sebesar 4 A Tentukan kuat medan magnet H dalam toroida . Jawaban : Menurut persamaan (21b) : ∮H dl = NI→ Vm = 500 llt x 4 A = 2000 A Relaktansi  :  = d / S →  =

  20. sehingga H :

  21. animasi/simulasi http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/solenoid.html

  22. Rangkuman : 1. Bahan ditinjau dari sifat kemagnetan dapat dikelompokkan ke dalam : diamagnetik , paramagnetik dan feromagnetik . 2.Total momen dwikutub per satuan volum adalah , M : 3. Induksi magnet B : B = μ0 (H + M) , = permeabilitas dalam hampa 4. Hubungan M , B , H : M = mH , m = suseptibilitas magnetik

  23. B = μ0 ( H + mH ) B = μ0μRH = μH μR = (1 + m ) , R = permeabilitas relatif 5. Tegangan magnetik Vm : ∮H dl = NI Vm = Φ ,  = relaktansi  = d / S , d = panjang bahan S = luas penampang

  24. 6. Energi , WH dan induktansi : WH = ½ vol  H2 dV WH = ½ vol B2/μ dV - Induktansi , L : L = (N Φ) / I , N = banyaknya lilitan I = kuat aruas  = flux magnetik - Induktansi timbal-balik , M : M12 = ( N2 Φ12 ) / I1

  25. << CLOSING>> Setelah menyelesaikan dengan baik mata kuliah ini dan materi–materi sebelumnya mahasiswa diharapkan sudah mampu membuat dan menye -lesaikan masalah-masalah yang berhubungan dengan medan magnetisasi dan induktansi khu- susnya yang terkait dengan bidang sistem komputer .

More Related