Magnetisme: panduan belajar

Gagasan utama

Medan magnet dihasilkan oleh muatan yang bergerak dan bekerja pada muatan yang bergerak. Gaya selalu tegak lurus terhadap medan dan kecepatan, sehingga mengubah arah gerak tetapi tidak kelajuan.

• Gaya pada muatan adalah F = qvB sin θ, dan pada kawat F = BIL sin θ. Gaya nol ketika gerak searah medan.
• Partikel bermuatan yang bergerak tegak lurus medan seragam menempuh lingkaran berjari-jari r = mv ÷ (qB).
• Kawat lurus panjang menghasilkan medan B = μ₀I ÷ (2πr), dan solenoida memiliki B = μ₀nI di dalamnya, dengan n lilitan per meter.
• Dua kawat sejajar tarik-menarik bila arus searah dan tolak-menolak bila arus berlawanan.

Persamaan penting

• F = qvB sin θ
• F = BIL sin θ
• B = μ₀I ÷ (2πr)
• B = μ₀nI (solenoid)
• r = mv ÷ (qB)
• F ÷ L = μ₀I₁I₂ ÷ (2πd)
• Φ = BA cos θ

Contoh soal

Proton (q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, m = 1,67 × 10⁻²⁷ kg) bergerak 1,0 × 10⁶ m/s tegak lurus medan 0,10 T. F = qvB = 1,6 × 10⁻¹⁹ × 1,0 × 10⁶ × 0,10 = 1,6 × 10⁻¹⁴ N. Jari-jarinya r = mv ÷ (qB) = 1,67 × 10⁻²⁷ × 1,0 × 10⁶ ÷ (1,6 × 10⁻¹⁹ × 0,10) = 0,10 m.

Kesalahan umum

• Mengharapkan gaya pada muatan yang bergerak searah medan. Di sana gayanya nol.
• Lupa membalik arah untuk muatan negatif saat memakai kaidah tangan kanan.
• Mengira gaya magnet mempercepat partikel. Gaya itu tidak melakukan usaha, sehingga kelajuan tetap.

Latihan

Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Magnetisme