Medan Magnet: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal

Sering mendengar istilah medan magnet dalam gelombang elektromagnetik? Apa itu medan magnet? Berikut ini pembahasannya.

Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah medan vektor yang menggambarkan pengaruh magnetik muatan listrik dalam gerakan relatif dan material bermagnet.

Muatan yang bergerak paralel dengan arus muatan lain mengalami gaya yang tegak lurus terhadap kecepatannya sendiri.

Efek medan magnet umumnya terlihat pada magnet permanen, yang menarik material magnetik (seperti besi) dan menarik atau menolak magnet lainnya.

Medan magnet mengelilingi dan diciptakan oleh bahan bermagnet dan dengan memindahkan muatan listrik (arus listrik) seperti yang digunakan dalam elektromagnet.

Adanya kekuatan pada muatan listrik dan torsi yang bergerak di dekat magnet di dekatnya.

Selain itu, medan magnet yang bervariasi dengan lokasi memberikan gaya pada bahan magnetik.

Baik kekuatan dan arah medan magnet berbeda dengan lokasi. Dengan demikian, ini digambarkan secara matematis sebagai bidang vektor.

Medan magnet dihasilkan dengan memindahkan muatan listrik dan momen magnetik intrinsik dari partikel elementer yang terkait dengan sifat kuantum mendasar, putarannya.

Medan magnet dan medan listrik saling terkait dan keduanya merupakan komponen gaya elektromagnetik, salah satu dari empat kekuatan fundamental alam.

Medan magnet banyak digunakan di seluruh teknologi modern, khususnya di bidang teknik listrik dan elektromekanik.

Medan magnet berputar digunakan pada motor listrik dan generator. Interaksi medan magnet dalam perangkat listrik seperti transformator dipelajari dalam disiplin sirkuit magnetik.

Gaya magnet memberikan informasi tentang pembawa muatan dalam suatu material melalui efek Hall.

Bumi menghasilkan medan magnetnya sendiri, yang melindungi lapisan ozon Bumi dari angin matahari dan penting dalam navigasi menggunakan kompas.

Sifat Medan Magnet

• Sifat magnet dapat menarik logam (seperti baja ataupun besi) atau benda sesama magnet.
• Sifat magnet memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Magnet selalu memiliki pasangan kutub. Jika dipecah-pecah pun sampai kecil, magnet tetap memiliki dua kutub.
• Kutub magnet yang senama atau satu jenis akan tolak menolak. Sedangkan kutub yang tidak sejenis senantiasa akan tarik-menarik.
• Magnet memiliki daerah di sekitarnya yang masih dipengaruhi magnet itu sendiri yang disebut dengan medan magnet.

Visualisasi Medan Magnet

Divisualisasi secara matematik sebagai vektor pada setiap titik yang berbentuk panah memiliki arah dan besaran tergantung dari besar gaya magnetik pada titik tersebut.

Visualisasi lainnya adalah dengan menggunakan garis. Setiap vektor disambungkan dengan sebuah garis yang tidak terputus dan banyaknya garis dapat dibuat sebanyak mungkin.

• Setiap garis tidak pernah berpotongan satu sama lain
• Garis akan makin semakin rapat pada wilayah dimana medan magnet semakin besar.
• Garis-garis ini tidak bermulai atau berhenti dari manapun, akan tetapi garis-garis tersebut membentuk suatu lingkaran tertutup dan tetap menyambung di dalam material magnet.
• Arah medan magnet direpresentasikan dengan panah pada garis-garisnya. Terkadang, tanda panah tidak digambar pada garis-garis medan magnet, akan tetapi medan magnet akan selalu memiliki arah dari kutub Utara (North) ke Selatan (South).
• Garis-garis ini dapat divisualisasikan secara nyata. Cara yang paling sederhana adalah dengan menyebarkan bubuk pasir besi di sekitar magnet.

Satuan dan Rumus Medan Magnet

Sesuai dengan hukum Ampere, besar medan magnet yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus:

I adalah besar arus listrik, r jarak dari kabel, dan konstanta permeabilitas :

Contoh soal dan Pembahasan

Soal 1

Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus sebesar 3 A. Tentukan besar medan magnet yang berjarak 3 cm dari kawat tersebut! (μ₀ = 4 πx 10^-7 Wb/Am)

Jawaban :

Soal 2

Seutas kawat dialiri arus listrik i = 2 A seperti gambar berikut !
Tentukan :
a) Kuat medan magnet di titik P
b) Arah medan magnet di titik P
c) Kuat medan magnet di titik Q
d) Arah medan magnet di titik Q

Jawaban :

a) Kuat medan magnet (B) dari suatu titik yang berjarak a dari suatu kawat lurus panjang yang dialiri kuat arus i adalah :

Kuat medan magnet di titik P :

b) Arah ditentukan dengan kaidah tangan kanan, dimana ibu jari mewakili arah arus dan empat jari sebagai arah medan magnet dengan posisi tangan menggenggam kawat. Sehingga arah kuat medan magnet di titik P adalah keluar bidang baca (mendekati pembaca).
c) Kuat medan magnet di titik Q :

d) Arah medan masuk bidang baca (menjauhi pembaca)

Soal 3

Sebuah kawat melingkar dengan jari-jari 10 cm dialiri arus 4 A dengan banyaknya lilitan kawat 10 lilitan. Berapakah besar medan magnet pada kawat tersebut? (μ₀ = 4π x 10^-7 Wb/Am)

Jawaban :