LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA UMUM “MEDAN MAGNET DAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK” Tanggal Pengumpulan
: 25 Oktober 2017
Tanggal Praktikum
: 20 Oktober 2017
Waktu Praktikum
: 15.30-17.00 WIB
Nama
: Fajar Riyanto
NIM
: 11170161000039 11170161000039
Kelompok/Kloter
: 8 (Delapan) / 2 (Dua)
Nama Anggota
:
1. Nurul Aida Kelas
(11170161000056) (11170161000056) : Pendidikan Biologi 1B
LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017
Medan Magnet dan Induksi Elektromagnetik A. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui hubungan antara medan magnet dan arus listrik. 2. Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi kuat lemahnya suatu medan magnet induksi. 3. Membuktikan percobaan Oersted. 4. Membuktikan hukum Faraday. B. Dasar Teori Sejarah dari magnet di mulai ribuan tahun yang lalu ketika di sebuah wilayah Asia kecil di kenal dengan sebutan Magnesiadi. Di wilayah inilah telah ditemukannya beberapa batu yang bisa saling menarik satu sama lainnya. Sehingga batu-batuan itu diberi sebutan “Magnet” penamaan ini diberikan berdasarkan tempat dimana mereka di temukan. Gaya yang diberikan satu magnet terhadap magnet yang lain dapat digambarkan sebagai interaksi antara salah satu magnet dan medan magnet dari magnet lain. Sama halnya seperti kita menggambarkan garis-garis medan lis trik,kita juga dapat menggambarkan garis-garis medan magnet, mereka dapat digambarkan seperti medan-medan listrik, sehingga arah yang diberikan oleh medan magnet bersinggungan dengan garis medan pada setiap titik dan jumlah garis pada
persatuan luas sebanding dengan kekuatan medan
magnet (Giancoli,2014:136-137). Ruangan yang berada di sekitar magnet dapat dise but dengan medan magnet atau ruangan di sebuah penghantar yang mengangkut arus sebagai medan magnet, sama seperti ruang di dekat sebuah benda yang bermuatan arus listrik yang dapat dikatakan sebagai medan listrik. Vektor medan magnet dasar yang didefinisikan di dalam bagian berikutnya dinamakan induksi magnet. Kita dapat menyatakan induksi magnet tersebut dengan garis-garis induksi, sedangkan medan listrik dengan garis-garis gaya (Halliday, 1984: 251).
Pada
tahun
1820,
Hans
Christian
Oersted
(1777-1851)
menemukan bahwa ketika jarum kompas diletakkan didekat kawat listrik, jarum menyimpang saat kawat dihubungkan ke baterai dan arus mengalir. Dari kejadian tersebut jarum kompas dapat di belokkan oleh medan magnet.dan dari percobaannya tersebut Oersted mengambil kesimpulan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. Oerted telah menemukan hubungan antara listrik dan magnet. Cara yang sederhana untuk mengingat arah garis-garis medan magnet dalam hal ini cara ini disebut dengan kaidah tangan kanan, yaitu ketika kita mengenggam kawat tersebut dengan tangan kanan sehingga ibu jari kita menunjuk arah arus positif konvensional kemudian jari-jari lain akan melingkari kawat dengan arah medan magnet (Giancoli, 2001:136-137). Setelah Oersted memperlihatkan di tahun 1820 bahwa sebuah arus listrik dapat mempengaruhi jarum sebuah kompas, Faraday menarik hipotesis bahwa jika sebuah arus dapat menghasilkan medan magnet,
maka
sebaliknya
sebuah
medan
magnet
pun
dapat
menghasilkan arus listrik. Konsep Faraday ini membuktikan bahwa medan magnet mampu menghasilkan arus listrik (Hayt, 2006 : 293). Hukum Faraday oleh M. Faraday, hukum ini ditemukan dari hasil pengamatan. Yaitu ketika pada sebuah loop (konduktor) diubah besar fluks medan magnet yang melaluinya. Ketika fluks medan magnet yang dilingkupi oleh sebuah loop berubah, timbul arus listri k pada loop tersebut yang besarnya sebanding dengan perubahan fluks medan magnet. Fenomena ini dikenal sebagai hukum Faraday (Satriawan, 2012). Didasarkan pada penemuan Faraday “Perubahan Fluks magnetik dapat menimbulkan medan listrik” dan arus pergeseran yang sudah dihipotesakan Maxwell sebelumnya, maka Maxwell mengajukan suatu hipotesa baru: “Jika perubahan fluks magnet dapat menimbulkan medan listrik maka perubahan fluks listrik juga harus dapat menimbulkan
medan magnet”. Hipotesa ini dikenal dengan sifat simetri medan listrik dengan medan magnet.Faraday menyimpulkan bahwa sebuah arus listrik dapat diinduksikan dalam suatu rangkaian oleh medan magnet yang berubah-ubah (Amelia, 2015: 1) C. Alat dan Bahan No
Alat dan Bahan
Jumlah
1.
Catu Daya
1
2.
Multimeter Digital
1
3.
Resistor 100Ω
1
4.
Resistor 50Ω
1
Gambar
5.
Kumparan 500 Lilitan
1
6.
Kumparan 1000 Lilitan
1
7.
Saklar
1
8.
Kompas
1
9.
Kabel Penghubung
5
10.
Inti Besi
1
11.
Magnet Batang
1
D. Langkah Percobaan a. Langkah percobaan medan magnet No. Langkah Percobaan 1.
Gambar
Siapkan alat-alatr yang akan di gunakan dalam percobaan.
2.
Pertama,
hubungkan
kabel
penghubung dengan catu daya (DC).
3.
Setelah
itu,
penghubung
hubungkan dari
catu
kabel daya
tersebut ke saklar.
4.
Kemudian,
lanjutkan
dengan
mengubungkan kabel penghubung diantara
saklar
dan
resistor
(percobaan pertama menggunakan 50Ω
dan
percobaan
menggunakan 100Ω).
kedua
5.
Dilanjutkan dengan memutar jarus pada multimeter kearah Ampere dan
menghubungkan
kabel
penghubung dari resistor.
6.
Lalu,
Hubungkan
kabel
penghubung dari multimeter ke kumparan dan dilanjutkan ke catu daya.
7.
Nyalakan catu daya dan atur besar volt kearah 12V dan nyalakan saklar.
8.
Setelah
hasil
dari
multimeter
terlihat, catat hasil percobaan. Ulangi
dengan
menggunakan
resistor yang berbeda dan tegangan yang berbeda (negatif).
b. Langkah percobaan induksi elektromagnetik No. Langkah Percobaan 1
Siapkan alat-alatr yang akan di gunakan dalam percobaan.
Gambar
2
Pertama-tama, hubungkan kedua kabel penghubung ke kumparan (percobaan perttama 500 lilitan dan percobaan kedua 1000 lilitan)
3
Kemudian, atur jarum penunjuk pada multimeter kearah Ampere dan
pasang
penghubung
kedua
kabel
dari
pada
percobaan
dengan
mukltimeter. 4
Lakukan
menggunakan magnet, setelah itu catat hasil percobaan dan ulangi langkah
percobaan
dengan
menggunakan bagian magnet yang berbeda dan jumlah lilitan yang berbeda.
E. Data Percobaan a. Percobaan medan magnet dengan resistor 50Ω No.
Arus
Polaritas
Kumparan
Listrik (A)
1
0,22
2
0,22
3
0,20
4
0,20
Simpangan (Defleksi)
A
+
+
B
-
-
Jumlah
Jenis
Lilitan
Inti
500
1000
Sudut
Arah
Udara
60
SJ
Besi
90
SJ
Udara
70
SJ
Besi
90
SJ
Rata-
0,21
77,5
rata 5
-0,22
6
-0,22
7
-0,20
8
-0,20
Rata-
-0,21
-
-
+
+
500
1000
Udara
60
BJ
Besi
90
BJ
Udara
70
BJ
Besi
90
BJ
77,5
rata
b. Percobaan medan magnet dengan resistor 100Ω No.
Arus
Polaritas
Kumparan
Listrik (A)
1
0,13
2
0,13
3
0,12
4
0,12
Rata-
0,125
Simpangan (Defleksi)
A
+
+
B
-
-
Jumlah
Jenis
Lilitan
Inti
500
1000
Sudut
Arah
Udara
60
SJ
Besi
90
SJ
Udara
70
SJ
Besi
80
SJ
75
rata 5
-0,13
6
-0,13
7
-0,12
8
-0,12
-
-
+
+
500
1000
Udara
60
BJ
Besi
90
BJ
Udara
90
BJ
Besi
90
BJ
Rata-
-0,125
82,5
rata
c. Percobaan Induksi elektromagnetik pada kutub utara magnet Kumparan
Gerakan
Arus Listrik
Gerakan
Arus Listrik
Magnet ke
(A)
Magnet ke
(A)
Dalam
Luar
500 Lilitan
Lambat
0,00038A
Lambat
-0,00065A
500 Lilitan
Cepat
0,00123A
Cepat
-0,00297A
1000 Lilitan
Lambat
0,00058A
Lambat
-0,00089A
1000 Lilitan
Cepat
0,00291A
Cepat
-0,00653A
d. Percobaan Induksi elektromagnetik pada kutub selatan magnet Kumparan
Gerakan
Arus Listrik
Gerakan
Arus Listrik
Magnet ke
(A)
Magnet ke
(A)
Dalam
Luar
500 Lilitan
Lambat
0,00032A
Lambat
-0,00036A
500 Lilitan
Cepat
0,00180A
Cepat
-0,00357A
1000 Lilitan
Lambat
0,00033A
Lambat
-0,00091A
1000 Lilitan
Cepat
0,00089A
Cepat
-0,00525A
F. Pembahasan Berdasarkan praktikum yang praktikan lakukan mengenai medan magnet, dapat disimpulkan bahwa percobaan Oersted dapat dibuktikan, bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet dan dapat dibuktikan ketika kompas yang di dekatkan dengan kumparan yang dihubungkan dengan arus listrik dapat membuat jarum pada kompas itu menyimpang dari
posisi awalnya, baik bergerak searah jarum jam, ataupun berlawanan jarum jam seperti yang telah di catat pada tabel percobaan. Percobaan ini juga membuktikan bahwa kuat arus dapat menentukan besar kecilnya sudut yang terbentuk oleh jarum ketika di dekatkan dengan kumparan,
dimana
semakin
besar
arusnya
maka
semakin
besar
penyimpangannya. Hal ini dibuktikan dengan percobaan yang sama, tetapi menggunakan hambatan yang berbeda, dimana pada percobaan pertama memakai resistor sebesar 50Ω dengan tegangan 12V dengan tegangan positif menghasilkan rata-rata kuat arus adalah 0,21A dan membuat simpangan rata-rata sebesar 77,5o searah jarum jam, dan jika dibandingkan dengan memakai resistor sebesar 100Ω menghasilkan rata-rata kuat arus sebesar 0,125A hanya bisa membuat simpangan rata-rata sebesar 75o searah dengan jarum jam. Besar kuat arus yang dihasilkan tergantung pada hambatannya, karena seperti dijelaskan pada hukum Ohm dimana beda potensial akan berbanding lurus dengan kuat arus dan akan berbanding terbalik dengan hambatannya. Percobaan berikutnya menggunakan besar tegangan yang sama yaitu 12V tetapi bernilai negatif. Pada percobaan kedua dengan menggunakan resistor 50Ω menghasilkan rata-rata arus sebesar -0,125A mampu membuat simpangan sebesar 82,5 o berlawanan dengan jarum jam. Sedangkan pada resistor 100Ω yang menghasilkan -0,21A hanya mampu membuat jarum pada magnet menyimpang sebesar 77,5 o berlawanan dengan jarum jam. Disini terbukti bahwa hukum Ohm adalah benar dimana hambatan sangat menentukan kuat arus. Dan dari percobaan ini juga dapat dilihat bahwa nilai suatu arus dapat menentukan kemana simpangan itu akan bergerak, searah jarum jam ataukah berlawanan jarum jam. Berdasarkan percobaan faraday pada tabel ketiga dan keempat, dapat dibuktikan bahwa medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Hal ini dibuktikan ketika praktikan memasukan magnet melewati kumparan maka akan menghasilkan arus listrik. Banyak faktor yang mempengaruhi besar kecilnya arus yang dihasilkan oleh magnet tersebut, seperti cepat
lambatnya magnet melewati kumparan tersebut, dan juga jumlah lilitan dari kumparan tersebut. Percobaan ini membuktikan bahwa semakin cepat laju magnet melewati kumparannya, maka semakin besar pula arus listrik yang di hasilkan. Hal ini dikarenakan adanya perubahan fluks dari magnet tersebut ketika digerakan secara cepat ataupun lambat, karena semakin cepat magnet itu bergerak maka peubahan pada garis-garis magnet itu juga akan semakin cepat. Percobaan ini juga membuktikan bahwa jumlah lilitan dari setiap kumparan juga mempengaruhi besar kecilnya arus listrik yang dihasilkan oleh magnet tersebut, dikarenakan jumlah lilitan mempengaruhi besar kecilnya induksi yang dihasilkan dan arah dari gerakan magnet itu sendiri juga akan menentukan nilai dari arus tersebut apah positif atau negatif. Dan yang terakhir adalah medan magnet tersebut, dimana medan magnet akan mempengaruhi arus yang dihasilkan ketika induksi itu terjadi.
G. Tugas Pasca Praktikum 1. Bagaimana Anda bisa mengetahui besar kecilnya medan magnet pada percobaan ini? Besar kecil medan magnet pada percobaan ini dapat dilihat dari penggunaan kumparan, dimana semakin banyaknya lilitan yang ada pada kumparan tersebut, maka semakin besar pula medan magnet yang dihasilkan. 2. Apa pengaruh dari perubahan polarisasi? Pengaruh dari perubahan polarisasi berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh praktikan diantaranya adalah kuat arus yang terbentuk, sudut simpangan yang dibuat oleh jarum kompas, dan juga arah dari jarum kompas tersebut, dimana mempengaruhi dalam pergerakannya, baik searah jarum jam, maupun berlawanan dengan arah jarum jam. 3. Apa Fungsi Kompas pada percobaan ini? Fungsi kompas pada percobaan ini adalah untuk menentukan simpangan yang dibuat oleh aurs, yaitu besarnya sudut dan arah simpangan yang dihasilkan pada percobaan yang pertama. Lain hal nya
pada bercobaan kedua dimana fungsi kompas adalah sebagai penentu kutub-kutub pada magnet tersebut. 4. Bagaimanakah rata-rata sudut simpangan pada percobaan ini? Bagaimana pula dengan arah simpangannya? Rata-rata sudut simpangan pada percobaan yang dilakukan oleh praktikan adalah 77,5o searah jarum jam pada polaritas positif sedangkan pada polaritas negatif rata-rata sudut simpangannya adalah 77,5 o pada tegangan 12V dengan hambatan 50Ω. Lain halnya dengan rata-rata sudut yang dibuat oleh tegangan 12V dan hambatan 100Ω, yaitu menghasilkan rata-rata sudut 75o dengan arah searah jarum jam pada polaritas positif dan rata-rata sudut 82,5o pada polaritas negatif dengan arah jarum berlawanan dengan jarum jam. 5. Buatlah grafik hubungan antara kuat arus listrik te rhadap sudut defleksi pada kegiatan 1 dan 2!
Hubungan Kuat Arus terhadap Sudut (Kegiatan 1) 100 80 t u d u S
60 40 20 0 0,22
0,22
0,20
0,20
-0,22
Kuat Arus
-0,22
-0,20
-0,20
Hubungan Kuat Arus terhadap Sudut (Kegiatan 2) 100 80 t u d u S
60 40 20 0 0,13
0,13
0,12
0,12
-0,13
-0,13
-0,12
-0,12
Kuat Arus
6. Buatlah grafik hubungan antara jumlah lilitan terhadap sudut defleksi pada kegiatan 1 dan 2!
Hubungan jumlah lilitan terhadap sudut (Kegiatan 1) t u d u S r a s e B
100 50 Polaritas Negatif Polaritas Positif
0 500
500
1000
1000
Jumlah Lilitan
Polaritas Positif
Polaritas Negatif
Hubungan jumlah lilitan terhadap sudut (Kegiatan 2) t u d u S r a s e B
100 50 Polaritas Negatif
0 500
500
Polaritas Positif 1000
1000
Jumlah Lilitan
Polaritas Positif
Polaritas Negatif
7. Buatlah grafik hubungan antara jenis inti terhadap sudut defleksi pada kegiatan 1 dan 2!
Hubungan jenis inti terhadap sudut (Kegiatan 1) 100 t u d u S r a s e B
50
Polaritas Negatif
0 Udara
Polaritas Positif
Besi
Udara
Besi
Jenis Inti Polaritas Positif
Polaritas Negatif
Hubungan jenis inti terhadap sudut (Kegiatan 1) 100 t u d u S r a s e B
50
Polaritas Negatif
0 Udara
Polaritas Positif
Besi
Udara
Besi
Jenis Inti Polaritas Positif
Polaritas Negatif
8. Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi besar kecilnya medan magnet pada percobaan ini? Besar kecilnya medan magnet ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu jumlah lilitan pada kumparan, karena semakin banyak jumlah lilitan pada kumparan maka akan mempengaruhi luas daerah yang berinteraksi dengan magnet.
H. Kesimpulan
1. Medan magnet dapat menghasilkan arus listrik, begitu juga sebaliknya arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. 2. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kuat lemahnya medan magnet adalah jumlah lilitan pada kumparan. 3. Percobaan yang dilakukan Oerdted terbukti bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. 4. Bahwa hukum Faraday benar adanya karena medan magnet dapatr menghasilkan arus listrik.
I. Kritik dan Saran 1. Hendaknya praktikan lebih memahami teori dari praktikum ini. 2. Hendaknya praktikan lebih teliti saat melakukan percobaan. 3. Hendaknya praktikan memahami pemasangan rangkaian dalam praktikum ini. J. Daftar Pustaka Amelia, Ana, Cecep E. Rustana, Hadi Nasbey. PERKEMBANGAN SET PRAKTIKUM
FARADAY
PADA
MATERI
INDUKSI
ELEKTROMAGNETIK. Jurnal Prosiding Fisika. (1) : 1, 2014.
Giancolli, C.Douglas. 2014. Fisika Edisi ketujuh I Jilid 2 Prinsip dan Aplikasi. Jakarta: Erlangga Halliday, David dan Resnick, Robert. 1984. Fisika edisi ke 3 jiid 2. Jakarta: Erlangga. Hayt, William H. dan John A.Buck. 2006. Eletromagnetika, Edisi Ketujuh. Jakarta: Erlangga. Satriawan,
Mirza.
2012.
FISIKA
DASAR.
Diakses
dari
http://mirza.staff.ugm.ac.id/fisdas/FisdasbookI.pdf . Pada tanggal 23 Oktober 2017.
Lampiran
