Medan Magnet: Pengertian, Sejarah, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soalnya

Sobat PIjar, ketika menggunakan smartphone, tahukah kamu kalau perangkat hard drive dan speakernya menggunakan magnet. Speakernya juga memanfaatkan magnet yang membuat suara bisa kita dengar. Jadi, di balik layar sentuh yang canggih, ada teknologi magnet yang bikin semuanya bisa digunakan dengan baik.

Yuk, kita baca artikel yang membahas secara lengkap tentang materi medan magnet kelas 12 ini sampai selesai!

Baca juga: Dinamika Rotasi: Momen Gaya, Momen Inersia, dan Momentum Sudut

Pengertian Medan Magnet

Gambar medan magnet

Sumber: Repositori Kemdikbud

Medan magnet adalah wilayah di sekitar magnet yang masih memengaruhi benda dengan sifat-sifat magnetik. Mirip dengan gaya listrik, kita menganggap bahwa gaya magnetik disebabkan oleh keberadaan sesuatu, yaitu medan magnet. Ketika muatan bergerak, medan magnet terbentuk sebagai hasilnya, dan medan ini selanjutnya memberikan gaya pada muatan bergerak lainnya.

Garis medan magnet adalah garis-garis imajiner yang digunakan untuk menggambarkan arah dan intensitas medan magnet di sekitar sebuah magnet atau benda dengan sifat-sifat magnetik. 

Garis medan magnet ini digambarkan sebagai garis yang mengarah dari kutub utara menuju kutub selatan magnet, membentuk pola medan magnet yang khas. Garis medan magnet ini membantu dalam memvisualisasikan bagaimana medan magnet bekerja dan bagaimana benda-benda lain akan berinteraksi dengan medan tersebut.

Sifat Medan Magnet

Berikut adalah beberapa sifat medan magnet :

1. Medan magnet dapat menarik benda-benda yang memiliki sifat-sifat magnetik, seperti logam.
2. Setiap magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan, yang selalu berpasangan.
3. Garis medan magnet selalu mengarah dari kutub utara menuju kutub selatan.
4. Medan magnet membentuk pola lingkaran di sekitar magnet, yang semakin kuat mendekati kutub.
5. Medan magnet menjadi lebih lemah seiring jaraknya dari sumber magnet.
6. Medan magnet dapat menginduksi arus listrik dalam benda konduktor yang bergerak melintasi medan tersebut.
7. Medan magnet dapat meresap dalam materi, seperti besi, dan membuatnya menjadi magnet sementara.
8. Gaya magnetik dapat bekerja melalui jarak, tanpa kontak fisik langsung.
9. Bumi memiliki medan magnet alami yang membantu kompas menunjukkan arah utara-selatan.
10. Sifat medan magnet dan medan listrik dalam gelombang elektromagnetik adalah selalu tegak lurus terhadap medan listriknya. Medan magnet ini dihasilkan oleh perubahan medan listrik.
11. Sifat medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir di kawat lurus adalah berupa medan magnet melingkari kawat tersebut.
12. 
    

Rumus Medan Magnet

Berikut ini ada beberapa rumus medan magnet, yaitu : 

Rumus Medan Magnet Solenoida

Medan magnet (B) di sekitar solenoida (kumparan kawat yang panjang) dapat dihitung dengan rumus berikut:

$B = \mu_0.n.I$

Keterangan:

$B$ = medan magnet (dalam tesla, T)

$\mu_0$ = permeabilitas vakum (konstanta magnetik dalam H/m) dengan nilai sekitar $4\pi \times10^{-7}Tm/A$

$n$ = jumlah lilitan per satuan panjang (jumlah lilitan per meter)

$I$ = arus listrik yang mengalir melalui solenoida (dalam ampere, A)

Rumus Medan Magnet Tesla

Medan magnet, yang biasanya diukur dalam tesla (T), dapat dihitung dengan rumus berikut:

$B = \frac{F}{(q.v.sin\Theta )}$

Keterangan:

$B$ = medan magnet ($T$)

$F$ = gaya yang dikenakan pada benda yang bergerak dalam medan magnet ($N$)

$q$ = muatan partikel yang bergerak ($C$)

$v$ = kecepatan partikel (m/s)

$\Theta$ = sudut antara vektor kecepatan partikel dan medan magnet

Rumus Medan Magnet Toroida

Medan magnet (B) di dalam toroida (cincin berlilit kawat) dapat dihitung dengan rumus berikut:

$B = \frac{(\mu_0.N.I )}{2\pi .r}$

Keterangan:

$B$ = medan magnet ($T$)

$\mu_0$ = permeabilitas vakum (konstanta magnetik, $H/m$)

$N$ = jumlah lilitan kawat pada toroida

$I$ = arus listrik yang mengalir melalui toroida ($A$)

$r$ = jari-jari toroida

Penerapan Medan Magnet

Penerapan medan magnet dalam kehidupan sehari hari, Berikut beberapa contohnya:

1. Peralatan Rumah Tangga: Magnet digunakan dalam berbagai peralatan rumah tangga, seperti kulkas, mesin cuci, blender, dan mikrooven. Komponen-komponen dalam peralatan ini, seperti motor dan magnet permanen, mengandalkan medan magnet untuk beroperasi.
2. Kartu Bank dan Kredit: Kartu bank dan kartu kredit seringkali memiliki pita magnetik yang menyimpan informasi pembayaran Anda. Meskipun teknologi chip semakin umum, pita magnetik masih digunakan dalam berbagai transaksi keuangan.
3. Peralatan Elektronik: Medan magnet digunakan dalam perangkat elektronik seperti komputer, telepon genggam, dan speaker. Di dalam hard drive komputer, misalnya, medan magnet membantu menyimpan data.
4. Peralatan Medis: Alat-alat medis seperti MRI (Magnetic Resonance Imaging) mengandalkan medan magnet kuat untuk menghasilkan gambaran tubuh manusia dengan resolusi tinggi, membantu diagnosis penyakit.
5. Kompas: Kompas adalah alat yang menggunakan medan magnet bumi untuk menentukan arah geografis. Ini berguna dalam pelayaran, orienteering, dan aktivitas luar ruangan lainnya.
6. Pemagaran Barang: Medan magnet digunakan dalam proses pemagaran, yang menciptakan magnet permanen dengan menggesekkan batang besi dengan magnet lain.
7. Peralatan Olahraga: Beberapa peralatan olahraga seperti sepeda gunung menggunakan medan magnet dalam sensor kecepatan dan jarak.
8. Alat Pemadam Api: Banyak alat pemadam api menggunakan medan magnet dalam mekanisme pemadaman, yang memungkinkan pemadaman yang cepat dan efektif saat terpapar panas.
9. Permainan Magnetik: Mainan magnet, seperti set konstruksi magnetik, digunakan untuk tujuan hiburan dan pendidikan. Mereka memungkinkan anak-anak dan orang dewasa untuk membuat struktur kreatif.
10. Kunci Mobil: Beberapa kunci mobil modern memiliki chip elektronik yang beroperasi berdasarkan medan magnet. Ini digunakan untuk mengunci dan membuka pintu mobil.



Contoh Soal Medan Magnet

Contoh soal medan magnet beserta jawabannya:

Sebuah solenoida memiliki panjang 0,5 meter dan terdiri dari 100 lilitan kawat. Arus listrik yang mengalir melalui solenoida adalah 2 ampere. Hitunglah medan magnet (B) di sekitar solenoida tersebut.

Jawab : 

$L=0,5 m$

$N = \frac{100}{0,5} = 200 lilitan/meter$

$I=2 ampere$

$\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}Tm/A$

$B = \mu_0.n.I$

$B = (4\pi \times 10^{-7}).(200).2$

$B = 8\pi \times10^{-7}T$

Jadi, medan magnet di sekitar solenoida tersebut adalah $8\pi \times10^{-7}T$ atau $B = 2,52 \times10^{-6}T$.

Baca juga: Gerak Melingkar Beraturan (GMB): Pengertian, Besaran, Rumus, dan Contoh Soalnya

____________________________________

Sobat Pijar, semoga artikel ini telah memberikan pemahaman yang lebih dalam tentang medan magnet dan betapa pentingnya pengetahuan ini dalam berbagai aspek kehidupan kita, ya!

Yuk, terus eksplorasi materi ini dengan belajar Fisika di Pijar Belajar! Kamu bisa mengakses ratusan bahkan ribuan konten dalam bentuk video materi, rangkuman, hingga latihan soal hanya dengan sekali berlangganan, lho!

Tunggu apa lagi? Yuk, belajar di Pijar Belajar sekarang juga!