9. Kelistrikan dan magnetik
Pengantar Listrik Dan Magnet
Listrik pada dasarnya adalah keberadaan dan gerak partikel bermuatan. Di sisi lain, magnet mengacu pada gaya yang diberikan magnet ketika magnet menarik atau menolak satu sama lain. Jadi, kita melihat betapa berbedanya mereka satu sama lain. Setelah mempelajarinya secara detail, kita dapat memahaminya dengan lebih baik.
Apa itu Listrik?
Kita sering menggambarkan listrik sebagai listrik statis atau dinamis. Perbedaan keduanya hanya didasarkan pada apakah elektron diam (statis) atau bergerak (dinamis). Listrik statis mengacu pada penumpukan muatan listrik pada permukaan suatu benda.
Kami menyebutnya “statis” karena tidak ada arus yang mengalir seperti pada listrik AC atau DC. Listrik statis biasanya terjadi ketika bahan non-konduktif seperti karet, plastik atau kaca digosokkan sehingga menyebabkan perpindahan elektron.
Hal ini mengakibatkan ketidakseimbangan muatan antara kedua bahan tersebut. Apabila terjadi ketidakseimbangan muatan antara kedua bahan maka benda tersebut akan menunjukkan gaya tarik menarik atau tolak menolak.
Pergerakan Elektron
Valensi suatu atom menentukan kemampuannya untuk memperoleh atau kehilangan elektron. Ini pada akhirnya menentukan sifat kimia dan listrik atom.
Sifat-sifat ini dapat kita kategorikan menjadi konduktor, semikonduktor , atau isolator. Hal ini pada dasarnya tergantung pada kapasitas material untuk menghasilkan elektron bebas.
Konduktor
Unsur-unsur seperti emas, tembaga, dan perak memiliki banyak elektron bebas dan merupakan konduktor yang baik. Atom-atom dalam bahan-bahan ini memiliki beberapa elektron yang terikat secara longgar pada orbit terluarnya.
Energi berupa panas akan mengakibatkan elektron-elektron pada orbit terluar terlepas dan melayang ke seluruh material. Tembaga dan perak memiliki satu elektron di orbit terluarnya. Jadi, pada suhu kamar, seutas kawat perak akan mengandung miliaran elektron bebas.
isolator
Bahan-bahan ini tidak menghantarkan arus listrik dengan baik atau tidak menghantarkan arus listrik sama sekali. Kaca, keramik, dan plastik adalah contoh bagusnya. Dalam kondisi normal, atom dalam bahan ini tidak menghasilkan elektron bebas.
Jika tidak ada elektron bebas maka arus listrik tidak dapat dialirkan melalui material. Elektron terluar hanya akan terlepas jika material berada dalam medan listrik yang sangat kuat. Kami menyebut tindakan ini sebagai kerusakan dan biasanya menyebabkan kerusakan fisik pada isolator.
Semikonduktor
Bahan ini termasuk dalam karakteristik konduktor dan isolator. Dengan kata lain, mereka tidak pandai menghantarkan atau mengisolasi. Bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah Silikon dan Germanium.
Apa itu Magnetisme?
Magnetisme mengacu pada gaya yang diberikan magnet ketika mereka menarik atau menolak satu sama lain. Pergerakan muatan listrik menyebabkan hal ini terjadi. Sama seperti medan gravitasi, kita tidak dapat melihat atau menyentuh medan magnet.
Tarikan medan gravitasi bumi dapat kita rasakan pada diri kita sendiri dan benda-benda di sekitar kita. Namun, kita tidak merasakan medan magnet secara langsung.
Perbedaan antara Listrik dan Magnet
Ada banyak perbedaan antara listrik dan magnet. Yang utama adalah:
Perbedaan utama di antara keduanya adalah adanya magnetisme.
Listrik dapat hadir dalam muatan statis, sedangkan keberadaan magnet hanya dapat kita rasakan ketika ada muatan bergerak akibat aliran listrik.
Secara keseluruhan, listrik bisa ada tanpa magnet, namun magnet tidak bisa ada tanpa listrik.
Untuk tahu lebih lanjut, berikut ini beberapa contoh soal listrik magnet dan pembahasannya.
Soal Nomor 1
Pada suatu daerah yang memiliki medan magnetik, partikel bergerak dalam lintasan dengan bentuk…
a. Solenoida dengan sumbu lengkung.
b. Spiral berukuran besar.
c. Spiral dengan penampang yang ukurannya mengecil.
d. Toroida dengan sumbu yang sejajar v.
e. Solenoida dengan sumbu sejajar pada medan magnetik.
Pembahasan:
Contoh soal listrik magnet dan pembahasannya yang pertama ini ada beberapa catatan mengenai lintasan yang ditempuh muatan yang memasuki medan magnet.
Jenis muatan yang bergerak sangat mempengaruhi hukum arah gaya Lorentz. Jika muatan tersebut positif, maka untuk penentuan arahnya menggunakan kaidah tangan kanan.
Sebaliknya, muatan negatif arah berlawanan v dianalogikan sebagai arah arus. Dengan demikian, penentuan arah menggunakan kaidah tangan kanan.
Dalam soal ini perpaduan antara dua gerak dapat menghasilkan lintasan bentuk spiral yang hampir sama dengan solenoida.
Ukuran penampang tetap sama dan arahnya searah dengan medan magnet. Jadi, jawabannya adalah E.
Soal Nomor 2
Suatu kawat yang dialiri arus listrik sebesar 10 A dan yang merasakan medan magnet sebesar 0,05 µo = 4π x 10-7 Wb/Am) Tentukan jarak dari suatu partikel terhadap kawat tersebut
a. 0,04 mm
b. 2 mm
c. 3,00 mm
d. 00,2 mm
e. 0,02 mm
Pembahasan:
Contoh soal listrik magnet dan pembahasannya yang kedua ini menentukan jarak partikel terhadap kawat.
Diketahui:
I = 10 A
B = 0,05 T
Jadi, jawabannya adalah 0,02 mm pilihan ganda dari E.
Untuk menentukan perbandingan muatan/massa bisa diperoleh dengan rumus q.B.R = m.v
Maka akan mendapatkan hasil perbandingan
Karena berada di medan magnet yang sama, maka B dapat dicoret, sehingga
Jadi perbandingan muatan antara partikel pertama dan kedua adalah 1 : 2.
Soal nomor 3.
Sebuah kawat memiliki arus listrik 9 A dengan arah ke atas berada dalam medan magnetik 2 T dengan membentuk sudut 30˚ terhadap kawat.
Jika panjang kawatnya 3 meter, tentukan berapa besar gaya Lorentz yang dialami kawat.
Jadi, besar gaya Lorentz yang dialami oleh kawat adalah sebesar 27 N.
Contoh soal 4
Suatu muatan memiliki massa 2.3 x 10-28 kg dengan gerakan memotong tegak lurus dalam medan magnetik sebesar 6 tesla. Apabila muatan sebesar 1.6 x 10-19 C dengan jari-jari 8 mm, tentukan kecepatan muatan tersebut.
Referensi :
Komentar
Posting Komentar