Page 1 of 2 12 LastLast
Results 1 to 10 of 15
Like Tree1Likes

Thread: Asal Mula Gaya Magnet


  1. #1
    Member mhyworld's Avatar
    Join Date
    Sep 2011
    Posts
    854
    Rep Power
    6

    Asal Mula Gaya Magnet

    Latar Belakang
    Saat ini kebanyakan orang menjelaskan Fenomena listrik dan magnet berdasarkan persamaan electromagnetic dari Maxwell, yang merupakan rangkuman dan pengembangan dari pemikiran beberapa ilmuwan pada abad ke-19, seperti Gauss, Faraday dan Ampere. Ketika disadari bahwa teori Maxwell tidak sejalan dengan mekanika Newton, Einstein memilih untuk memodifikasi mekanika Newton agar persamaan-2 Maxwell dapat diterapkan. Seiring berjalannya waktu, muncul teori kuantum yang berawal dari termodinamika menuju penelitian mengenai atom dan partikel- partikel subatomik. Namun dalam skala makroskopik, hasilnya sangat mendekati teori Maxwell.
    Menurut pendapat saya, ketidaksesuaian itu bisa diatasi justru dengan mengubah teori Maxwell, bukan mekanika Newton. Salah satu hal yang menjadi pusat perhatian saya adalah mengenai asal-usul gaya magnet. Teori Maxwell menyiratkan bahwa kemagnetan berasal dari listrik yang bergerak. Untuk menjelaskan cara kerja gaya magnet, digunakan istilah medan magnet yang didasarkan pada garis gaya magnet yang telah diperkenalkan oleh Faraday.
    Pada dasarnya, teori Maxwell menjelaskan gaya magnet dalam dua langkah. Pertama, muatan listrik yang bergerak menimbulkan medan magnet yang arahnya melingkar di sekitar jalur yang dilalui, sesuai dengan aturan tangan kanan. Kemudian medan magnet tersebut akan mengerjakan gaya magnet terhadap muatan listrik yang bergerak terhadapnya. Oleh karena itu, teori ini tampaknya mengalami kesulitan jika harus menjelaskan interaksi antar titik materi, di antaranya mengenai gaya aksi yang asimetris terhadap reaksinya. Padahal interaksi seperti inilah yang seharusnya dijelaskan oleh teori fundamental seperti gravitasi Newton dan elektrostatika Coulomb, mengingat titik adalah elemen yang paling sederhana di dalam geometri. Elemen geometri yang lain dapat dibangun dari kumpulan titik-titik.
    Edward Purcell berusaha menjelaskan asal-usul gaya magnet secara relativistik, yang dapat dibaca di sini http://en.wikipedia.org/wiki/Relativ...agnetic_forces. Pada artikel tersebut digambarkan bahwa arus listrik dalam kawat dihasilkan oleh aliran muatan positif, sedangkan pengetahuan umum menyebutkan bahwa arus listrik dalam kawat dihasilkan oleh aliran electron yang bermuatan negatif. Jika diperhatikan dengan seksama, tampak bahwa muatan positif dan negatif di dalam kabel bereaksi secara tidak simetris.
    Saya sedang mempersiapkan serangkaian percobaan untuk menguji hipotesis yang menyatakan bahwa perbedaan tingkah laku antara muatan positif dan negatif tersebut disebabkan oleh perbedaan massa di antara keduanya. Di sini akan ditampilkan beberapa hal yang tampaknya lolos dari pengamatan para peneliti terdahulu, dan diharapkan mampu menjelaskan fenomena-fenomena electromagnet dengan lebih akurat.
    start with the end in mind

  2. #2
    Junior Member Bernad MT's Avatar
    Join Date
    Aug 2011
    Location
    Makasar, Sulawesi Selatan, Indonesia, Indonesia
    Posts
    495
    Rep Power
    3

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    Jadi ingat suasana pelajaran Fisika SMA ni, kalau pelajarannya sih sudah lupa, hehehe.....
    Yang keingat, Maxwell is a Scotland dan teoritikus terbesar dalam Fisika antara masa Newton to Einstein.
    http://kompasiana.com/bernadtulasi


  3. #3
    Member mhyworld's Avatar
    Join Date
    Sep 2011
    Posts
    854
    Rep Power
    6

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    1.Existence of magnetic field
    Hukum ampere menyatakan bahwa arus listrik akan menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Dalam pemahaman elektromagnetik klasik, hal ini sering diartikan bahwa ruang di sekeliling arus listrik mengandung medan magnet, sehingga kuat medan magnet pada suatu titik merupakan sifat/property ruang pada titik tersebut, yang dinyatakan oleh Hukum biot-savart sebagai penjumlahan vector dari komponen2 arus di sekitarnya.
    Experiment berikut menunjukkan bahwa kuat medan magnet pada suatu titik bukanlah merupakan sifat/property ruang pada titik tersebut. Experiment ini juga menunjukkan bahwa garis2 gaya magnet bukanlah realitas, melainkan hanya alat bantu untuk mempermudah perhitungan. Benda bermuatan listrik ternyata mengalami gaya magnet meskipun secara teoritis, kuat medan magnet yang diterima sama dengan nol.
    Hal ini dapat dibuktikan dengan meletakkan satu benda bermuatan di antara dua kawat berarus yang besar dan arahnya sama, sehingga medan magnet yang diterima oleh benda dari kawat 1 akan menetralkan medan magnet dari kawat 2 karena sama besar dan berlawanan arah. Kemudian kedua kawat digerakkan dengan kecepatan yg sama namun arahnya berlawanan. Kawat 1 searah dengan arus listrik,sedangkan kawat 2 berlawanan arah. Jika gaya Lorentz yg dikerjakan oleh kawat 1 dihitung secara terpisah dari gaya oleh kawat 2, tampak bahwa gaya2 tersebut searah dan sama besar, sehingga totalnya menjadi 2 kali lipat dari gaya individu. Dengan kata lain, jika kuat medan magnet yang diterima benda dari kawat 1 dan 2 dijumlahkan terlebih dahulu, hasil perhitungan gaya yang dialami oleh benda bermuatan itu menjadi nol. Namun jika gaya yang dikerjakan oleh masing2 kawat dihitung terlebih dahulu secara terpisah, jumlahnya menjadi 2 kal lipat.
    Jika sumber medan magnet menggunakan kawat panjang berarus,
    Asal Mula Gaya Magnet-magnet1.jpg

    Medan magnet di bawah kawat mengarah ke dalam bidang gambar. Muatan positif yang bergerak ke kiri di bawah kawat akan mengalami gaya ke bawah sebesar F = q.v.B karena v tegak lurus terhadap B.
    dengan B = 0I/2πr
    Menurut pemahaman Maxwell, medan magnet B merupakan sifat ruang di sekitar kawat berarus, dan nilainya tidak terpengaruh oleh v.
    Jika partikel yang dijadikan kerangka acuan maka yang bergerak adalah kawatnya. Partikel positif yang diam mengalami gaya ke bawah sama dengan percobaan di atas.


    Asal Mula Gaya Magnet-magnet2.jpg

    Sekarang kita tambahkan kawat lain di bawah partikel dengan arus ke kanan dan bergerak ke kiri dengan nilai-nilai skalar yang sama dengan kawat pertama.


    Asal Mula Gaya Magnet-magnet3.jpg

    Di titik q, nilai B = 0 karena kawat kedua menghasilkan medan magnet yang sama besar namun berlawanan arah dengan kawat pertama. Meskipun demikian, kawat kedua memberikan gaya ke bawah yang sama besar dengan kawat pertama, sehingga gaya yang dialami partikel menjadi 2 kali lipat. Dari sini dapat disimpulkan bahwa gagasan mengenai medan magnet yang memenuhi ruang tidak memadai untuk menjelaskan fenomena kemagnetan.
    start with the end in mind

  4. #4
    Member mhyworld's Avatar
    Join Date
    Sep 2011
    Posts
    854
    Rep Power
    6

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    2. Speed reference
    hukum Lorentz menyatakan bahwa muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet akan mengalami gaya magnet sebesar F = q . B x v
    F : gaya, q : muatan, B : kuat medan magnet, v : kecepatan muatan (relative terhadap sumber medan magnet). Jika sumber medan magnet merupakan kawat berarus listrik, maka v diukur relative terhadap kawat, note bahwa dalam kawat berarus listrik juga terdapat electron yg bergerak relative terhadap atom logam dalam kawat itu. Dari persamaan di atas, tampak jika sebuah benda bermuatan diam terhadap kawat berarus, maka ia tidak akan mengalami gaya magnet, berapa pun kecepatan electron (pembawa muatan negative)di dalam kawat.
    Jika kawat digerakkan dengan laju sama dengan laju electron namun berlawanan arah, maka benda bermuatan tersebut akan diam relative terhadap electron bebas dalam kawat, namun bergerak relative terhadap atom logam dalam kawat. Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa gerakan atom logam (pembawa muatan positive) menghasilkan gaya magnet terhadap benda bermuatan, sedangkan gerakan electron (pembawa muatan negative) tidak memiliki efek langsung. Meskipun demikian, gerakan electron mampu menetralisir gerakan atom logam jika keduanya bergerak searah dengan kecepatan yang sama. Electron bahkan mampu membalik arah gaya jika bergerak searah dengan gerakan atom logam dengan kecepatan yang lebih tinggi.
    Jika dicermati, terdapat dua perbedaan mendasar antara pembawa muatan positive(atom logam) dengan pembawa muatan negative(electron) dalam kawat berarus, yaitu tanda muatan dan massa. Dalam eksperimen ini akan diteliti pengaruh tanda muatan dan massa yang dimiliki oleh pembawa arus terhadap gaya magnet yang dihasilkan. Hal ini dapat dilakukan dengan mengganti electron sebagai pembawa arus dengan ion2 yang memiliki muatan dan massa yang berbeda2, sedangkan kawat logam diganti dengan selang berisi larutan electrolyte.

    Untuk percobaan kedua, kita awali dengan gambar dari percobaan pertama. Jika partikel diam terhadap kabel, tidak ada gaya yang dikerjakan.

    Asal Mula Gaya Magnet-magnet0.jpg

    Jika kabel dizoom sehingga tampak elektron dan inti tembaganya.

    Asal Mula Gaya Magnet-magnet5.jpg

    Dari gambar di atas tampak bahwa elektron dalam kabel bergerak ke kiri dengan laju v, namun partikel q tidak mengalami gaya magnet.

    Sekarang jika kabel digerakkan ke kanan dengan laju juga sama dengan v, kecepatan electron terhadap partikel menjadi 0, sedangkan kecepatan atomnya = v. Ternyata partikel mengalami gaya magnet ke bawah F, sama dengan bagian awal percobaan pertama.

    Asal Mula Gaya Magnet-magnet6.jpg

    Gambar di atas sama dengan percobaan pertama kita.

    Asal Mula Gaya Magnet-magnet1.jpg

    Dari sini bisa disimpulkan bahwa gerakan electron tidak direspon oleh partikel, sedangkan gerakan atom menyebabkan partikel mengalami gaya magnet. Selama ini kita tidak begitu memperhatikan perbedaan pengaruh gerakan atom atau elektron yang menyebabkan arus listrik dan menimbulkan medan magnet.
    Untuk percobaan kedua, kita akan mempelajari pengaruh gerakan partikel-2 bermuatan yang ada di dalam konduktor terhadap partikel penguji. Hipotesis yang akan kita uji adalah bahwa gaya magnet yang diterima oleh partikel tidak hanya dipengaruhi oleh besar muatan partikel yang bergerak di dalam konduktor, namun juga dipengaruhi oleh massa partikel tersebut. Arus listrik dalam kabel tembaga dihasilkan oleh aliran elektron di dalamnya. Nilai muatan dan massa elektron selalu sama, sehingga kita memerlukan partikel lain sebagai pembawa aliran muatan untuk dijadikan bahan perbandingan. Untuk itu kita akan mengganti konduktor dengan selang berisi larutan yang mengandung ion, karena ion juga bermuatan listrik dan memiliki massa yang berbeda-beda tergantung jenisnya. Jenis ion yang akan digunakan bervariasi, masing-masing dengan nilai muatan dan massa yang berbeda-2. Di antaranya adalah NaCl, H2SO4, HCl, CuSO4, FeCl3.
    Rendy int likes this.
    start with the end in mind

  5. #5
    Member mhyworld's Avatar
    Join Date
    Sep 2011
    Posts
    854
    Rep Power
    6

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    3. Magnetostatic
    Magnetostatic biasanya dihubungkan dengan hukum biot-savart karena mampu menghitung kuat medan magnet pada suatu titik di sekitar arus listrik. Hukum ini menyatakan bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh fraksi arus dalam suatu konduktor pada suatu titik di sekitar konduktor adalah

    Asal Mula Gaya Magnet-magnet7.jpg

    Dalam persamaan di atas terdapat cross product vector dL dengan 1r, akibatnya jika r searah dengan dL maka dB sama dengan nol. Dalam percobaan berikut akan diteliti pengaruh electromagnetic oleh komponen arus yang arahnya tepat menuju atau meninggalkan sebuah partikel uji.
    Pada gambar A di bawah ditunjukkan sebuah partikel uji diletakkan di atas jalur selang berisi cairan konduktif yang mengalir dari kiri ke kanan. Jalur tersebut juga dialiri arus listrik yang searah dengan aliran materialnya.
    Pada gambar B ditambahkan satu jalur lagi di depannya dengan posisi berselang-seling dengan jalur pertama. Jalur berwarna merah dan biru berisi larutan yang sama dan dialiri arus listrik yang sama besar. Menurut persamaan di atas, medan magnet yang dialami oleh partikel uji hanya dipengaruhi oleh komponen arus horizontal, karena selebihnya mengarah pada atau menjauhi partikel penguji sehingga cross productnya sama dengan nol. Dengan demikian gambar B dapat disederhanakan menjadi gambar C untuk menghitung medan magnet yang diterima oleh partikel uji. Jika eksperimen dengan gambar B menghasilkan gaya yang lebih besar daripada gambar C maka hukum Biot-Savart terbukti bukan merupakan hukum alam fundamental, melainkan hanya menjelaskan kasus khusus di mana komponen-komponen arus listrik bergerak secara seragam terhadap partikel bermuatan.



    Asal Mula Gaya Magnet-magnet8.jpg
    start with the end in mind

  6. #6
    Senior Member danangbanget's Avatar
    Join Date
    Jun 2008
    Posts
    1,062
    Rep Power
    0

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    Fisika kenapa ya selalu berurusan dengan materi saja?
    Mengapa tidak dikaitkan dengan MANUSIA yg sejatinya makhluk fisika?

    Adakah kemungkinan sumber grafitasi adalah dari MANUSIA juga?

    Entah seorang, entah banyak orang


    Entah lah

  7. #7
    Senior Member Simba's Avatar
    Join Date
    Jan 2008
    Location
    B A T A V I A
    Posts
    1,669
    Rep Power
    8

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    Cukup menarik membaca artikel anda, pengetahuan saya sangat dangkal akan hal ini.

    hanya baru membaca tulisan pertama dan sedikti tulisan ke dua, dan itu saja sudah cukup menghabiskan waktu, dan menimbulkan banyak keinginan tanya.

    satu pertanyaan awal.
    Quote Originally Posted by mhyworld View Post
    Edward Purcell berusaha menjelaskan asal-usul gaya magnet secara relativistik, yang dapat dibaca di sini http://en.wikipedia.org/wiki/Relativ...agnetic_forces. Pada artikel tersebut digambarkan bahwa arus listrik dalam kawat dihasilkan oleh aliran muatan positif, sedangkan pengetahuan umum menyebutkan bahwa arus listrik dalam kawat dihasilkan oleh aliran electron yang bermuatan negatif. Jika diperhatikan dengan seksama, tampak bahwa muatan positif dan negatif di dalam kabel bereaksi secara tidak simetris.
    bagaimana mungkin terjadi aliran muatan positif? sebuah partikel akan bermuatan positif jika kekurangan elektron, jika anda mengatakan aliran positif, artinya aliran partike? atau aliran proton (inti partikel)? bagaimana mungkin?

    mungkin tulisan anda yg belum saya baca menjelskannya? atau pemahaman saya salah?

  8. #8
    Member mhyworld's Avatar
    Join Date
    Sep 2011
    Posts
    854
    Rep Power
    6

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    bagaimana mungkin terjadi aliran muatan positif? sebuah partikel akan bermuatan positif jika kekurangan elektron, jika anda mengatakan aliran positif, artinya aliran partike? atau aliran proton (inti partikel)? bagaimana mungkin?

    mungkin tulisan anda yg belum saya baca menjelskannya? atau pemahaman saya salah?
    mungkin sebaiknya memang anda baca dulu dengan seksama, termasuk link wiki yang saya lampirkan.
    justru komentar saya itu untuk menunjukkan kekurangan yang ditemukan pada penjelasan Purcell, yang kemudian saya coba cari solusinya dan saya sampaikan pada postingan berikutnya.
    start with the end in mind

  9. #9
    Member mhyworld's Avatar
    Join Date
    Sep 2011
    Posts
    854
    Rep Power
    6

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    Rotating coil

    Supaya thread ini lebih interaktif dan tidak membosankan, mungkin sebaiknya saya sisipkan juga semacam kuis. Semoga pembaca sekalian terhibur, sekaligus tertantang untuk menyelesaikannya. Mungkin juga bisa membangkitkan nostalgia masa SMA, atau sekedar mengasah kemampuan berpikir. Saya usahakan untuk menyajikannya sesederhana mungkin, namun mengena pada pokok permasalahannya, tanpa menambahkan kerumitan yang tidak perlu.

    Berikut ini gambar sebuah solenoid dengan jari-jari 1 meter di ruang hampa. Untuk menyederhanakan, jumlah lilitan cuma 1 sehingga bentuknya menyerupai gelang. Solenoid tersebut terletak pada bidang XY, dengan pusatnya berimpit dengan pusat koordinat di titik O(0,0,0). Arus listrik mengalir berlawanan arah jarum jam sebesar 1 Ampere. Solenoid tersebut juga berputar berlawanan arah jarum jam dengan kecepatan sudut 1 radian/detik. Sebuah partikel uji bermuatan +1 Coulomb digunakan untuk mengukur kekuatan gaya magnet yang dihasilkan oleh solenoid tersebut di tempat-tempat tertentu di sekitarnya terhadap muatan uji.
    Asal Mula Gaya Magnet-rotatingcoil.jpg

    pertanyaannya, berapa besar gaya yang diterima oleh partikel uji jika diletakkan pada titik O(0,0,0), titik a(2,0,0), atau di titik b(0,0,1)?
    Sepintas pertanyaan di atas tampak sederhana, tidak lebih sulit daripada soal-soal ujian SMA. Angka-angkanya pun dibuat semudah mungkin. Namun jangan heran kalau hasilnya nanti tidak sesederhana yang dibayangkan, terutama untuk titik a. Bahkan kalau perlu, anda boleh menggunakan metode brute force.

    Anda boleh menggunakan teori klasik maupun modern manapun, atau kombinasinya untuk menjawabnya, seperti hukum Ampere, Biot-Savart, Lorentz, maupun teori relativitas dengan model Purcell, bahkan juga boleh menggunakan teori kuantum maupun teori string. Kita akan lihat apakah teori-teori tersebut akan menghasilkan nilai yang sama.
    Kebetulan saya tidak begitu familiar dengan teori modern, jadi saya harapkan partisipasi dari anggota-anggota forum yang lebih berpengalaman untuk berbagi ilmu demi memajukan ilmu pengetahuan di tanah air.
    start with the end in mind

  10. #10
    Senior Member
    Join Date
    Aug 2011
    Posts
    2,181
    Rep Power
    5

    Re: Asal Mula Gaya Magnet

    panjang banget artikelnya nyimak dulu ah ......................

Page 1 of 2 12 LastLast

Posting Permissions

  • You may not post new threads
  • You may not post replies
  • You may not post attachments
  • You may not edit your posts
  •  
©2008 - 2013 PT. Kompas Cyber Media. All Rights Reserved.

Content Relevant URLs by vBSEO 3.6.0