NERACA ARUS

33
NERACA ARUS Nurfaida*), Aprilia Manta Patimang Laboratorium Fisika Dasar Program Studi Pendidikan fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar Abstrak Telah dilakukan praktikum berjudul Neraca Arus dengan tujuan: (1) menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan kuat arus listrik kawat penghantar, (2) menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan panjang kawat penghantar, (3) menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan kuat medan magnet, dan (4) memformulasikan persamaan gaya magnetik. Pada praktikum ini dilakukan tiga kegiatan. Kegiatan pertama gaya magnet sebagai fungsi panjang loop arus. Kegiatan kedua gaya magnet sebagai fungsi kuat arus listrik. Kegiatan ketiga gaya magnet sebagai fungsi kuat medan magnetik. Pada setiap kegiatan, diukur massa awal(m 0 ) dan massa akhir(m) magnet sebelum dan setelah dialiri arus listrik. (m 0 -m) dikali gravitasi bumi menghasilkan gaya magnet (F M ). Gaya magnet yang diperoleh pada kegiatan pertama dan panjang loop arus diplot grafik, dari grafik diperoleh gaya magnetik B=0,05Wbm -2 , gaya magnetik rata-rata B n =0,0083Wbm -2 , dan diketahui bahwa gaya magnetik berbanding lurus dengan panjang loop arus. Pada kegiatan dua, gaya magnetik dan kuat arus listrik diplot grafik, diperoleh gaya magnetik B=0,046875Wbm -2 , gaya magnetik rata-rata B n =0,0078125 Wbm -2 , dan diketahui bahwa gaya magnetik berbanding lurus dengan kuat arus listrik. Kegiatan ketiga jumlah magnet dan gaya magnetik diplot grafik, terlihat bahwa semakin banyak magnet yang menunjukkan besar medan magnet semakin besar gaya magnetnya. Formulasi gaya magnetik berdasarkan hasil praktikum F=L×I×B. Kata kunci: Gaya magnetik, Kuat arus listrik, Medan magnet, Panjang loop arus.

description

laporan fisdas 2

Transcript of NERACA ARUS

Page 1: NERACA ARUS

NERACA ARUS

Nurfaida*), Aprilia Manta Patimang

Laboratorium Fisika Dasar Program Studi Pendidikan fisika FMIPA

Universitas Negeri Makassar

Abstrak

Telah dilakukan praktikum berjudul Neraca Arus dengan tujuan: (1) menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan kuat arus listrik kawat penghantar, (2) menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan panjang kawat penghantar, (3) menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan kuat medan magnet, dan (4) memformulasikan persamaan gaya magnetik. Pada praktikum ini dilakukan tiga kegiatan. Kegiatan pertama gaya magnet sebagai fungsi panjang loop arus. Kegiatan kedua gaya magnet sebagai fungsi kuat arus listrik. Kegiatan ketiga gaya magnet sebagai fungsi kuat medan magnetik. Pada setiap kegiatan, diukur massa awal(m0) dan massa akhir(m) magnet sebelum dan setelah dialiri arus listrik. (m0-m) dikali gravitasi bumi menghasilkan gaya magnet (FM). Gaya magnet yang diperoleh pada kegiatan pertama dan panjang loop arus diplot grafik, dari grafik diperoleh gaya magnetik

B =0,05Wb m-2, gaya magnetik rata-rata Bn=0,00 83Wb m-2 , dan diketahui bahwa gaya

magnetik berbanding lurus dengan panjang loop arus. Pada kegiatan dua, gaya magnetik dan kuat arus listrik diplot grafik, diperoleh gaya magnetik B=0,046875Wb m-2, gaya magnetik rata-rata

Bn=0,0078125 Wbm -2, dan diketahui bahwa gaya magnetik berbanding lurus dengan kuat arus listrik. Kegiatan ketiga jumlah magnet dan gaya magnetik diplot grafik, terlihat bahwa semakin banyak magnet yang menunjukkan besar medan magnet semakin besar gaya magnetnya. Formulasi gaya magnetik berdasarkan hasil praktikum F=L× I × B.

Kata kunci: Gaya magnetik, Kuat arus listrik, Medan magnet, Panjang loop arus.

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana hubungan antara gaya magnetik dengan kuat arus listrik kawat

penghantar?

2. Bagaimana hubungan antara gaya magnetik dengan panjang kawat

penghantar?

3. Bagaimana hubungan antara gaya magnetik dengan kuat medan magnet?

4. Apa formulasi persamaan gaya magnetik?

Page 2: NERACA ARUS

TUJUAN

1. Menyelidiki hubungan antar gaya magnetik dengan kuat arus listrik kawat

penghantar.

2. Menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan opanjang kawat

penghantar.

3. Menyelidiki hubungan antara gaya magnetik dengan kuat medan magnet.

4. Memformulasikan persamaan gaya magnetik.

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori singkat

Medan magnet ( B⃗ ) terdapat di dalam suatau daerah dalam ruang jika suatu

muatan yang bergerak melalui daerah tersebut mengalami suatu gaya akibat

gerakannya. Magnet dapat memiliki dua atau lebih kutub, meskipun magnet harus

memiliki setidaknya satu kutub utara dan satu kutub selatan. Garis-garis medan

magnet ke luar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan. Kutub-kutub magnet

dari jenis yang sama tolak-menolak satu sama lain, sementara kutub yang berbeda

tarik-menarik satu sama lain (Beuche, dkk., 2006: 206).

Menurut Serway & Jewett (2010: 452-453), eksperimen pada partikel

bermuatan yang berbeda-beda dan bergerak di dalam medan magnet memberikan

hasil-hasil sebagai berikut.

a. Besar gaya magnetik FB yang bekerja pada partikel sebanding dengan

muatan q dan sebanding dengan kecepatan partikel v.

b. Besar dan arah FB bergantung pada kecepatan partikel dan pada besar dan

arah medan magnet B.

c. Ketika sebuah partikel bermuatan bergerak sejajar dengan vector medan

magnet, gaya magnetik yang bekerja pada partikel adalah nol.

d. Ketika vektor kecepatan partikel membentuk sudut θ ≠ 0 dengan medan

magnet, gaya magnetik berada pada arah yang tegak lurus terhadap kedua

v dan B; yang berarti FB tegak lurus dengan bidang yang dibentuk oleh v

dan B

Page 3: NERACA ARUS

e. Gaya magnetik yang dihasilkan pada muatan positif arahnya berlawanan

dengan arah gaya magnetik yang dihasilkan pada muatan negatif yang

bergerak pada arah yang sama.

f. Besar gaya magnetik yang dihasilkan pada partikel yang sedang bergerak

sebanding dengan sin θ, di mana θ adalah sudut vector keepatan partikel

yang terbentuk dengan arah B.

Kaidah tangan kanan untuk menentukan arah gaya magnetik yang

dikerahkan pada muatan yang bergerak dalam medan magnetik. (a) Gaya tegak

lurus terhadap v maupun B dan berada dalam arah saat sekrup-kanan akan maju

jika sekrupnya diputar dalam arah yang akan memutar v terhadap B melalui sudut

kecil di antara dua sudut yang mungkin. (b) jika jari-jari tangan kanan mengarah

ke v sedemikian sehingga dapat dilengkungkan kea rah B, ibu jari akan mengarah

ke arah F (Tipler, 2001:212).

Menurut Herman & Asisten LFD (2015: 57-58), apabila seutas kawat

pengalir arus listrik yang ditempatkan dalam daerah bermedan magnetik, maka

akan timbul gaya pada kawat tersebut yang sama dengan penjumlahan gaya

magnetik pada partikel bermuatan yang geraknya menghasilkan arus. Pada

gambar 1 di bawah ini menunjukkan potongan kawat lurus dengan luas

penampang A dan panjang L yang dialiri arus listrik I. karena dialiri arus listrik

maka disekitar kawat ini terdapat medan magnet B. persamaan gaua magnetk pada

setiap muatan listrik adalah:

q vd × B ……………………… …. (1)

Gambar 1. Kawat lurus yang dialiri varus listrik

Page 4: NERACA ARUS

Dengan vd merupakan kecepatan hanyut (drift) pembawa muatan. Jumlah muatan

dalam potongan kawat ini merupakan jumlah n per satuan volume dikali AL.

dengan demikian gaya total pada potongan kawat ini adalah:

F=(q vd × B ) nAL …………(2)

dan arus dalam kawat ini adalah

I=nq vd A ………………… (3)

Jadi gaya tersebut dapat ditulis

F=IL× B …………………(4)

Dengan L merupakan vektor yang besarnya sama dengan panjang kawat dan

arahnya sejajar dengan q vdyang juga merupakan arah arus I. gaya magnetik

tersebut dapat juga dituliskan dalam bentuk skalar

F=IL× Bsinθ …………… (5)denganθ adalah sudut antara fluks medan magnet dengan kawat.

Alat danBahan

1. Alat

Catu daya variabel dc 1 buah

Neraca digital 1 buah

Ammeter, 0-5 A dc 1 buah

Statif+klem berkonektor 1 buah

Magnet Assembly dengan 6 magnet 1 buah

Papan loop arus 6 buah

Kabel penghubung 2 buah

Mistar 2 buah

Maget Batang 1 buah

Page 5: NERACA ARUS

Identifikasi Variabel

Kegiatan 1

Variabel manipulasi : panjang loop arus (cm)

Variabel Kontrol : jumlah magnet, kuat arus listrik (A), massa awal magnet

assembly (g)

Variabel respon : massa akhir magnet assembly (g)

Kegiatan 2

Variabel manipulasi : kuat arus listrik (A)

Variabel kontrol : jumlah magnet, panjang loop arus (cm), massa awal

magnet assembly (g)

Variabel respon : massa akhir magnet assembly (g)

Kegiatan 3

Variabel manipulasi : jumlah magnet

Variabel kontrol : kuat arus listrik (A), panjang loop arus (cm)

Variabel respon : massa awal magnet assembly (g), massa akhir magnet

assembly (g)

Definisi Operasional Variabel

Kegiatan 1

1. Variabel manipulasi

Panjang loop arus adalah panjang garis konduktor setiap papan loop, diukur

menggunakan mistar.

2. Variabel control

a. Jumlah magnet adalah banyaknya magnet yang dipasang pada magnet

assembly sebelum ditimbang dengan neraca digital.

b. Kuat arus listrik adalah besarnya kuat arus yang diberikan pada magnet,

diukur menggunakan ammeter.

c. Massa awal magnet assembly adalah massa mula-mula magnet assembly

yang telah dipasangi magnet sebelum dialiri arus listrik, diukur

menggunakan neraca arus.

Page 6: NERACA ARUS

3. Variabel respon

Massa akhir magnet assembly adalah massa setelah magnet assembly dialiri

arus listrik, diukur menggunakan neraca arus.

Kegiatan 2

1. Variabel manipulasi

Kuat arus listrik adalah besarnya kuat arus yang diberikan pada magnet, diukur

menggunakan ammeter.

2. Variabel kontrol

a. Jumlah magnet adalah banyaknya magnet yang dipasang pada magnet

assembly sebelum ditimbang.

b. Panjang loop arus adalah panjang garis konduktor setiap papan loop,

diukur menggunakan mistar.

c. Massa awal magnet assembly adalah massa mula-mula magnet assembly

yang telah dipasangi magnet sebelum dialiri arus listrik, diukur

menggunakan neraca arus.

3. Variabel respon

Massa akhir magnet assembly adalah massa setelah magnet assembly dialiri

arus listrik, diukur menggunakan neraca arus.

Kegiatan 3

1. Variabel manipulasi

Jumlah magnet adalah banyaknya magnet yang dipasang pada magnet

assembly sebelum ditimbang pada neraca arus.

2. Variabel control

a. Kuat arus listrik adalah besarnya kuat arus yang diberikan pada magnet,

diukur menggunakan ammeter.

b. Panjang loop arus adalah panjang garis konduktor setiap papan loop,

diukur menggunakan mistar.

3. Variabel respon

a. Massa awal magnet assembly adalah massa mula-mula magnet assembly

yang telah dipasangi magnet sebelum dialiri arus listrik, diukur

menggunakan neraca arus.

Page 7: NERACA ARUS

Vs +

Rs

Loop Arus

A

b. Massa akhir magnet assembly adalah massa setelah magnet assembly

dialiri arus listrik, diukur menggunakan neraca arus.

ProsedurKerja

1. Kegiatan 1. Gaya magnet (Fm) sebagai fungsi panjang loop arus (l)

a. Mempelajari dengan seksama skema dasar eksperimen berikut.

b. Menyiapkan 6 (enam) buah loop arus dan mengukur panjangnya masing-

masing. Panjang yang dimaksud adalah panjang jalur konduktor pada sisi

bagian bawah papan). Mencatat pada tabel pengamatan panjang setiap

loop arus tersebut mulai dari yang terpendek.

c. Meletakkan magnet assembly lengkap dengan 6 buah magnet kecilnya

diatas piringan neraca dengan posisi seperti pada gambar berikut.

d. Memasang papan loop arus terpendek pada ujung klem statif dan

mengatur sedemikian rupa dengan sangat perlahan sehingga panjang

jalur loop yang telah diukur sebelumnya berada tepat di antara celah

magnet assembly (lihat gambar).

Memastikan tidak menyentuh dasar celah magnet assembly.

e. Tanpa arus, mengukur massa magnet assembly unit dan mencatat sebagai

mo.

Page 8: NERACA ARUS

f. Menyalakan catu daya dan mengalirkan arus secara perlahan hingga

ammeter menunjukkan kuat arus 5 A. menyetimbangkan neraca dan

mencatat nilai massa baru ini sebagai m1

g. Mengurangkan nilai massa m1 dengan mo untuk menentukan gaya

magnetik.

h. Dengan nilai arus yang sama, melakukan langkah e dan f untuk setiap

papan loop arus.

2. Kegiatan 2. Gaya magnet (Fm) sebagai fungsi kuat arus listrik (I)papan

a. Mengulangi langkah c dan d pada kegiatan 1.

b. Menyalakan catu daya dan mengalirkan arus secara perlahan ke loop arus

mulai 0,5 A.

c. Mengukur massa baru yang terbaca.

d. Tanpa mengganti papan loop arus, menaikkan arus dengan rentang 0,5 a

hingga didapatkan 8 trial data.

3. Kegiatan 3. Gaya magnet (Fm) sebagai fungsi kuat medan magnetik (B)

a. Memasang satu buah magnet kecil di dalam magnet assembly dan

melakukan langkah c dan d seperti kegiatan 1.

b. Menyalakan catu daya dan mengalirkan arus ke loop sebesar 5 A.

c. Mencatat massa baru yang terbaca pada neraca.

d. Dengan papan loop arus dan kuat arus yang sama, menambahkan satu

magnet lagi di dalam magnet assembly dan mencatat massa yang terbaca

pada neraca.

e. Melanjutkan dengan menambahkan jumlah magnet satu demi satu ke

dalam magnet assembly.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

HASIL PENGAMATAN

Kegiatan 1. Hubungan antara panjang loop arus dengan Gaya Magnetik

Jumlah Magnet (n) = 6

Kuat Arus Listrik (I) = |5,000 ± 0,001|A

Massa Awal Magnet Assembly (mo) = |158,08 ± 0,01|g

Page 9: NERACA ARUS

Tabel 1. Hubungan panjang loop arus dengan gaya magnetik

No Panjang Loop Arus (cm) Massa akhir magnet assembly

1 |1,20 ± 0,05| |158,37 ± 0,01|

2 |2,20 ± 0,05| |158,64 ± 0,01|

3 |3,20 ± 0,05| |158,94 ± 0,01|

4 |4,20 ±0,05| |159,22 ± 0,01|

5 |6,40 ± 0,1| |159,71 ± 0,01|

6 |8,40 ± 0,1| |160,25 ± 0,01|

Kegiatan 2. Hubungan antara kuat arus listrik dengan gaya magnetik

Jumlah Magnet (n) = 6

Panjang Loop Arus (l) = |3,20 ± 0,05|cm

Massa Awal Magnet Assembly (mo) = |158,08 ± 0,01|g

Tabel 2. Hubungan antar kuat arus listrik dengan gaya magnetik

No Kuat Arus Listrik (A) Massa akhir magnet assembly

(g)

1 |0,500 ± 0,001| |158,14 ± 0,01|

2 |1,000 ± 0,001| |158,22 ± 0,01|

3 |1,500 ± 0,001| |158,32 ± 0,01|

4 |2,000± 0,001| |158,41 ± 0,01|

5 |2,500± 0,001| |158,48 ± 0,01|

6 |3,000 ± 0,001| |158,60 ± 0,01|

7 |3,500 ± 0,001| |158,67 ± 0,01| 8 |4,000 ±0,001| |158,77 ± 0,01|

Kegiatan 3. Hubungan antara kuat arus listrik dengan gaya magnetik

Kuat Arus listrik =|5,000 ± 0,001| A

Panjang Loop Arus (l) = |1,20 ± 0,05|cm

Page 10: NERACA ARUS

Tabel 3. Hubungan antara jumlah magnet dengan gaya magnetik

No Jumlah Magnet

(n)

Massa Awal Magnet

Assembly (gram)

Massa Akhir Magnet

Assembly (gram)

1 1 |97,47 ±0,01| |97,54 ± 0,01|

2 2 |109,77 ± 0,01| |109,89 ± 0,01|

3 3 |121,73 ± 0,01| |121,89 ± 0,01|

4 4 |133,88 ± 0,01| |134,09 ± 0,01|

5 5 |145,86 ± 0,01| |146,12 ± 0,01|

6 6 |158,07 ± 0,01| |158,37 ± 0,01|

ANALISIS DATA

Gaya magnetik (F) pada setiap kegiatan diperoleh melalui:

F =∆m × g

F = ( m - m0 ) × g

Rambat ralat untuk ∆F

dF = |∂F∂∆m |d∆m

dF= |∂(∆m × g)∂∆m |d∆m

dF= |g|d∆m

dFF

= |gF |d∆m

dFF

= |g∆m × g |d∆m

∆FF

= |∆∆m∆m |

∆F = |∆∆m∆m |F

Page 11: NERACA ARUS

Kegiatan 1.Hubungan antara panjang loop arus dengan gaya magnetik

a. Untuk panjang loop arus │1,20 ± 0,05│cm

F1 = ∆ m1 × g

F1 = (m - m0 ) × g

F1 = (158,37 -158,08)10-3 kg × 9,8 m/ s2

F1 = 2,842×10 -3 N

∆ F1 = |∆∆ m1

∆ m1|F1 = |0,02 ×10 -3

0,29 ×10 -3 |2,842×10 -3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F1

F1

×100%=0,196 ×10-3

2,842×10 -3 ×100% = 6,9% = 2 AB

F1 = │ F1 ± ΔF1│=│2,8 ± 0,2│10-3N

b. Untuk panjang loop arus │2,20 ± 0,05│cm

F2= ∆ m2 × g

F2= (m - m0 ) × g

F2= (158,64 -158,08)10 -3 kg × 9,8 m/ s2

F2= 5,488 ×10-3 N

∆ F2 = |∆∆ m2

∆ m2|F2 = |0,02 ×10 -3

0,56 ×10 -3 |5,488 ×10-3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F2

F2

×100%=0,196 ×10-3

5,488×10 -3 ×100% = 3,57% = 3 AB

F2 = │ F2 ± ΔF2│=│5,49 ± 0,20│10-3N

c. Untuk panjang loop arus │3,20 ± 0,05│cm

F3 = ∆ m3 × g

F3 = (m - m0 ) × g

F3 = (158,94-158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2

F3 = 8,428 ×10-3 N

∆ F3 = |∆∆ m3

∆ m3|F3 = |0,02 × 10-3

0,86 × 10-3 |8,428 ×10-3 N = 0,196 ×10-3 N

Page 12: NERACA ARUS

KR =∆ F3

F3

×100%=0,196 ×10-3

8,428 ×10-3 N ×100% = 2,32 % = 3 AB

F3 = │ F3 ± ΔF3│=│8,43 ± 0,20│10-3N

d. Untuk panjang loop arus │4,20 ± 0,05│cm

F4= ∆ m4 × g

F4= ( m - m 0 )× g

F4= (159,22-158,08) 10 -3 kg × 9,8 m/ s2

F4= 11,172×10 -3 N

∆ F4 = |∆∆ m4

∆ m4|F4 = |0,02 ×10 -3

1,14 ×10-3 |11,172×10-3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F4

F4

×100%=0,196 ×10 -3

11,172×10 -3 ×100% = 1,75% = 3 AB

F4 = │ F4 ± ΔF4│=│11,2 ± 0,2│10-3N

e. Untuk panjang loop arus │6,4 ± 0,1│cm

F5 = ∆ m5 × g

F5 = (m - m0 ) × g

F5 = (159,71 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2

F5 = 15,974×10 -3 N

∆ F5 = |∆∆ m5

∆ m5|F5 = |0,02 × 10-3

1,63 × 10-3 |15, 974 ×10-3 N = 0,196×10 -3 N

KR =∆ F5

F5

×100%=0,196 ×10-3

15,974 ×10 -3 ×100% = 1,22% = 3AB

F5 = │ F5 ± ΔF5│=│16,0 ± 0,2│10-3N

f. Untuk panjang loop arus │8,4 ± 0,1│cm

F6= ∆ m6 × g

F6= (m - m0 ) × g

F6= (160,25-158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2

F6= 21,266 ×10-3 N

∆ F6 = |∆∆ m6

∆ m6|F1 = |0,02 × 10-3

2,17 × 10-3 |21,266 ×10 -3 N =0,196 ×10-3 N

Page 13: NERACA ARUS

KR =∆ F6

F6

×100%=0,196 ×10-3

21,266 ×10-3 ×100% = 0,92 % = 3 AB

F6 = │ F6 ± ΔF6│=│21,3 ± 0,2│10-3N

Tabel 4.Hubungan antara panjang loop arus dengan gaya magnetik

NoPanjang Loop Arus 10-2(m) m -m0 10-3 (kg)

Gaya Magnetik

10-3 (N)

1 |1,20 ± 0,05| |0,29 ± 0,02| │2,8 ± 0,2│

2 |2,20 ± 0,05| |0,56 ± 0,02| │5,49 ± 0,20│

3 |3,20 ± 0,05| |0,86 ± 0,02| │8,43 ± 0,20│

4 |4,20 ± 0,05| |1,14 ± 0,02| │11,2 ± 0,2│

5 |6,4 ± 0,1| |1,63 ± 0,02| │16,0 ± 0,2│

6 |8,4 ± 0,1| |2,17 ± 0,02| │21,3 ± 0,2│

Page 14: NERACA ARUS

Grafik 1.Hubunganantara panjang loop arus dengan gaya magnetik

y = mx + c

m =yx=∆ y

∆ x= ∆ F

∆ L

dimana m = tan θ

F = B.I × L

∆ F∆ L

=B I

∆F∆L

=0,011 - 0,00 850,042 -0,03 2

=0,00250,0 1

= 0, 25 N/m

∆ F∆ L

=B I

∆ F∆ L

= tan θ

tan θ=B I

B= tan θI

= 0,255

= 0,0 5Wbm-2

Bn= Bn

= 0,056

=0,00 83Wbm-2

Kegiatan 2.Hubungan antara kuat arus listrik dengangaya magnetik

a. Untuk kuat arus listrik |0,500 ± 0,001│A

F1 = ∆ m1 × g

F1= ( m - m 0) × g

F1 = (158,14 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2= 0,588×10-3 N

∆ F1 = |∆∆ m1

∆ m1|F1 = | 0,02 × 10-3

0,06 ×10 -3 |0,588×10 -3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F1

F1

×100%=0,196 ×10-3

0,588 ×10 -3 ×100% = 33,33% = 2 AB

F1 = │ F1 ± ΔF1│=│0,59 ± 0,20│10-3N

b. Untuk kuat arus listrik |1,000 ± 0,001│A

F2 = ∆ m2 × g

Page 15: NERACA ARUS

F2=(m - m0 ) × g

F2= (158,22 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2= 1,372×10-3 N

∆ F2 = |∆∆ m2

∆ m2|F2 = | 0,02 × 10-3

0,1 4 × 10-3 |1,37 2 ×10-3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F2

F2

×100%=0,196 ×10-3

1,372×10 -3 ×100% = 14,28% = 2 AB

F2 = │ F2 ± ΔF2│=│1,4 ± 0,2│10-3N

c. Untuk kuat arus listrik |1,500 ± 0,001│A

F3 = ∆ m3 × g

F3 = ( m - m 0 )× g

F3 = (158,32 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2= 2,352×10-3 N

∆ F3 = |∆∆ m3

∆ m3|F3 = | 0,02 ×10 -3

0,24 × 10-3 |2,352×10 -3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F3

F3

×100%=0,196 ×10-3

2,352×10 -3 ×100% = 8,33 % = 2 AB

F3 = │ F3 ± ΔF3│=│2,4 ± 0,2│10-3N

d. Untuk kuat arus listrik |2,000 ± 0,001│A

F4 = ∆ m4 × g

F4=( m - m0 )× g

F4= (158,41 -158,08) 10 -3 kg × 9,8 m/ s2= 3,234×10-3 N

∆ F4 = |∆∆ m4

∆ m4|F4 = | 0,02 × 10-3

0,33 ×10 -3 |3,234 ×10 -3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F4

F4

×100%=0,196 ×10-3

3,24 ×10-3 ×100% = 6,05% = 2 AB

F1 = │ F1 ± ΔF1│=│3,2 ± 0,2│10-3N

e. Untuk kuat arus listrik |2,500 ± 0,001│A

F5 = ∆ m5 × g

F5=(m - m0 ) × g

F5 = (158,48 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2= 3,92×10-3 N

Page 16: NERACA ARUS

∆ F5 = |∆∆ m5

∆ m5|F5 = | 0,02 ×10 -3

0,40 × 10-3 |3,92× 10−3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F5

F5

×100%=0,196 ×10-3

3,92× 10−3 ×100% = 5% = 3 AB

F5 = │ F5 ± ΔF5│=│3,92 ± 0,20│10-3N

f. Untuk kuat arus listrik |3,000 ± 0,001│A

F6 = ∆ m6 × g

F6=(m - m0 ) × g

F6= (158,60 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2= 5,096×10-3 N

∆ F6 = |∆∆ m6

∆ m6|F6 = | 0,02 × 10-3

0,52 × 10-3 |5,096 ×10−3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F6

F6

×100%=0,196 ×10-3

5,096 × 10−3 ×100% = 3,84% = 3 AB

F6 = │ F6 ± ΔF6│=│5,10 ± 0,20│10-3N

g. Untuk kuat arus listrik |3,500 ± 0,001│A

F7 = ∆ m7 × g

F7=(m - m0 ) × g

F7 = (158,67 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2= 5,782×10-3 N

∆ F7 = |∆∆ m7

∆ m7|F7 = | 0,02 × 10-3

0,59 × 10-3 |5,782 ×10−3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F7

F7

×100%=0,196 ×10-3

5,782 ×10−3 ×100% = 3,39% = 3 AB

F7 = │ F7 ± ΔF7│=│5,78 ± 0,20│10-3N

h. Untuk kuat arus listrik |4,000 ± 0,001│A

F8 = ∆ m7 × g

F8=(m - m0 ) × g

F8= (158,77 -158,08) 10-3 kg × 9,8 m/ s2=6,762×10 -3 N

∆ F8 = |∆∆ m8

∆ m8|F8 = | 0,02 × 10-3

0,69 × 10-3 |6,762 ×10−3 N =0,196 ×10 -3 N

Page 17: NERACA ARUS

KR =∆ F8

F8

×100%=0,196 ×10-3

6,762×10−3 ×100% = 2,9% = 3 AB

F8 = │ F8 ± ΔF8│=│6,76 ± 0,20│10-3N

Tabel 5.Hubungan antara kuat arus listrik dengan gaya magnetik

No Kuat Arus (A) m -m0 (10-3) kg Gaya Magnetik

(10-3) N1 |0,500± 0,001| |0,06 ± 0,02| |0,59 ± 0,20|

2 |1,000 ± 0,001| |0,14 ± 0,02| |1,4 ± 0,2|

3 |1,500 ± 0,001| |0,24 ± 0,02| |2,4 ± 0,0|

4 |2,000 ± 0,001| |0,33 ± 0,02| |3,2 ± 0,2|

5 |2,500 ± 0,001| |0,40 ± 0,02| |3,92 ± 0,20|

6 |3,000 ± 0,001| |0,52 ± 0,02| |5,10 ± 0,20|

7 |3,500 ± 0,001| |0,59 ± 0,02| |5,78 ± 0,20|8 |4,000 ±0,001| |0,69 ± 0,02| |6,76 ± 0,20|

Page 18: NERACA ARUS

Grafik 2.Hubungan antara kuat arus listrik dengan gaya magnetik

y = mx + c

m =yx=∆ y

∆ x= ∆ F

∆ I

Dimana m = tan θ, dan telah diketahui dari grafik bahwa nilai

m = 0,001 ≈ 0,001 N/m

F = B L I

∆ F∆ I

=B L

∆F∆I

=0,00 385 -0,00 312,5 -2

=0 ,000750,5

=0,00 15 N/A

∆ F∆ I

=B L

∆ F∆ I

=tan θ

tan θ =B L

B= tan θL

= 0, 00 150,032

=0,046875Wbm -2

Bn= Bn

= 0,046875Wb m-2

6= 0,0078125 Wb m-2

Kegiatan 3.Hubungan antara jumlah magnet dengan gaya magnetik

a. Untuk n=1

F1 = ∆ m1 × g

F1 = (m - m0 ) × g

F1 = (97,5 4 - 97, 47)10-3 kg × 9,8 m/ s2= 0,686 ×10-3 N

∆ F1 = |∆∆ m1

∆ m1|F1 = |0,02 ×10 -3

0,07 ×10 -3 |0,686 ×10-3 N =0,196 ×10 -3 N

Page 19: NERACA ARUS

KR =∆ F1

F1

×100%=0,196 ×10-3

0,686 ×10-3 ×100% = 28,57 % = 2 AB

F1 = │ F1 ± ΔF1│=│0,69 ± 0,20│10-3N

b. Untuk n=2

F2= ∆ m2 × g

F2= (m - m0 ) × g

F2= (109,89-109, 77)10-3 kg × 9,8 m/ s2= 1,176 ×10-3 N

∆ F2 = |∆∆ m2

∆ m2|F2 = |0,02 ×10 -3

0,1 2 ×10-3 |1,176 ×10-3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F2

F2

×100%=0,196 ×10-3

1,176 ×10 -3 ×100% = 1 6,67 % = 2 AB

F2 = │ F2 ± ΔF2│=│1,2 ± 0,2│10-3N

c. Untuk n=3

F3 = ∆ m3 × g

F3 = (m - m0 ) × g

F3 = (121,89-121,73)10 -3 kg × 9,8 m/ s2 = 1, 568×10-3 N

∆ F3 = |∆∆ m3

∆ m3|F3 = |0,02 × 10-3

0, 16 ×10-3 |1,568 ×10-3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F3

F3

×100%=0,196 ×10-3

1,568 ×10-3 ×100% = 1 2,5% = 2 AB

F3 = │ F3 ± ΔF3│=│1,6 ± 0,2│10-3N

d. Untuk n=4

F4= ∆ m4 × g

F4= ( m - m 0 )× g

F4= ( 134, 09-133, 88)10 -3 kg × 9,8 m/ s2 = 2,058 ×10 -3 N

∆ F4 = |∆∆ m4

∆ m4|F4 = |0,02 ×10 -3

0,2 1 ×10 -3 |2,058 ×10-3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F4

F4

×100%=0,196 ×10-3

2,058 ×10-3 ×100% = 9,52 % = 2 AB

Page 20: NERACA ARUS

F4 = │ F4 ± ΔF4│=│2,1 ± 0,2│10-3N

e. Untuk n=5

F5 = ∆ m5 × g

F5 = (m - m0 ) × g

F5 = (146,12-14 5 ,86)10 -3 kg × 9,8 m/ s2= 2,548 ×10-3 N

∆ F5 = |∆∆ m5

∆ m5|F5 = |0,02 × 10-3

0, 26 ×10-3 |2,548×10 -3 N =0,196 ×10-3 N

KR =∆ F5

F5

×100%=0,196 ×10-3

2,548 ×10-3 ×100% = 7,69 % = 2 AB

F5 = │ F5 ± ΔF5│=│2,5 ± 0,2│10-3N

f. Untuk n=6

F6= ∆ m6 × g

F6= (m - m0 ) × g

F6= (158,37-158,0 7)10-3 kg × 9,8 m/ s2= 2,94×10 -3 N

∆ F6 = |∆∆ m6

∆ m6|F6 = |0,02 × 10-3

0, 3 ×10 -3 |2,94 ×10-3 N =0,196 ×10 -3 N

KR =∆ F6

F6

×100%=0,196 ×10-3

2,94 ×10-3 ×100% = 6,67 % = 2 AB

F6 = │ F6 ± ΔF6│=│2,9 ± 0,2│10-3N

Tabel 6.Hubungan antara jumlah magnet dengan gaya magnetik

No Jumlah Magnet (n)

m -m0 (10-3) kg Gaya Magnetik

(10-3) N

1 1 |0,07 ± 0,02| |0,69 ± 0,20|

2 2 |0,12± 0,02| |1,2 ± 0,2|

3 3 |0,16 ± 0,02| |1,6 ± 0,2|

4 4 |0,21± 0,02| |2,1 ± 0,2|

5 5 |0,26 ± 0,02| |2,5 ± 0,2|

6 6 |0,30 ± 0,02| |2,9 ± 0,2|

Page 21: NERACA ARUS

0 1 2 3 4 5 6 70

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

f(x) = 0.000441428571428572 x + 0.000286666666666667R² = 0.998229662904119

Jumlah magnet n

Gaya

Mag

netik

F (N

)

Grafik 3. Hubungan antara jumlah magnet dengan gaya magnetik

Berdasarkan grafik diatas, diketahui bahwa jumlah magnet (n) berbanding

lurus dengan gaya magnetik karena grafik lurus dengan R2 yang hampir satu yakni

0,998. Semakin banyak jumlah magnet semakin besar kuat medan magnetnya,

sehingga kuat medan magnet berbanding lurus dengan kuat medan magnet.

Semakin banyak jumlah magnet yang menunjukkan kuat medan magnet semakin

besar gaya magnetiknya. Sebaliknya, semakin sedikit jumlah magnet yang

menunjukkan kuat medan magnet semakin kecil gaya magnetiknya.

PEMBAHASAN

Pada praktikum ini dilakukan 3 kegiatan. Kegiatan pertama gaya magnet

sebagai fungsi panjang loop. Kegiatan kedua gaya magnet sebagai fungsi kuat

arus listrik. Kegiatan ketiga medan magnet sebagai fungsi jumlah magnet. Untuk

setiap kegiatan, terlebih dahulu kita memasukkan magnet ke dalam magnet

assembly, mengukur panjang setiap loop arus yang digunakan, menyusun

rangkain percobaan yaitu dari catu daya DC dihubungkan ke ammeter, dari

ammeter ke statif, pada lengan statif dimasukkan papan loop arus, dan

Page 22: NERACA ARUS

menyiapkan neraca arus di bawah lengan statif yang dipasangi loop arus. Untuk

semua kegiatan diukur massa sebelum dan sesudah magnet assembly dialiri arus

listrik.

Kegiatan pertama yang diubah adalah panjang loop arus untuk

menentukan hubungan antara panjang loop arus dengan gaya magnetik. Setiap

panjang loop diukur massa awal dan massa akhir magnet assembly. Gaya

magnetik diperoleh dengan mengurangkan massa akhir dengan massa awal

magnet assembly sebelum dan sesudah dialiri arus listrik dikali gravitasi bumi 9,8

m/s2. Kemudian, plot grafik Panjang loop arus dan gaya magnetik diplot grafik,

panjang loop di sumbu x dan gaya magnetik di sumbu y. Grafik tersebut

menghasilkan nilai gradien yang sama dengan nilai kuat medan magnet dikali kuat

arus listrik, sehingga kuat medan listrik dapat diperoleh dengan membagi hasil

dari gradien grafik dengan nilai kuat arus listrik yang digunakan yaitu 5 A. Nilai

kuat medan magnet yang diperoleh untuk seluruh magnet adalah 0,0 5Wbm-2.

Untuk mengetahui kuat medan magnet setiap magnet maka kuat medan magnet

yang diperoleh dibagi dengan jumlah magnet yag digunakan yaitu 6 maka

diperoleh 0,00 83Wb m-2.

Kegiatan kedua memanipulasi kuat arus yang digunakan mulai dari 0,5 A,

1 A, hingga 4 A dengan selisih setiap arus 0,5 A. Jumlah magnet, panjang loop

arus, dan massa awal magnet assembly tetap. Setiap besar kuat arus, diukur massa

akhir magnet assembly-nya. Gaya magnetik diperoleh dengan mengurangkan

massa magnet assembly sesudah dan sebelum dialiri arus listrik dikali gravitasi

bumi 9,8 m/s2. Kemudian dibuatkan grafik hubungan antara kuat arus listrik

dengan gaya magnetik. Kuat arus listrik pada sumbu x dan gaya magnet pada

sumbu y. Grafik tersebut juga menghasilkan nilai gradien yang sama dengan nilai

kuat medan magnet dikali panjang loop arus, digunakan cara yang sama dengan

kegiatan 1 untuk menghitung kuat medan magnet-nya diperoleh 0,046875Wb m-2.

Kuat medan magnet untuk setiap magnet 0,0078125 Wb m-2.

Kegiatan ketiga yang diubah adalah jumlah magnet yang diletakkan pada

magnet assembly. Dimulai dari satu maget, dua, seterusnya sampai enam.

Page 23: NERACA ARUS

Perbedaan jumlah magnet akan menghasilkan nilai massa awal dan massa akhir

magnet menjadi berbeda. Gaya magnetik diperoleh dengan cara yang sama pada

kegiatan 1 dan 2. Kemudian dibuat grafik hubungan antara jumlah magnet dengan

gaya magnetik. Jumlah magnet pada sumbu x dan gaya magnet pada sumbu y.

Pada kegiatan ketiga ini menunjukkan semakin banyak jumlah magnet semakin

besar pula kuat medan magnetnya sehingga membuat gaya magnetik juga

semakin besar.

Berdasarkan ketiga grafik yang diperoleh pada setiap kegiatan, diketahui

bahwa gaya magnetik berbanding lurus dengan panjang loop arus F L,

berbanding lurus dengan kuat arus listrik F I , dan berbanding lurus dengan kuat

medan magnetic F B. Untuk itu, persamaan gaya magnetik dapat diformulasikan

sebagai F = L × I × B, dimana F adalah gaya magnetik, L adalah panjang loop

arus, I adalah kuat arus listrik, dan B adalah kuat medan magnet.

SIMPULAN DAN DISKUSI

Hubungan antara gaya magnetik dengan kuat arus listrik kawat penghantar

adalah berbanding lurus. Semakin besar kuat arus listrik, semakin besar pula gaya

magnetik. Gaya magnetik berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar,

semakin panjang kawat penghantar semakin besar gaya magnetik. Gaya magnetik

juga berbanding lurus dengan kuat medan magnet. Semakin besar medan magnet

semakin besar gaya magnetik. Formulasi persamaan gaya magnetik adalah F = L

× I × B, dimana F adalah gaya magnetik, L adalah panjang loop arus, I adalah

kuat arus listrik, dan B adalah kuat medan magnet.

Saran

Untuk praktikan, sebaiknya berhati-hati dalam menempatkan magnet dalam

magnet assembly karena magnet tersebut harus ditempatkan sesuai kutubnya,

kutub utara pada bagian merah, gunakan magnet batang yang diketahui kutubnya

untuk membantu. Untuk asisten, sebaiknya mendampingi praktikan pada

pengambilan data pertama setiap kegiatan, agar tidak ada kesalahan pengambilan

data. Untuk laboratorium, sebaiknya menyediakan alat yang berfungsi lebih baik

karena kabel penghubung beberapa kali tidak berfungsi dengan baik.

Page 24: NERACA ARUS

DAFTAR RUJUKAN

Bueche, Frederick J. & Hecht, Eugene. 2006. Fisika Universitas edisi kesepuluh (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

Herman, dkk. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar: Penerbit UNM.

Serway & Jewett. 2010. FISIKA Untuk Sains dan Teknik buku 2 edisi 6 (Terjemahan). Jakarta: Salemba Teknika.

Tipler, Paul A. 2001. FISIKA Untuk Sains dan Teknik jilid 3 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

.