5 Bab II Tinjauan Pustaka II.1 Medan Magnet Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh magnet. Medan magnet terjadi karena adanya kutub-kutub magnet yang memiliki gaya tarik-menarik dan tolak-menolak yang besar (Novitasari, dkk. 2019). Medan magnet adalah medan vektor, karena besaran medan magnet memiliki besar nilai dan arah yang memiliki simbol n ,,&� Pada tahun 1820 seorang ilmuan Denmark Hans Christian Oersted (1777-1857) menemukan suatu gejala yang menarik. Dalam percobaannya, ia menggunakan sebuah kompas jarum untuk menunjukkan bahwa ketika arus listrik mengalir pada seutas kawat, jarum kompas yang diletakkan pada daerah medan magnetik yang dihasilkan oleh kawat berarus menyebabkan jarum Kompas menyimpang dari arah utara ke selatan. Kemudian disimpulkan bahwa di sekitar kawat berarus timbul medan magnet. Medan magnet oleh kawat berarus inilah yang dinamakan dengan induksi magnet (Ardiansyah, 2019). Salah satu contoh dari induksi magnet yaitu ketika kawat dialiri arus lisrtik. Umumnya alat ukur medan magnet terbagi menjadi alat ukur analog dan alat ukur digital. Namun alat ukur analog memiliki resolusi yang kurang baik karena menggunakan jarum sebagai penunjuk, sehingga sering terjadi kesalahan pembacaan saat melakukan pengukuran, sedangkan alat ukur digital memiliki harga yang relatif mahal (Erlangga, 2017). II.1.1 Gaya Medan Magnet oleh Muatan Bergerak Gaya yang ditimbulkan oleh sebuah medan magnet terhadap muatan yang bergerak atau oleh arus. Jika ada sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dan penghantar tersebut berada dalam medan magnetik, maka akan timbul gaya yang disebut dengan nama gaya magnetik atau dikenal juga nama gaya Lorentz. Dengan demikian, muatan yang bergerak dalam medan magnet juga mengalami gaya Lorentz karena muatan tersebut menghasilkan arus listrik. Pada dasarnya, gaya 6 Lorentz pada kawat yang dialiri arus sama dengan superposisi (penjumlahan) gaya Lorentz pada semua muatan listrik yang sedang mengalir dalam kawat dan yang merasakan medan magnet. Jadi, yang lebih mendasar, gaya Lorentz adalah gaya yang dilakukan oleh medan magnet pada muatan listrik yang sedang bergerak. Arah dari gaya Lorentz selalu tegak lurus terhadap bidang yang memuat vektor kecepatan dan vektor medan magnet (Alonso dan Finn, 1994). Persamaan gaya Lorentz untuk muatan yang bergerak dari persamaan gaya Lorentz (r,,&) untuk arus (u) pada kawat (x,,&). gaya Lorentz pada kawat yang dialiri arus listrik adalah r,,&Lux,,&Hn,,& (II.1) Jika bagian kawat yang dikenai medan magnet adalah (�x,,&). maka gaya Lorentz yang dihasilkan adalah r,,&Lu�x,,&Hn,,& (II.2) Seperti diketahui bersama, bahwa definisi arus listrik sama dengan muatan yang mengalir per satuan waktu. Definisi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: uL � �� (II.3) Dengan �� adalah selang waktu dan � adalah muatan yang mengalir dalam selang waktu tersebut. Selanjutnya dari persamaan II.2 kita dapat menulis gaya Lorentz pada kawat berarus listrik sebagai berikut: r,,&L@ � �� A�x,,&Hn,,&L�F �x,,& �� GHn,,& (II.4) Kemudian, �x,,& �� adalah elemen panjang per satuan waktu yang merupakan definisi kecepatan dan tidak lain merupakan kecepatan muatan. Sehingga persamaan tersebut menjadi: �x,,& �� L� (II.5) Jika menggunakan sifat perkalian vektor. Akhirnya, kita peroleh ungkapan gaya Lorentz untuk muatan yang bergerak adalah besarnya gaya yang akan bekerja sebesar: r,,&L��,,&Hn,,& (II.6) 7 II.1.2 Hukum Biot Savart Besarnya medan magnet di sekitar arus listrik dapat ditentukan dengan hukum Biot Savart. Pada sebuah kawat konduktor yang dialiri arus u, dengan mengambil elemen kecil pada kawat tersebut yang memiliki panjang �x. Arah �x sama dengan arah arus. Maka, elemen kawat tersebut dapat dinyatakan dalam vektor �x,,&� Gambar II.1 Elemen kawat yang dialiri arus listrik menghasilkan medan magnet (Mikrajuddin, 2017) Besar medan magnet pada titik P dengan vektor posisi �,& terhadap elemen kawat �x,,&, dapat dituliskan sebagai: �n,,&L � Ù ��u �x,,&H�,& � Ü (II.7) dengan � Ù merupakan permeabilitas magnetic vakum sebesar ÝÊ H ÚÙ ?à “m. Persamaan II.1 menjelaskan besar medan magnet yang dihasilkan satu elemen tegak lurus. Sedangkan, medan magnet total yang dihasilkan oleh semua elemen sepanjang kawat. Sehingga, dengan melakukan inetgral pada persamaan II.7, medan magnet total pada kawat yang dialiri arus listrik menjadi: �n,,&L � Ù ��u ± �x,,&H�,& � Ü (II.8) 8 II.1.3 Medan Magnet oleh Kawat Melingkar Gambar II.2 Medan magnet dari kawat konduktor berbentuk lingkaran (Serway dan Jewett, 1982) Kawat melingkar adalah bentuk geometri yang digunakan dalam peneilitian, yang memungkinkan dapat ditentukan besar medan magnetnya. Bila ada sebuah kawat melingkar berjari-jari � dialiri arus listrik u. Maka, kuat medan magnet sepanjang sumbu kawat jarak � adalah sebagai berikut: n,,&L � Ùu Û � Û :� Û E� Û ; Ü Û (II.9) II.2 Sensor Magnetik 49E Sensor adalah sebuah perangkat yang berfungsi untuk mendeteksi perubahan besaran Fisika. Saat ini, banyak sekali perangkat elektronik yang bisa berfungsi secara otomatis dengan adanya sensor. Sensor ini akan mendeteksi perubahan dan menganalisanya, setelah itu akan dikonversikan pada output sehingga dapat dimengerti oleh manusia. Medan magnet atau yang dikenal dengan magnetic field tidak bisa dirasakan oleh panca indra manusia. Tapi medan magnet ini ada disekitar kita tanpa disadari.