permanent magnet right hand rule

14 Mar 2022 • viridi | history

Terdapat konvensi arah medan magnetik yang disebabkan oleh magnet permanen yaitu keluar dari kutub utara N dan masuk ke kutub selatan S [1]. Terkait dengan hal tersebut sebuah kumparan yang dialiri arus listrik akan membangkitkan medan magnetik dan seakan-akan memiliki pula kutub utara N dan kutub selatan S, yang posisi kedua kutub ini dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan [2].

right hand

Di sini akan digunakan ilustrasi tangan kanan yang tidak terlalu mirip dengan gambar sebenarnya.


Gambar 1. Tangan kanan (kolom kiri) dan ilustrasinya (kolom kanan) dengan bagian dalam telapak tangan diberi warna lebih gelap.

Dua buah foto tangan tangan yang keempat jari-jarinya, selain jempol, sedang menekuk dan padanan ilustrasinya yang belum terlalu mirip, diberikan pada Gambar 1. Ilustrasi ini akan digunakan di sini untuk menjelaskan aturan tangan kanan, di mana jempol menggambarkan arah arus listrik dan arah keempat jari-jari lainnya menggambarkan arah medan magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut.

permanet magnet

Suatu magnet permanen memilki dua kutub, yaitu kutub utara N (north) dan kutub selatan S (south), dengan arah medan magnetik dipilih keluar dari kutub utara N dan masuk ke kutub selatan S.

                
Gambar 2. Magnet permanen berbentuk silinder dan arah arah medan magnetik yang disebabkannya untuk: posisi kutub utara di sebelah atas (kiri) dan posisi kutub selatan di sebelah atas (kanan).

Ilustrasi dua buah magnet permanen berbentuk silinder diberikan pada Gambar 2. Kedua magnet tidak saling berinteraksi sehingga garis-garis medan magnetik yang digambarkan adalah garis-garis medan magnetik yang disebabkan oleh satu magnet permanen berbentuk silinder (atau batang).

coil

Sebuah kumparan yang terdiri dari $N$ lilitan dan dialiri arus listrik $I$ akan menghasilkan medan magnetik $B$, seperti seakan-akan suatu magnet permanen. Ilustasi mengenai hal ini diberikan pada gambar berikut.

      
Gambar 3. Kumparan dengan dengan panjang $l$, jumlah lilitan $N$, dan arah lilitan searah dengan arah putar jarum jam dengan medan magnetik yang dihasilkannya serta posisi kutub-kutubnya seperti sebuah magnet permanen.

Saat membuat suatu kumpuran, arah putar lilitan dapat dipilih searah atau berlawanan arah dengan arah putar jarum jam. Untuk kumparan dengan arah lilitan searah dengan arah putar jarum jam serta arah medan magnetik yang dihasilkannya diberikan pada Gambar 3. Dan untuk kumparan dengan arah lilitan berlawanan arah dengan arah putar jarum jam diberikan pada Gambar 4.

      
Gambar 4. Kumparan dengan dengan panjang $l$, jumlah lilitan $N$, dan arah lilitan berlawanan arah dengan arah putar jarum jam dengan medan magnetik yang dihasilkannya serta posisi kutub-kutubnya seperti sebuah magnet permanen.

Arah lilitan dimulai dari dasar kumparan atau bagian bawah lalu lilitan dimulai. Bayangkan saat Anda melakukan hal ini saat menggulung benang atau kawat pada gulungannya, benang atau ditambatkan pada gulungan lalu benang atau kawat mulai diputar mengelilingi gulungannya. Arah gulungan dapat berputar searah dengan arah putar jarum jam atau berlawanan.

right hand rule on the wire

Aturan tangan kanan dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa seakan-akan arah lilitan mempengaruhi medan mangetik yang dihasilkan kumparan. Apakah ini berarti tidak cukup arah arus listriknya? Hal ini perlu terlebih dahulu dibahas dikarenakan pada hukum Biot-Savart digunakan aturan tangan kanan untuk menentukan arah medan listrik yang disebabkan oleh kawat listrik berarus.


Gambar 5. Kumparan dengan arah lilitan searah dengan arah putar jarum jam dengan medan magnetik yang dihasilkannya sesuai dengan aturan tangan kanan.

Kumparan pada Gambar 3 disederhakan ilustrasinya menjadi seperti pada Gambar 5 sehingga memudahkan untuk menggambarkan ilustrasi tangan kanan untuk menjelaskan bagaimana arah arus listrik menentukan arah medan magnetik yang disebabkannya.


Gambar 6. Kumparan dengan arah lilitan berlawanan arah dengan arah putar jarum jam dengan medan magnetik yang dihasilkannya sesuai dengan aturan tangan kanan.

Untuk kumparan dengan arah lilitan berlawanan dengan arah putar jarum jam, Gambar 4 telah disederhanakan menjadi Gambar 6, sehingga kembali dapat menjelaskan arah medan magnetik yang dihasilkannya menggunakan aturan tangan kanan.

right hand rule on the solenoid

Setelah melihat Gambar 3 dan 4 serta penjelasannya dengan aturan tangan kanan pada Gambar 5 dan 6, di mana gambar pertama arus masuk dari atas dan keluar ke bawah lilitan sedangkan pada gambar kedua arus masuk dari bawah lilitan dan keluar dari atas, terdapat kesamaan dari keduanya bahwa arah arus selalu berlawanan dengan arah putar jarum jam untuk kedua jenis arah lilitannya.


Gambar 7. Arah arus pada kedua kumparan dan aturan tangan kanannya.

Dengan demikian untuk solenoida terdapat aturan tangan kanan yang agak berbeda dengan aturan tangan kanan pada hukum Biot-Savart. Pada solenoida aturan tangan kanan adalah keempat jari menggambarkan arah arus pada solenoida dan jempol menggambarkan kutub utara magnet dari solenoida.

both rules

Kedua aturan tangan kanan dapat digambarkan seperti di bawah ini.


Gambar 8. Aturan tangan kanan untuk kawat berarus (kiri) dan untuk solenoida (kanan).

Kedua aturan tangan kanan digunakan untuk menentukan arah medan magnetik $B$ karena adanya arus $I$. Gambar 8 memberikan perbedaan penerapan keduanya dan jari-jari yang digunakan untuk $I$ dan $B$.

exer

  1. Terdapat berapa macam aturan tangan kanan? Jelaskan masing-masingnya.

note

  1. Carl Rod Nave, “Bar Magnet”, HyperPhysics, 2017, url http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/elemag.html [20220314].
  2. Hawkins and Staff, “Hawkins Electrical Guide Number One”, New York, Theo. Audel and Company, 1917, p 117, ClipArt ETC, Florida Center for Instructional Technology, College of Education, University of South Florida, 2022, url https://etc.usf.edu/clipart/35600/35671/rhrsole_35671.htm [20220314].

comments

#bug0561

— Sparisoma Viridi (@6unpnp) March 14, 2022

 

1) dua, pertama aturan tangan kanan untuk menentukan arah medan magnetik oleh kawat berarus, kedua aturan tangan kanan pada solenoida untuk mementukan arah medan magnetik atau kutub utara solenoida;