Torsi Magnetik

Posted by adminlab on February 25, 2015

Tujuan Percobaan :

  • Mempelajari cara mengukur momen magnet NdFeB di dalam cue ball dengan dua metode eksperimen yang berbeda (keseimbangan torka dan osilasi harmonik sederhana pendulum sferis).

  • Mempelajari cara mengukur momen magnet dari magnetic disk dengan metode Field Gradient.

  • Membuktikan bahwa di dalam medan magnet sejenis tidak ada gaya akibat interaksi momen magnet dengan medan magnet luar, dan membuktikan bahwa di dalam gradien medan magnet terdapat gaya akibat interaksi momen magnet dengan medan magnet luar yang ditandai dengan pertambahan panjang pegas.

Alat-alat :

  • Coil magnet
  • Dudukan udara (Air bearing)

  • Cue ball

  • Plastic Tower Kit

  • Power Supply

  • Alat ukur : Penggaris, Jangka sorong, Timbangan digital

  • Bola besi pemberat dan plastik pemberat

tTorsiMagnetik.png

 

B = 1.36 ± 0.03 x Tesla (one ampere)

“nilai medan magnet adalah kelipatan dari setiap satu ampere, untuk kenaikan arus akan mengikuti kelipatannya”

Prosedur Eksperimen :

1.) Eksperimen statis : Torsi Magnet sama dengan Torsi Gravitasi

  1. Mengukur massa dari pemberat dengan timbangan, diameter cue ball dengan jangka sorong, dan panjang batang pipa alumunium yang akan terpasang pada cue ball melalui handle.

  2. Menghubungkan pemberat dan cue ball dengan batang alumunium dan meletakkan cue ball pada bantalan udara.

  3. Menyalakan catu daya dan pompa udara. Saklar gradien medan magnet dan lampu strobe tetap dalam keadaan mati. Mengatur saklar arah medan magnet ke arah atas.

  4. Mengalirkan arus pada kumparan mulai dari 2.5 ampere dan kemudian mengatur tinggi dari pemberat hingga posisi pemberat berada dalam keadaan seimbang 90° dari vertikal.

  5. Mengambil cue ball dari bantalan udara dan mematikan semua perangkat eksperimen agar kumparan tidak panas karena disipasi energi. Mengukur panjang lengan pemberat dari pemberat ke pusat cue ball.

  6. Mengulangi langkah poin d dengan interval 0,3 ampere sampai arusnya bernilai 3.7 ampere.

  7. Membuat tabel pengamatan antara arus dan panjang lengan pemberat.

 

2.) Osilasi harmonik dari pendulum speris

  1. Menghitung momen inersia dari cue ball

  2. Melakukan pengaturan pada catu daya dengan menyalakan pompa udara, mengarahkan arah medan magnet ke atas, gradien medan magnet dan lampu strobo dalam keadaan mati.

  3. Meletakkan cue ball pada bantalan udara kemudian mengalirkan arus pada kumparan sebesar satu ampere.

  4. Mengkondisikan cue ball agar handlenya berada pada posisi vertikal, kemudian memberikan sentuhan pada handle agar cue ball berosilasi dengan amplitudo yang kecil. Menghitung waktu cue ball yang berosilasi sebanyak dua puluh kali dengan menggunakan stopwatch.

  5. Membuat data pengamatan antara arus dengan periode osilasi yang diperoleh dengan mengulangi langkah di atas untuk arus 1-4 ampere dengan interval 0.2 ampere.

 

3.) Gaya magnet pada sistem pegas

A.) Mengamati bahwa didalam medan magnet sejenis tidak ada gaya dipol magnet.

  1. Memasang tower kit di atas air bearing atau dudukan udara, memasang batang tower kit dengan tutupnya, memasang magnet dengan sekrup dan mengaitkannya pada pegas, memasang pegas dengan batangnya kemudian memasukkannya pada tower kit.

  2. Mengendurkan sekrup pada megnet yang digantung agar magnet bisa bebas berputar.

  3. Membiarkan medan gradiennya dalam keadaan mati dan menyalakan arusnya.

  4. Mengubah arah medannya (Magnet akan berotasi 180° tetapi pegasnya tidak bertambah panjang atau pendek).

 

B.) Mengamati bahwa di dalam gradien medan magnet terdapat gaya pada dipol magnet.

  1. Mengencangkan sekrup pada magnet yang digantung. Mematikan medan magnet.

  2. Mengukur posisi awal magnet pada tower kit. Menambahkan beban dengan bola besi pejal ke magnet yang digantung kemudian mengukur perubahan posisi magnetnya pada tower kit. Melakukan hal ini dengan penambahan beban hingga total penambahan beban mencapai 5 bola pejal dengan interval 1 bola.

  3. Membuat data pengamatan dan grafik pertambahan panjang terhadap penambahan beban.

  4. Menghitung konstanta pegasnya.

 

C.) Mengukur momen magnet dengan metode gradien medan

  1. Mengatur batang penahan sehingga dipol magnet tepat terdapat di tengah-tengah kumparan. Mengukur panjang batang yang muncul ke atas tutup sebagai acuan awal.

  2. Menyalakan gradien medan magnet, menaikkan arus mulai dari 0.5 ampere dan mengatur agar magnet bergerak ke bawah dan menarik pegas.

  3. Setelah magnet pegas memanjang, batang penahan ditarik ke atas sehingga magnet kembali berada di tengah-tengah. Mengukur ulang dan mencatat panjang batang yang muncul ke atas tutup.

  4. Mengulangi langkah di atas dengan variasi arus pada kumparan hingga mencapai 3.5 ampere dengan interval 0.5 ampere.

  5. Membuat grafik pertambahan panjang terhadap variasi arus.

Tugas Pendahuluan

  1. Jelaskan hubungan fisika antara gaya dan torsi! Jelaskan makna fisisnya! Hindari menggunakan penjelasan matematis! Lalu gaya apa sajakah yang terlibat dalam percobaan ini?
  2. Apa itu momen magnetik? Kemana arah momen magnetik pada percobaan kali ini? Dan mengapa arahnya kesana?
  3. Apa itu Field Gradien? Jika ada medan magnet searah diberikan field gradien, apa yang terjadi?