Induksi Magnetik di Pusat dan Ujung Solenoid

Solenoida adalah suatu kumparan kawat yang dililitkan secara berulang-ulang membentuk suatu spiral. Solenoida memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam pembangkit listrik dan elektromagnetik. Dalam artikel ini, kita akan membahas tentang induksi magnetik di pusat dan ujung solenoida yang panjangnya 25 cm dengan jari-jari 1 cm dan memiliki 75 lilitan kawat. Induksi magnetik adalah medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir melalui solenoida. Medan magnet ini dapat dihitung menggunakan hukum Ampere dan hukum Biot-Savart. Dalam kasus solenoida yang panjangnya jauh lebih besar dari jari-jarinya, medan magnetik di pusat solenoida dapat dianggap homogen dan sejajar dengan sumbu solenoida. Untuk menghitung induksi magnetik di pusat solenoida, kita dapat menggunakan rumus: \[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \] di mana \( B \) adalah induksi magnetik, \( \mu_0 \) adalah permeabilitas vakum, \( n \) adalah jumlah lilitan per satuan panjang solenoida, dan \( I \) adalah arus yang mengalir melalui solenoida. Dalam kasus solenoida kita, panjangnya 25 cm atau 0,25 m, jari-jarinya 1 cm atau 0,01 m, dan jumlah lilitan kawatnya 75. Jadi, jumlah lilitan per satuan panjang solenoida adalah: \[ n = \frac{75}{0,25} = 300 \, \text{lilitan/m} \] Selanjutnya, kita diketahui bahwa solenoida dialiri arus 2 A. Dengan menggunakan rumus di atas, kita dapat menghitung induksi magnetik di pusat solenoida: \[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I = 4\pi \times 10^{-7} \cdot 300 \cdot 2 = 7,54 \times 10^{-4} \, \text{T} \] Selain itu, kita juga dapat menghitung induksi magnetik di ujung solenoida. Pada ujung solenoida, medan magnetik tidak lagi homogen dan memiliki komponen yang sejajar dengan sumbu solenoida dan komponen yang tegak lurus dengan sumbu solenoida. Namun, untuk kasus solenoida yang panjangnya jauh lebih besar dari jari-jarinya, komponen tegak lurus ini dapat diabaikan. Jadi, untuk menghitung induksi magnetik di ujung solenoida, kita dapat menggunakan rumus: \[ B = \mu_0 \cdot \frac{n}{2} \cdot I \] di mana \( \frac{n}{2} \) adalah jumlah lilitan per satuan panjang solenoida di ujung solenoida. Dalam kasus solenoida kita, jumlah lilitan per satuan panjang solenoida di ujung solenoida adalah: \[ \frac{n}{2} = \frac{75}{0,25 \times 2} = 150 \, \text{lilitan/m} \] Dengan menggunakan rumus di atas, kita dapat menghitung induksi magnetik di ujung solenoida: \[ B = \mu_0 \cdot \frac{n}{2} \cdot I = 4\pi \times 10^{-7} \cdot 150 \cdot 2 = 1,88 \times 10^{-4} \, \text{T} \] Dengan demikian, induksi magnetik di pusat solenoida adalah \( 7,54 \times 10^{-4} \, \text{T} \) dan induksi magnetik di ujung solenoida adalah \( 1,88 \times 10^{-4} \, \text{T} \).