P
e t a
K
o n se p
Set elah k alian m em ah am i p et a k on sep d i at as, p er hat ik an k at a- k at a k u nci ber ik u t y an g m er up ak an k u nci d an car a m em ah am i m at er i ini.
• Mag n e t • Pa r a m a g n et i k • I n d u k si • Ga y a Lor en t z • Fer r om a g n e t i k • D i am a g n et i k • Med an Mag net
1 . Fer r om ag net i k 2 . Pa r a m a gn et ik 3 . Di am a gn et i k 1 . Tar ik- m en ar ik
2 . To la k- m eno la k
Ca r a Men g h i l a n g k a n Sif a t Ma g net
Ga y a Lo r ent z d an Pen g g u n a a n n y a Sif a t Ku t u b
M a g n e t
Sif a t Ma g net B a h a n
Ca r a m em buat Ma gnet : 1 . Meng gosok 2 . Alir an Arus List rik 3 . I nduk si
Med a n Ma g n et Teo r i
K e m a g n e t a n
B u m i Al a t d en g a n Pr i n si p Elek t r om agn et ik K e m a g n e t a n
dibedakan
dibedakan
m em bahas
aplik asi
Un t u k m em per m u dah m em aham i m at eri ini, perh at ikan pet a kon sep beriku t in i.
Pad a suat u h ar i Ani m en dek at i ibu n y a y ang sedan g m en j ah it . I a m em p er hat ik an gerak an j ar u m d i at as k ain . Tanp a sen g aj a An i m en g am b il g u n t in g y an g ada d i d ep ann y a. Kem u dian ia m enem pelk an uj u ng g u nt in g p ada k ancin g b aj u y an g t er b uat d ar i plast ik .
An i t id ak m elih at k ej ad ian y an g m en g h er an k an b ag in y a. An i t er h er an - her an p ada saat uj u n g g u nt in g ia t em p elk an p ada j ar u m .Ter n yat a j ar um m en em pel pad a u j u n g g un t ing y an g sed ang ia p eg ang . Sam b il m elon cat - loncat k eg ir an g an An i b er t an y a k epad a ib un y a. Bu , k en ap a j ar um bisa m enem pel p ad a u j u n g g u nt ing ? Sam b il m elon t ar k an sen y u m I b u Ani m en oleh k e ar ah An i, dan b eru sah a u n t u k m en j awab b ah w a g un t in g dan j ar um t er b uat dar i bahan b esi. Disk usi An i d an ibu ny a h an ya ber m u ar a p ada b ahan y an g d ig u nak an u n t u k g un t in g d an j ar u m . Ten t u t idak sem u a b esi bisa m enar ik b en d a lain , u n t u k m en get ah u i p eny ebab ny a, m ar ilah k it a ik u t i p en j elasan d alam m at er i p ok ok b er ik u t .
Ke m a gn e t a n
Bab
1 2
A .
Sifa t Ku t u b M a g n e t
A. Tu j u a n
Men get ahu i sifat kem agnet an suat u ben da. B. Ala t d a n Ba ha n
1. Paku besi, paku baja, kawat alum inium , kawat t em baga, tim ah ( zeng) , gabus, ker t as, kaca, k ayu, dan bat u.
2. Magn et bat ang. C. Ca r a Ke r j a
1. Peganglah uj ung m agnet bat ang dan uj ung lainny a dekat kan pada paku besi.
2. Apa yang dialam i oleh paku besi? Jelask an.
3. Ulangi kegiatan yang sam a unt uk paku baj a. Apa yang ter j adi pada paku baj a? Men gapa dem ikian?
4. Ulangi kegiatan yang sam a untuk m asing- m asing benda yang t elah t er sedia di at as, ant ar a lain: k awat alum inium , kawat t em baga, t im ah, gabu s, ker t as, k aca, kayu, dan bat u. 5. Am at ilah apa yang dialam i oleh m asing- m asing benda ket ika
uj un g m agn et bat ang didekat k an.
6. Cat at dalam t abel pengam at an yang k alian per oleh.
7. Men gapa benda- benda t er sebu t ada yang m enem pel dan ada yang t idak m enem pel k et ika uj ung m agn et didekat k an?
Ta be l 1 2 .1 D a t a Pe nga m a t a n
Ke g ia t a n 1 2 . 1
[image:2.612.115.468.93.690.2]A. Tu j u a n
Men ent ukan j en is benda y ang m em puny ai sifat k em agnet an. B. Ala t d a n Ba h a n
1. Rakit an st at if
2. Sebu ah m agnet bat ang
3. Mur, pelat sen g, pelat besi at au baj a, pelat t em baga dan pelat t im bal, ker t as, plast ik, alum inium foil, dan k ayu C. Ca r a Ke r j a
1. Jepit lah m agnet bat an g pada st at if dalam posisi hor izont al. 2. Dek at kan m ur pada per m uk aan m agnet y ang m enghadap
ke baw ah. Maka m ur akan m enem pel pada m agn et . D. H a sil Pe nga m at an
Dar i hasil pengam at an , t er n yat a apabila m asing- m asing benda diselipkan di ant ar a m ur dan m agnet , ada dua kem ungkinan k ej adi an y ai t u m u r t et ap m en em p el at au m u r j at u h . Ap a kesim pulan kalian dar i kej adian ini?
Ke g ia t a n 1 2 . 2
8. Coba kelom pokkan kedua j enis benda didasar kan pada bisa t idaknya benda m enem pel pada m agnet . Am at i j enis kedua kelom pok it u didasar kan pada j enis logam dan bukan logam . 9. Apakah sem ua benda j enis logam bisa dit ar ik oleh m agn et ? 10. Apakah sem ua j enis benda bukan logam dapat dit ar ik oleh
m agnet ?
11. Apa kom en t ar k alian t ent ang kedua j enis benda t er sebut ? D. H a sil Pe nga m at an
A. Tu j u a n
Men get ahu i kek uat an m agnet bat ang. B. Ala t d a n Ba ha n
1. Sehelai ker t as
2. Paku - paku kecil at au ser buk besi 3. Sebu ah m agnet bat ang
C. Ca r a Ke r j a
1. Tem pat kan paku- paku k ecil at au ser buk besi pada ker t as dan let akk an di at as m ej a.
2. Gulunglah sebuah m agn et bat ang t er sebut pada paku- paku kecil at au ser buk kecil.
3. Angkat m agnet bat ang t adi, dan am at i bagian m ana y ang ban yak dit em peli oleh pak u- pak u kecil at au ser buk besi? 4. Apak ah pada sem ua bagian m agnet m em iliki kek uat an yang
sam a unt u k m en ar ik benda- benda k ecil di sek it ar n y a? D. H a sil Pe nga m at an
Ber ilah suat u kesim pulan unt uk m enj aw ab! Apa kom ent ar kalian m en genai kekuat an m agnet bat an g dan apa ar t i it u sem ua?
Ke g ia t a n 1 2 . 3
I nfo
M ED I A
B. Ala t d a n Ba h a n
1. Sebuah balok at au bat ang k ayu 2. Dua buah m agnet bat ang
3. Seb u a h b ask o m at au se j en i sn y a y an g su d ah d i i si air secukupnya
C. Ca r a Ke r j a
1. Am bil baskom y ang su dah ber isi air t adi. 2. Masu kkan bat ang kayu k e dalam bask om .
3. Let ak k an pelan - pelan sebu ah m agn et di at as k ay u dan lepaskan.
4. Mengar ah k e m anak ah m agnet it u? 5. Put ar lah m agnet it u sedikit dan lepask an.
Mengar ah k e m anak ah m agnet it u?
6. Salah sat u k ut u b m agn et it u selalu ber usaha m enghadap ut ar a m ak a kut ub m agnet t er sebu t disebut k ut ub apa? 7. Kut ub m agnet y ang sat u lagi selalu ber usaha m enghadap
selat an m aka k ut ub m agnet disebut k ut ub apa?
8. Men ur ut pendapat kalian sebuah m agnet m em iliki ber apa kut ub? Sebut kan kut ub- kut ub m agnet t er sebut .
9. Ber ilah t anda m asin g- m asing un t uk ku t ub u t ar a dan ku t ub selat an m agnet bat an g yan g t erapung di dalam air.
10. Am billah sebuah m agn et bat ang y ang lain.
11. Dekatkan kut ub selat an m agnet ini pada kutub ut ar a m agnet y ang t er apung.
12. Am at ilah, apa yang kalian lihat pada m agnet yang t er apung di air ?
13. Dek at kan kut ub selat an m agnet yang k alian pegang den gan kut ub selat an m agnet yang t er apu ng.
14. Am atilah, apa yang t erj adi pada m agnet yang ter apung di air? 15. Apa kom entar kalian saat kedua uj ung m agnet yang berbeda kalian dekatkan dan begitu sebaliknya ujung m agnet yang sam a j enis.
D. H a sil Pe nga m at an
Di dalam kehidupan sehari- hari k at a “ m agnet ” sudah ser ing k it a dengar. Nam un sering j uga ber pikir bahwa jika m endengar kata m agnet selalu berkonotasi m enar ik benda. Kita bisa m engam bil suatu barang h an y a den g an seb u ah m agn et , m isalkan pada peralatan perbeng-kelan biasanya dilengkapi dengan sifat m agnet sehingga m em udah-kan untuk m engam bil benda yang j atuh di tem pat yang sulit dij angkau o l e h t a n g a n s e c ar a l a n g s u n g . Bahkan banyak peralatan yang sering kita gunakan, antara lain bel listrik, t elepon, dinam o, alat- alat ukur listrik, kom pas yang sem uanya m enggunakan m agnet . Asal kata m agnet diduga dari kat a m agnesia yaitu nam a suat u daer ah di Asia kecil. Menur ut cerit a di daer ah it u + 4.000 t ahun y ang lalu telah ditem ukan sej enis bat u yang m em iliki sifat dapat m enar ik besi atau baj a at au cam puran logam lainnya. Benda yang dapat m enar ik besi at au baj a inilah yang disebut m agnet.
I nfo
M ED I A
Pen elit ian t ent an g kem agnet an p er t am a k al i d i l a k u k a n o l eh Pierre de Maricourt pad a 1269. Dar i penelit ian ini disim pulkan b a hw a m a g n et m em il ik i d u a k u t u b y a n g se a r a h d e n g a n kut ub u t ara dan selat an bum i. Pa d a 1 6 0 0 , W i l l i a m Gi l b e r t m en y im pu lk an bu m i m er u pa-kan m agnet raksasa.
B.
Sifa t M a g n e t Ba h a n
Berdasarkan kegiatan 12.1 - 12.4, sifat kem agnetan suatu benda digolongkan m enj adi dua golongan yaitu: benda m agnetik dan benda nonm agnetik.
C.
Ca r a M e m b u a t M a g n e t
Ke g ia t a n 1 2 . 5
dit olak oleh m agnet , cont oh benda fer r om agnet ik an t ar a lain besi, baj a, nik el, kobalt dan ber bagai logam cam puran yang lain. Sedangkan cont oh benda diam agnet is adalah bism ut dan t im ah, alum inium , ser t a st ainless.
Telah kalian ketahui bahw a m agnet adalah benda yang dapat m enar ik suat u benda t ert entu m isalnya besi at au baj a yang ada di dekat nya. Setiap m agnet terdiri atas dua bagian yang m em punyai daya tariknya t er besar. Pada m agnet bat ang, daya tar ik t er besar t er dapat pada uj ung- uj ung m agnet t ersebut . Bagian m agnet yang daya tar iknya t er besar disebut kutub m agnet. Oleh kar ena itu set iap m agnet m em punyai du a buah k ut u b y ait u k ut ub ut ar a, U, dan kut ub selat an, S.
Ap ab i l a k u t u b u t ar a d e n g a n k u t u b se l at an didekat kan akan t ar ik- m enar ik, ( U- S) , sedangkan kut u b ut ar a apabila didekat k an den gan ku t ub ut ar a akan t olak- m enolak, ( U- U) .
Kut ub selat an apabila didekat kan den gan ku t ub selat an ak an t er j adi t olak- m en olak , ( S- S) . At au dengan kat a lain kut ub senam a t olak- m enolak, t idak senam a t ar ik- m enar ik .
A. Tu j u a n
Men get ahu i suat u gej ala kem agnet an dar i m agnet buat an. B. Ala t d a n Ba h a n
1. Sebuah m agnet t et ap yang cukup k uat 2. Bat ang besi at au baj a
C. Ca r a Ke r j a
1. Am bil m agn et dan g osok k an salah sat u u j u n g n y a k e bat ang besi sepan j an g bat an g dalam sat u ar ah secar a ber ulang- ulang seper t i dit unj ukk an oleh gam bar.
2. Dekat kan bat ang besi yang t elah digosok dengan paku-paku kecil. Am ati, apa yang terj adi pada paku-paku- paku-paku tersebut. 3. Apakah paku t er sebut dit ar ik oleh bat ang besi? Jelask an. 4. Gant ilah paku besi den gan j ar um .
5. Am at i apa yang t er j adi pada j ar um ? Jelask an. D. H a sil Pe nga m at an
Ber ilah suat u kesim pu lan diser t ai alasan un t uk m enj aw ab m en gapa besi set elah digosok m em puny ai sifat kem agnet an!
m a g n e t
b esi U
A. Tu j u a n
Mem bu at j en is m ag n et bu at an den gan p ak u y an g dilili t i kum par an dan dialir i ar us list r ik.
B. Ala t d a n Ba h a n
1. 1 pak u besar at au besi bet on 2. Beber apa paku kecil
3. Kaw at t r ansfor m at or at au k aw at ber isolasi 4. 1 bat er ai
C. Ca r a Ke r j a
1. Am bil pak u besar dan dekat kan pada paku- paku kecil. 2. Bagaim ana int er aksi paku kecil?
3. Apakah paku- paku kecil t er sebut dit ar ik oleh paku besar ? 4. Mengapa dem ikian?
5. Lilit kan kawat t r ansfor m at or pada paku besar sear ah dar i pan gkal sam pai uj u ng.
6. Hu b u n g k an k ed u a u j u n g k aw at d en g an k u t u b - k u t u b sebuah bater ai dan dekat kan pada paku- paku kecil, seper t i gam bar di bawah ini.
7. Am at i apa yang t erj adi pada paku- paku kecil.
8. Apak ah paku - paku kecil dit ar ik oleh paku besar ? Men gapa dem ikian?
9. Lepask an bat er ai, am at i apa yang t er j adi pada pak u- paku kecil.
10. Apakah paku- paku kecil tet ap m enem pel at au berj atuhan? Mengapa dem ikian?
D. H a sil Pe nga m at an
Bagaim an ak ah k esim pulan k alian , set elah m elak u k an Kegiat an 1 2.6?
A. Tu j u a n
Mem buat m agnet buat an den gan car a m enggosok. B. Ala t d a n Ba h a n
1. Sebuah m agnet bat ang yang cukup k uat 2. Sebu ah st at if
3. Pak u besi at au paku baj a y ang besar 4. Paku- paku kecil
C. Ca r a Ke r j a
1. Tar iklah m agnet pada st at if seper t i pada gam bar.
Ke g ia t a n 1 2 . 7
2. Am bil pak u besar dan dekat k an pada m agn et . 3. Apa yang t er j adi pada pak u besar ?
4. Ap ak ah pak u besar m en em pel p ada m ag n et ? Men gapa dem ikian?
5. Jika paku besar m enem pel pada m agnet , kem udian dekat kan paku - paku kecil pada paku besar.
6. Apakah paku- paku kecil m enem pel pada paku besar? Mengapa? D. H a sil Pe nga m at an
Bagaim anakah kesim pulan kalian setelah m elakukan Kegiatan 12.7?
1 . Cara M em buat Magnet
Magnet ada dua j enis yait u m agnet alam dan m agnet bu at an. Ada ber bagai car a unt u k m em buat m agnet , an t ar a lain:
a. den gan car a m enggosokkan m agnet t et ap, b. dengan alir an ar u s list r ik,
c. den gan induksi ( influensi at au im bas) .
a. D e n g a n ca r a m e n g g osok k a n m a g n e t t e t a p
b . D e ng a n alir a n a r u s list r ik
Pad a Keg i at an 1 2 . 6 d i t u n -j u k k an bah w a pak u besar y an g d i l i l i t i o l e h se b u a h k u m p a r a n s e t e l a h d i h u b u n g k a n d e n g a n baterai kem udian dekat kan dengan pak u - pak u k ecil, t er n y at a p ak u kecil akan m enem pel pada paku besar t er sebu t . Apabila bat er ai at au su m ber ar u s list r ik sear ah ( DC) digan t i den gan su m ber ar us l i s t r i k b o l a k b a l i k ( A C) b e r -t egangan r endah m aka paku besar tetap bersifat sebagai m agnet. Jika ar u s list r ik dipu t u s m ak a pak u -pak u kecil y ang m enem pel pada paku besar dalam hit un gan det ik akan ber j at uhan at au lepas. Berar ti pak u besar sudah hilang kem ag-net annya. Jadi, sifat kem agn et an paku besar hanya t er j adi selam a ada alir an list r ik. Dikat akan bahw a p a k u b e s i m e n j a d i m a g n e t sem ent ar a. Seandainya paku besi digant i dengan logam baj a, m aka set elah ar us list r ik diput us, logam t et ap ber sifat sebagai m agn et . Kar ena baj a dapat dibuat m agnet yang ber sifat per m anen ( t et ap) .
Secara fisika dapat dij elaskan bahwa m edan list rik yang ditim bulkan oleh arus listrik akan m em pengaruhi posisi dom ain yang m engakibat k an posisi y ang t idak
Ga m b a r 1 2 . 1 Ar ah k u t u b - k u t u b m ag n et
Ga m b a r 1 2 . 2 Ar a h k u t u b - k u t u b m ag n et set elah ar u s list r ik d ib alik
U S
U S
G a m b a r 1 2 . 3 B e r b a g a i b e n t u k m a g n e t
Un t u k m en en t uk an ar ah ku t u b- k ut ub m agn et digunakan at ur an t angan kanan m enggenggam . Jari-j ar i y ang m enggen ggam m enu nJari-j u kk an ar ah ar us list r ik. Sedangk an ibu j ar i m enunj uk kut ub ut ar a.
Jika ar ah arus listr ik dibalik m aka ar ah kut ub j uga akan sebaliknya, seper t i Gam bar 12 .2.
c. D e n g a n ind u k si ( in f lu e n si a t a u im b a s)
Sebuah paku besar didekat kan d e n g a n se b u a h m a g n e t y a n g ditaruh pada statif m aka paku akan m en em p el p ad a m ag n et . Pak u besar yan g t elah m enem pel pada m agn et j ik a didekat i pak u - pak u k eci l, t er n y at a pak u - p ak u k ecil m enem pel pada paku besar. Hal ini disebabkan oleh paku besar y ang ber ada di dalam m edan m agn et t er kena induksi seh ingga ber sifat seb ag a i m ag n et . Secar a k o n sep sam a d en g an p e m b u a t a n m a g n e t ca r a d i g o s o k a t a u d i l i l i t i kum par an yang dialir i list r ik. Akibat dar i pengar uh m edan m agnet sehingga paku yang m enem pel pada m agn et per m anen m em ungkinkan posisi dom ain-dom ain n ya m enj adi t er at u r dan ber sifat sebagai benda m agn et .
Magn et bu at an m em iliki beber apa ben t uk , di an t ar an y a: b er b en t u k b at an g p er seg i ( m ag n et batang) , berbentuk j arum ( m agnet j arum ) ber bent uk sil in der ( m agn et si lin d er ) dan ber b en t u k U dan ber bent uk t apak kuda, lihat Gam bar 12 .3!
2 . Cara M enghilangk an Sifat Kem agnet an
D . Te or i Ke m a g n e t a n Bu m i
A. Tu j u a n
Menget ahui arah j arum kom pas dikaitkan dengan arah m agnet bum i.
B. Ala t d a n Ba h a n 1. Selem bar ker t as 2. Sebu ah m ist ar 3. Sebu ah pen sil 4. Sebu ah kom pas C. Ca r a Ke r j a
1. Let akkan ker t as di at as m ej a.
2. Tun j uk k an dengan t an da m an a ut ara dan m ana selat an. 3. Hubu ngkan kedua t anda t er sebut m en ggunak an gar is. 4. Let akkan kom pas pada gar is t er sebut .
5. Am at i j ar um kom pas; m enunj uk ar ah m anakah j ar um kom pas t er sebut ?
6. Penunj ukan jar um kom pas apakah berhim pit dengan gar is yan g kalian bu at ?
7. Jik a t idak ber him pit , gam bar k an pen u n j u k k an j ar u m kom pas pada gar is yang kalian buat t adi.
8. Ber ilah t anda pada sudut yang dibent uk oleh pen unj ukan j ar um kom pas dengan ar ah u t ar a y ang sebenar n ya. 9. Ber ilah pula su du t an t ar a pen un j uk an j ar um kom pas
Sebuah m agnet y ang bebas ber ger ak t er ny at a selalu m enem pat kan dir inya m enur ut ar ah ut ar a – selat an. Hal in i m enu nj ukk an bah w a di per m uk aan b u m i t e r d ap at m e d an m ag n et d a n g a y a y a n g m em pengar uhi ku t ub- ku t ub m agnet t er sebut .
Kut u b ut ar a m agn et selalu m enghadap ke ar ah ut ar a. Hal ini dapat dij elaskan dengan ber anggapan bahwa:
a. Di kut ub ut ara bum i ter dapat suat u kutub selatan m agnet
b. Di kut ub selat an bum i t er dapat suatu kut ub ut ar a m agnet
c. Bu m i seb agai sebu ah m agn et besar d en g an kut ub selat an t er let ak di dekat kut ub ut ar a dan k ut ub ut ar a t er let ak di dek at k utub selat an bum i ( lihat Gam bar ( 12.4) ! Magn et di dalam k om pas pada u m u m n y a t i d ak d ap at m en u n -j ukk an ut ar a–selat an t et api agak m en yim pan g. Sebab let ak kut ub-k u t u b m agn et bu m i t idaub-k t epat p ad a k u t u b - k u t u b b u m i . Ol e h k ar ena it u gar is- gar is gaya m agnet b u m i t i d a k b e r i m p i t a r a h n y a d e n g a n a r a h u t a r a - se l a t a n . Pen y im pan gan dar i ar ah ut ar a– s e l a t a n y a n g s e b e n a r n y a i n i disebut deklinasi, lih at Gam bar 12 .5!
Besar nya deklin asi ini din yat ak an den gan su dut ant ar a ar ah ut ar a sebenar nya dengan ar ah ut ar a yan g dit u nj ukkan oleh m agn et .
Sudut yang diben t u k oleh m agn et dengan gar is m en dat ar d isebu t in k lin asi. Adan y a in k lin asi in i disebabkan gar is- gar is gaya m agn et bum i, t er nyat a t idak sej aj ar den gan per m u kaan bum i. Oleh kar ena it u sebuah m agnet j ar um yan g dapat ber put ar pada sum bu m en dat ar biasan y a t idak m en em pat kan dir i pada k edudu kan m en dat ar, t et api m ir ing.
Ga m b a r 1 2 . 4 Bu m i seb ag ai m ag n et
D e k l i n a si Ut ar a
S
Ga m b a r 1 2 . 5 D ek li n asi
E.
M e d a n M a g n e t d i S e k i t a r K a w a t
Be r a r u s List r ik
Ke g ia t a n 1 2 . 9
A. Tu j u a n
Men g et a h u i p en g ar u h m ed an m ag n et t e r h ad a p k a w at ber ar us.
B. Ala t d a n Ba h a n
1. Sebu ah m agnet j ar um 2. Kaw at penghan t ar 3. Dua buah bat er ai C. Ca r a Ke r j a
1. Am b i l l a h sa t u b a t e r a i , m a g n e t j a r u m d a n k a w a t penghan t ar.
2. Ran gk ailah alat t er sebut seper t i gam bar di baw ah ini.
M edan M agnet di Sek it ar Kaw at Penghant ar Lurus
U
S
A B
+ –
8. Lak ukan dengan car a yang sam a seper t i di at as, am at i apa yang t er j adi?
9. Jauhkan sedikit let ak m agnet j arum dengan kawat berarus. Bagaim an a besar sim pan gann ya dibandin gkan dengan sebelum nya?
D. H a sil Pe nga m at an
Bagaim ana kesim pulan kalian setelah m elakukan Kegiatan 12.7 j ik a di k ait k an b esar n y a ar u s y an g m en galir pad a k aw at pen ghant ar t er h adap peny im pangan j ar u m m agn et ?
Ke g ia t a n 1 2 . 1 0
M edan M agnet Sebuah Kum paran
A. Tu j u a n
Men u n j u k k an pen gar u h m edan m agn et t er h adap sebu ah kum paran.
B. Ala t d a n Ba h a n
1. Sebu ah kum par an 2. Dua buah m agn et j ar um 3. Baterai
C. Ca r a Ke r j a
1. Susu nlah alat- alat t er sebut seper t i gam bar.
2. Per hat ikan den gan cer m at kedua m agn et j ar um . 3. Apakah ku t ub- ku t ub m agnet dit ar ik oleh kum par an? 4. Bal ik l ah k u t u b y an g d ek at d en g an k u m p ar an u n t u k
m asing- m asing m agnet j ar um it u.
U S U S
5. Am at ilah kedua m agn et j ar um .
6. Apakah ku t ub- ku t ub m agnet dit ar ik oleh kum par an? D. H a sil Pe nga m at an
Su su n lah k e si m p u l a n k al i an d ar i Keg i at an 1 2 . 1 0 y a n g m en gident ifikasik an h ubu ngan an t ar a m edan m agn et dan sebuah k um par an!
M edan M agnet
M e d a n m a gn e t adalah su at u daer ah di sekit ar m agnet di m ana m asih ada pengar uh gay a m agn et . Adan y a m edan m agn et in i dapat k it a t u n j u k k an den gan m enggun ak an ser buk besi dan dapat pula m enggunak an k om pas.
1. Let ak k an sebuah m agnet bat ang.
2. Di at as m agn et t er sebut , let akkan sehelai kert as put ih ( m isal k er t as kar t on) .
Apabila k it a per hat ik an Gam bar 12 .6 di at as. Ser bu k besi t er l ih at m en gi k u t i su at u pol a y an g ber bent uk seper t i Gam bar 12 .7.
Gar is- gar is y an g t er let ak pada Gam bar 1 2 . 7 disebut gar is- gar is gaya m agnet . Beber apa con t oh gar is- gar is gaya m agnet dapat dilihat pada gam bar 12 .8 !
Ber dasar k an pengam at an Gam bar 1 2.8, m aka dapat diam bil kesim pulan t entang gar is gaya m agnet. 1. Gar is gay a m agn et adalah ar ah m edan m agnet y an g ber u pa gar is- gar is y an g m enghubungk an kut u b- kut u b m agn et .
2. Gar is gay a m agnet m em ilik i ar ah m en inggalkan kut u b ut ar a dan m enuj u kut ub selat an.
3. Gar is gaya m agnet selalu t idak ber pot ongan. 4. Tem p at di m an a g ar i s gay an ya r ap at m ak a
m en un j uk k an bahw a m edan m agnet ny a j uga kuat begit u pu la sebalikn ya.
U S
Ga m b a r 1 2 . 7 Gar is- g ar is g ay a m ag n et
S
S U
U
U U
1 . M edan M agnet di Sek it ar Kaw at Lurus Berarus List rik
Seor ang ahli I lm u Penget ahuan Alam yang j uga g u r u b esar pad a Un iv er sit as Ko pen h agen y an g ber nam a H a n s Ch r ist ia n Oe r st e d ( 177 7 – 18 51) dalam pen yelidikanny a t elah m en em ukan bahw a di sekit ar ar us list r ik t er dapat m edan m agn et .
D ar i p er co b aan y an g d ilak u k an n y a Oer st ed m enyim pulkan bahwa:
a. Di sekit ar ar us list r ik t er dapat m edan m agn et . I ni dapat didet ek si dengan m enggunak an ser buk besi yang m em er luk an k uat ar us y an g t inggi, j adi t idak bisa dengan bat er ai yang kecil.
b. Ar ah m edan m agnet ( gar is- gar is gay a m agn et ) ber gant ung pada ar ah ar us list r ik. Jika ar ah ar us diu bah, m aka ar ah m edan m agnet ber ubah. c. Besar m edan m agnet dipengar uhi oleh kuat ar us
dan j ar ak t er hadap kaw at .
Untuk m enentukan ar ah garis-g a r i s garis-g a y a m a garis-g n e t d i se k i t a r pen ghant ar lur us yan g dialir i ar us listr ik agar lebih m udah digunakan kaidah tangan kanan, lihat Gam bar 12 .9 ! Jik a ibu j ar i m enu nj u kk an ar ah ar us, m aka ar ah gar is gaya m agnet diny at akan oleh j ar i- j ar i y an g m enggenggam .
Cara ini dapat digunakan unt uk m enent uk an ar ah gar is- gar is gay a d i s e k i t a r p e n g h a n t a r y a n g bentuknya lain sepert i t erlihat pada
I nfo
M ED I A
2 . M edan M agnet Sebuah Kum paran
Pen gar uh m edan m agnet yang dihasilkan oleh sebuah penghant ar ar u s t er hadap benda yang ada di sekit ar nya sangat kecil. Hal ini disebabkan m edan m agnet yang dih asilkan san gat kecil at au lem ah. Agar m en dapat k an pen gar u h m edan y an g k u at , pen g h an t ar i t u h ar u s d ig u l u n g m en j ad i sebu ah ku m par an . Pada kum par an, m edan m agnet yang ditim bulkan oleh lilit an yang sat u diperkuat oleh lilit an yang lain. Apabila ku m par an it u panj ang disebut sole noid a .
Apabila di dalam kum par an diberi int i besi lu nak m ak a pengar uh k em agn et anny a m en j adi j auh lebih besar. Karena kum paran yang dililit kan pada inti besi lunak akan m enim bulkan sebuah m agnet yang kuat . Pen gar uh hubun gan ant ar a kuat ar us dan m edan m agnet disebut elekt rom agnet atau m agnet list rik . Magnet list r ik bany ak digunak an dalam bidang t ek nik, m isaln ya pem buat an bel list r ik, ku nci pint u list rik, indik at or u nt uk bahan bakar pada m obil ( fu el
level) , ker et a cepat t anpa r oda, t elepon dengan uang
logam dan det ekt or logam .
Ga m ba r 1 2 .9 Kaidah t ang an kan an unt uk p en gh an t ar lu r u s b erar u s list r ik
Ga m b a r 1 2 . 1 0 Ar ah g ar i s g a y a m ag n et p ad a p en g h an t ar m elin g k ar
I
B
F.
Pe r a la t a n y a n g M e n g gu n a k a n Pr insip
Ele k t r o m a g n e t ik
Car ilah lit er at u r di p er pu st ak aan t en t an g pen gg u n aan p r in sip elekt r om agnet , m isalnya bel list r ik dan ku nci pint u at au y ang lain!
Tu g a s 1 2 .1
Keu nt ungan m agnet list r ik adalah: a. Sifat kem agnet an nya sangat k uat .
b. Kekuat an m agnet it u dapat diubah- ubah dengan m engubah k uat ar us.
c. Ke m a g n e t a n n y a d ap at d i h i la n g k an d e n g an m em u t uskan ar us list r ik.
Magn et list r ik dibu at dalam ber bagai ben t uk , ant ar a lain: ber bent uk hur uf U, ber bent u k bat ang, ber bent uk silin der, dan lingkaran. Di ant ara bent uk-bent uk m agnet list r ik t er sebut yang paling kuat daya t ar ik m agnet ny a adalah yan g ber bent uk U.
Banyak alat- alat listrik yang bekerj anya atas dasar k em agn et an list r ik . Misaln y a bel list r ik , t elepon , telegraf, alat penyam bung atau relai, kunci pintu listrik, detektor logam dan loudspeaker. Alat- alat ukur seperti am per em et er, v olt m et er dan galvan om et er dapat dij elaskan dengan pr insip kem agnet an list r ik.
1 . Bel List rik
Bagian- bagian ut am a bel list r ik:
a. Sebuah m agnet list r ik ( A dan B) , ber upa m agnet list r ik ber bent u k U
b. Pem ut usan ar us at au int er upt or : C
c. Sebu ah pelat besi lunak: D y ang dihubungkan dengan pegas E dan pem ukul bel; F ( lihat Gam bar 12.1 1) !
Cara Kerj a Bel List rik
Apabila ar us list r ik dialir kan den gan j alan m en ekan sak elar, SK, m ak a ar u s list r ik m en galir m e l a l u i k u m p a r a n . A d a n B m en j adi m agnet , dan m enar ik D. Oleh kar en a it u ar us y ang m elalui t it ik C t er pu t u s, seh i n gga sifat kem agnetannya hilang. D t er lepas d a r i t a r i k a n A B . Ko n t a k C t e r s a m b u n g l a g i , d a n a r u s m en galir lagi. A dan B m enj adi
Ga m b a r 1 2 . 1 1 Pr in sip b e l list r ik
I nfo
M ED I A
Al ex an der Gr ah am Bel l ( 1 8 4 7 -1 9 22 ) adal ah il m u an dan gu r u t un arun gu asal Scot land ia y ang t erk en al d engan p enem u ann y a sep er t i t el eg r af g an d a ( 1 8 7 4 ) , t el epon ( 18 76) , fot ofon ( 188 0) , dan pir ingan hit am ( 1886) . Pada u m u m ny a h asi l p en em u an Bel l m er u p ak an b ent u k p en gab d ian t er hadap pender it a t unarung u.
SK E
C
D
A B G
Kot ak k ar bon
Dia f r ag m a
Kot ak k ar bon (B)
D
S A
A U
M
( a) Mik r op on ( b ) Telep on
But ir - b ut ir k ar bon ( C)
Ga m b a r 1 2 . 1 2 Pesaw at t elep on d an d asar k er j an y a
m ag n e t l a g i , m en a r i k D d e m ik ia n s et er u s n y a berulang- ulang. Selam a SK dit ekan. Tiap kali D ditar ik oleh AB, m aka pem ukul F m em ukul bel G, m aka bel ber bunyi.
2 . Pesaw at Telepon
Sebuah pesawat t elepon pada dasar ny a t er dir i at as dua bagian ut am a yait u:
a. pesaw at pengir im , y ang biasa disebut m ik r ofon b. pesaw at pener im a, biasanya disebut t elepon.
t et ap US. Magn et t et ap selalu m em agn et kan in t i m agnet listr ik. Karena itu diafragm a yang terbuat dari bahan, ditar ik oleh m agnet , selalu t er t arik ke arah AA dan dalam bent uk agak cekung ke ar ah AA. Jika arus yang dat ang m elalui kum par an m agnet list rik itu ber ubah- ubah besarnya. Maka kekuat an m agnet listrik berubah- ubah j uga. Perubahan gaya tarik sesuai dengan getar an suar a yang dikir im oleh m ikr ofon. Per u b ah an g ay a t ar i k m en y eb abk an di af r ag m a ber getar sesuai dengan get ar an suar a pengir im .
3 . Relai
Re l a i a d a l a h s e b u a h a l a t y a n g d a p a t m enghubungk an at au m em ut usk an ar us y ang besar m eskipun dengan ener gi kecil. Bagian ut am a sebuah r elai yait u:
a. Magnet list r ik ( M) b. Sauh ( S)
c. Kon t ak ( K) d. Pegas ( P)
Cara Kerj a Relai
Apabila arus m engalir m elalui kum paran, M, m aka sauh dit ar ik oleh M, sehingga k ont ak K ber sent uhan. Ar u s yang m engalir m elalui kum par an disebut ar us pr im er. Ar us yang dialir kan oleh kont ak disebut ar us sekunder. Jika ar us pr im er tidak m engalir, m aka sauh t er t ar ik oleh pegas, k ont ak t er put us. Sk em a r elai dit u nj ukkan pada Gam bar 12.1 3b.
S P
K
D
M
Ga m b a r 1 2 . 1 3 Re la i d an sk em an y a
Kumparan relai
Kontak
Relai ban y ak digu nak an dalam bidang t ek nik unt uk m engat u r suat u alat dar i j ar ak j auh, m isalnya pada m ot or list r ik.
Motor listrik dihubungkan dan diput uskan dengan car a m en ut u p dan m em buka sakelar S. Ket ika S dit ut up, ar us list rik kecil m engalir m elalui elekt ro-m agnet, ujung kiri elektroro-m agnet ro-m enarik j angkar besi lunak yang berbentuk L. Per gerakan ini m enyebabkan j angk ar besi lunak m enekan k ontak C yang berada di bawah sehingga naik ke atas dan t erhubung. Dengan terhubungnya kontak C, m aka baterai ter hubung ke m otor listrik, dan arus listr ik m engalir ke dalam m ot or listrik. Ketika sakelar S dibuka, arus listrik yang m elalui elekt rom agnet t erputus, kont ak C terbuka dan m ot or berhenti ber putar.
Per hat ikan Gam bar 12. 14. Ada dua r angkaian t er p i sah d a n k o n t ak r e la i C t e r b u k a . D en g a n m en ut up sakelar S di r angk aian sebelah kir i, kon t ak C akan m enut up dan m enghu bungkan r an gk aian di sebelah k an an . Sat u k eun t u n gan dar i sist em in i adalah sakelar - sakelar dan kabel- kabel pener angan y an g hany a sesu ai unt uk ar u s kecil dapat dipak ai unt uk m en gat ur m esin- m esin list r ik yan g ber ar us besar, m isalnya pada dinam o st ar t er m obil.
Sakelar pengatur
isolator relai
kontak C jangkar besi
m en g a li r k e so l en o i d a . El e k t r o m ag n e t ik y an g dihasilkan akan m enarik kunci besi ke dalam solenoida seh ingga seor ang di luar bisa m em bu ka pin t u.
5 . M etal D et ector
Sebuah det ekt or logam yang digunakan unt uk m engecek senj ata logam , terdir i atas kum paran besar yang dapat dialiri/ m em bawa arus listr ik. Seseor ang yang ber j alan lew at di bawah pint u detekt or yang m em baw a senj at a logam dapat diket ahui. Senj at a l o g am d a p at m en g u b ah el ek t r o m ag n e t i k y an g d i h asilk an o l eh k u m par an . Per u b ah an in i ak an t er deteksi dan alar m akan berbunyi.
6 . Loudspeak er
Loudspeaker adalah alat penger as suar a yang
m enggunakan pr insip elektr om agnetik. Sinyal arus listr ik diubah m enj adi gelom bang bunyi. Sinyal yang m elalu i k u m par an dalam ben t u k solen oida y an g diletakkan di belakang speaker. Kum paran ini berlaku sebagai elektrom agnetik dan ada m agnet per m anen yang ditem pakan didekat nya. Ar us yang lewat hanya satu arah, gaya m agnet akan m enekan elektrom agnetik dan keluar ke speaker. Arus yang lewat berlawanan ak an m en ar ik speak er seh in gga t er j adi get ar an . Get aran dari speaker m enghasilkan gelom bang bunyi.
G.
Ga y a Lor e n t z d a n Pe n g g u n a a n n y a
1 . Gaya Lorent z
Den gan ket ent u an sebagai ber ik ut : a. I bu j ar i m enunj uk k an ar ah ar us
list r ik , I .
b. Te l u n j u k m e n u n j u k k a n a r a h m edan m agnet , B.
c. Jar i t en gah m en u n j u k k an ar ah gaya Lor ent z, F.
Besar g ay a Lo r en t z seban d in g den gan k u at m edan m agn et , ar u s l i s t r i k , d a n p a n j a n g k a w a t . Ji k a kedudukan gaya, kuat m edan m agnet dan ar us list r ik saling t egak lur us, m aka besar nya gay a Lor ent z dapat dir um usk an:
F = B Il
Dengan F adalah gaya Lorent z dinyatakan dalam newton, m edan m agnet dinyatakan dalam satuan ( N/ Am ) , ( weber/ m2) atau tesla ( T) , dan l adalah panjang kawat penghantar dinyatakan dalam m eter ( m ) .
2 . Penggunaan Konsep Gaya Lorent z ( Gaya M agnet )
Adanya gaya m agnet pada penghantar ber arus l ist r i k d i dal am m ed an m ag n et m em u n g k in k an ber putar nya kum par an penghantar ber ar us listr ik di dalam m edan m agnet . Beber apa cont oh pener apan konsep ini antara lain m ot or list rik dan alat ukur list rik.
a. M ot or list rik
Mot or list r ik adalah alat unt uk m engubah ener gi listr ik m enj adi energi kinetik. Dasar kerj a m otor listr ik
I
F
B
t er balikn ya ar ah ar us m aka kut ub ut ar a kum par an ber ubah m enj adi kut ub selat an, k ut ub selat an nya m e n j a d i k u t u b u t a r a . S e k a r a n g k u t u b u t a r a kum par an ber hadapan dengan kut u b ut ar a m agn et . Kut ub selat an k um par an ber hadapan den gan ku t ub selat an m agnet . Kut ub- kut ub it u m enolak kum par an ber put ar set engah put ar an sam pai kut u b ut ar a kum par an ber hadapan dengan kut ub selat an m agnet dan k u t u b s e l a t a n k u m p a r a n b e r -h a d a p a n d e n g a n k u t u b u t a r a m agn et , pada saat it u ar us dalam k u m p a r a n d i b a l i k l a g i . A k i b a t k u m par an it u ber pu t ar set en gah put ar an lagi, dem ikian set er usn ya, k u m p ar an b er p u t ar t er u s, l i h at Gam bar 12. 16!
b . Ala t p e n guk ur list rik
Jenis alat pengukur listr ik yang banyak digunakan adalah pengu k u r j en is k u m par an ber pu t ar. Pada dasar nya alat penguk ur ini t er dir i at as:
1) Sebu ah m agnet t et ap ber bent u k U
2) Ru an g di an t ar a k u t u b- k u t u bn y a b er b en t u k silinder.
Di an t ar a k u t u b- k u t u b it u t er dapat sebuah int i besi lu nak ber bent uk silinder. I nt i besi ini t er pasang t et ap pada t em pat -n y a, t idak dapat ber pu t ar. Di ant ar a int i besi dan kut ub- kut ub m a g n e t t e r d a p a t s e b u a h kum par an, K, y ang dapat ber -p u t a r b e r s a m a d u a b a t a n g p o r o s . Pa d a t i a p p o r o s i t u dipasang sebuah pegas spir al.
Ga m b a r 1 2 . 1 6 Car a k e r j a m ot or list r ik
J
int i besi
K
P Po r o s
B
Per hat ikan gam bar di at as, j ik a besar ar u s 2 A dan pan j ang k aw at 4 m et er ser t a kuat m edan m agnet 25 t esla, hit un g besar gaya Lor en t z!
Pe nye lesaia n:
Dik et ahui : I = 2 A
l = 4 m
B = 2 5 t esla Ditanya : F = . . .?
l
Pe g a s sp i r a l , P, i n i m e n g a t u r a g a r j a r u m penunj uk, J m enunj ukkan angka nol, kalau tidak ada ar us m elalui K.
Apabila kum paran dialir kan arus, m aka kum par an it u ber pu t ar sebab salah sat u per m ukaan kum par an ber sifat seb agai k u t u b u t ar a dan sebagai k u t u b selat an. Kum paran t idak dapat berputar t er us kar ena d i t a h a n o l e h p e g a s sp i r a l . Be sa r p u t a r a n n y a tergantung pada besarnya arus, di m ana m akin besar ar us m akin besar sudut put ar nya.
Pr insip k er j a seper t i ini banyak digun akan pada peralat an seper t i: am per em et er, galvanom et er, dan volt m et er.
Con t oh so a l:
Re f l e k si
Rangk um an
1. Sifat - sifat m agn et ant ar a lain: a. dapat m en ar ik besi
b. m en im bulk an gaya sat u sam a lain ( t olak- m en olak dan t ar ik m enarik) .
2. Pen ggolon gan benda ber dasar kan sifat m agnet ik: a. par am agnetik,
b. diam agnet ik, c. fer rom agnet ik. 3. Car a m em bu at m agnet :
a. m enggosokk an m agnet t et ap, b. alir an ar us list r ik,
c. induksi.
4. Car a m enghilan gkan sifat kem agn et an: a. dipukul,
b. dipanaskan.
5. D e k l i n a si : p e n y i m p a n g a n d ar i a r a h u t a r a se l a t a n y a n g sebenar nya.
6. I n k lin asi: su d u t y an g diben t u k o leh m agn et d en gan gar is m endat ar.
7. Medan m agnet : suat u daer ah di sekit ar m agnet dim ana m asih ada pengar uh gay a m agn et .
8. Keun t ungan m agnet list r ik:
a. sifat kem agnet an nya sangat k uat ,
b. kek uat an m agnet dapat diu bah dengan m engu bah ar us, c. k em agnet an dapat dih ilangk an dengan m em ut u sk an ar us
list rik.
9. Per alat an yang m enggunakan pr insip elekt rom agnet ik: bel listr ik, t elepon, relai, ku nci pin t u list r ik.
10. Penggu naan gaya Lor ent z pada: m ot or list r ik, am per em et er, galvanom et er dan volt m et er.
A. Pilihla h sat u j aw aba n yang benar dengan m em ber i t anda
silang ( X) pada huruf a, b, c, atau d!
1. Men u r ut sifat k em agn et an n ya ben da digolon gk an m en j adi du a m acam yait u benda bu kan m agnet ik dan benda . . . .
a. nonm agnet ik b. m agnet ik c. ferr om agnet ik d. atletik
2. Ber ikut ini yang t er m asuk benda m agn et ik adalah . . . . a. alum inium , karet
b. besi, kobalt c. besi, ker t as d. ker t as, kar et
3. Ar ah gar is gaya pada gam bar di baw ah in i yang benar adalah . . . .
a. c.
b. d.
U
S
5. Ber ik ut in i b u k a n car a unt u k m em buat m agnet adalah . . . . a. paku dililit i kaw at berisolasi dan dialiri list rik
b. besi lunak dilet akkan di sekit ar m agnet c. besi digosok dengan m agnet ke sat u ar ah
d. baj a digosok- gosok dengan m agnet ke segala arah
6. Bum i dian ggap sebagai m agnet bat ang yan g sangat besar. Ku t ub ut ar a m agnet t er let ak di daer ah . . . .
a. kut ub ut ar a b. kut u b selat an c. khat ulist iw a d. per m ukaan bum i
7. Jika sebuah m agnet bat ang dipot ong m enj adi dua, m aka pot ongan-pot ongan m agnet t er sebut yang t idak benar adalah . . . .
a. ber sifat m agnet b. m em iliki dua kut ub
c. m em iliki k ut ub u t ar a dan selat an d. hany a m em iliki k ut ub u t ar a saj a 8. Per h at ikan gam bar di baw ah ini!
Sudut yan g t er ben t u k oleh pen y im pan gan j ar u m k om pas disebu t . . . .
i
i
i
i
B
B
B
B
9. Ar ah m edan m agnet yang benar dit unj ukkan oleh gam bar di baw ah adalah . . . .
a. c.
b. d.
10. Alat y ang m enggunak an pr insip elekt r om agnet ik adalah . . . . a. bel list r ik, pesaw at t elepon, dan t elegr af
b. bel list r ik , TV, dan r elai
c. pesaw at t elepon , dan t elegr ap d. TV, radio list r ik, dan t elepon
B. Jaw ablah pertanyaan berik ut dengan singk at dan jelas!
1. Sebut kan sifat - sifat m agn et ! 2. Sebut kan car a m em buat m agn et ! 3. Apakah yang dinam akan:
a. gay a Lor ent z b. gar is gay a m agn et ?
4. Sebut kan alat list r ik yang m enggunakan pr in sip elekt r om agnet ik! 5. Apakah y ang dim aksud:
