KEMAGNETAN
A. SIFAT-SIFAT MAGNET 1. Bahan Magnetik
Magnet adalah bahan-bahan yang memiliki sifat kemagnetan. Kutub magnet adalah bagian ujung magnet yang memiliki daya magnet terbesar.
Benda ada yang dapat ditarik oleh magnet, misalnya paku besi dan paku baja disebut benda magnetik. Ada benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet, misalnya pensil dan kertas disebut benda bukan magnetik.
Berdasarkan kuat lemahnya gaya tarik magnet pada suatu benda, benda dibedakan menjadi 3, yaitu:
a) Ferromagnetik adalah benda yang ditarik dengan kuat oleh magnet. Contoh: baja, besi, nikel, dan cobalt.
b) Paramagnetik adalah benda yang ditarik dengan lemah oleh magnet. Contoh: platina, alumunium, dan mangan.
c) Diamagnetik adalah benda yang ditolak oleh magnet. Contoh: bismut, timah, perak, dan emas.
Bahan magnetik dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. Magnet keras, yaitu bahan yang sangat sukar menjadi magnet tetapi setelah menjadi magnet mampu menyimpan sifat magnetiknya dalam jangka waktu yang lama. Contoh: baja dan alcomax (logam paduan besi).
b. Magnet lunak, yaitu bahan yang mudah dijadikan magnet tetapi sifat magnetiknyapun mudah hilang. Contoh: besi dan mumetal (logam paduan nikel).
KEMAGNETAN
Sifat Magnet Bahan Magnetik Elektromagnetik Gaya Lorentz
Cara membuat magnet Cara menghilangkan sifat magnet Cara menyimpan magnet Bel listrik Relai magnetik Circuit Breaker
Telepon Pengeras suara
Motor listrik Galvano-meter Kutub sejenis tolak-menolak Kutub tak sejenis tarik-menarik F = B . i . l
2. Sifat-sifat Magnet
a. Mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. b. Kutub-kutub yang senama bila berdekatan akan tolak-menolak. c. Kutub-kutub yang tidak senama bila berdekatan akan tarik-menarik.
d. Kutub-kutub magnet mempunyai gaya tarik yang lebih besar daripada bagian tengahnya.
e. Dalam keadaan bebas selalu menunjukkan arah utara dan selatan. 3. Teori Kemagnetan
Teori kemagnetan menyatakan bahwa sebuah magnet terdiri dari sejumlah magnet-magnet kecil yang disebut magnet-magnet elementer.
Gambar 1.1 Jika sebuah magnet batang dipotong-potong, potongannya tetap memiliki dua kutub: utara dan selatan.
Magnet elementer besi mudah diarahkan, sedangkan magnet elementer baja sulit diarahkan. Hal ini mengakibatkan besi lebih mudah dijadikan magnet, sedangkan baja lebih sulit dijadikan magnet.
Magnet elementer pada magnet tersusun rapi dan teratur sehingga magnet dapat menarik logam lain yang ada di sekitarnya. Sedangkan magnet elementer pada logam tersusun tidak teratur, sehingga logam tidak dapat menarik logam lain yang ada di dekatnya.
(a) (b)
Gambar 1.2 (a) Magnet elementer pada magnet, dan (b) Magnet elementer pada logam.
B. CARA MEMBUAT MAGNET 1. Cara Membuat Magnet
Ada tiga cara untuk membuat magnet, yaitu:
a. Menggosok logam dengan magnet secara searah dan teratur. Jenis kutub magnet di ujung gosokan selalu berlawanan dengan jenis kutub magnet yang menggosoknya. b. Mengalirkan arus listrik pada logam yang dililiti kawat. Jenis kutub-kutub magnet
dengan arus dc ditentukan dengan aturan tangan kanan.
c. Mendekatkan logam dengan magnet (induksi magnet). Kutub magnet hasil induksi selalu berlawanan dengan kutub magnet utama yang menginduksinya.
U S
(a) (b) (c) Gambar 1.3 Cara membuat magnet: (a) digosok, (b) dialiri arus,
(c) induksi. 2. Cara Menghilangkan Sifat Magnetik
Sifat kemagnetan suatu benda dapat hilang jika posisi magnet-magnet elementer yang dikandungnya sudah tidak teratur dan searah lagi. Hal itu dapat terjadi jika:
a. Magnet dipanaskan hingga berpijar.
b. Magnet dipukul atau ditempa hingga bentuknya berubah.
c. Magnet ditempatkan dalam kumparan yang dialiri arus listrik bolak-balik. 3. Cara Menyimpan Magnet
Berikut adalah cara untuk menyimpan magnet agar sifat kemagnetannya tidak cepat hilang:
a. Simpan magnet batang secara berpasangan dengan kutub-kutub tidak sejenis saling berseberangan.
b. Jauhkan dari medan listrik. c. Jangan dipanaskan. C. KEMAGNETAN BUMI 1. Teori Kemagnetan Bumi
Teori kemagnetan bumi menyatakan bahwa: “Bumi dapat dianggap sebagai sebuah magnet yang besar, dengan kutub-kutubnya terletak dekat kutub-kutub bumi. Letak kutub utara magnet berada dekat kutub selatan bumi, letak kutub selatan magnet berada dekat kutub utara bumi”.
2. Sudut Deklinasi
Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk antara arah utara-selatan geografi dengan arah utara-selatan kompas.
Daerah khatulistiwa merupakan tempat yang sudut deklinasinya 90o dan deklinasi 0o terjadi pada daerah kutub.
3. Sudut Inklinasi
Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh medan magnetik (garis gaya magnetik) di sembarang titik dengan arah horizontal permukaan bumi.
Daerah khatulistiwa merupakan tempat yang sudut inklinasinya 0o dan daerah kutub merupakan tempat yang sudut inklinasinya 90o.
D. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK 1. Percobaan Oersted
Hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan dikemukakan pertama kali oleh Hans Christian Oersted (1777 – 1851), ahli fisika dari Denmark. Oersted menyimpulkan bahwa:
a. Di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnetik.
b. Arah medan magnetik bergantung pada arah arus listrik yang melalui kawat. 2. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Berarus
Garis-garis gaya magnetik di sekitar kawat lurus berarus: a. Membentuk pola lingkaran yang sepusat.
b. Makin jauh dari kawat, makin kecil kuat medan magnetiknya.
c. Makin besar kuat arus listrik melalui kawat lurus, makin besar medan magnetiknya.
Menentukan arah putaran garis-garis gaya magnetik di sekitar kawat lurus berarus digunakan aturan/kaidah tangan kanan, yaitu: “Bila ibu jari tangan kanan menunjukkan arah arus listrik, maka arah garis gaya magnetik sama dengan arah jari-jari yang digenggamkan”.
Untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan kawat berarus, kawat dapat dililitkan membentuk kumparan disebut solenoida. Untuk menentukan ujung yang menjadi kutub utara dapat digunakan aturan tangan kanan. Ibu jari menunjuk kutub utara.
3. Elektromagnet
Elektromagnet adalah suatu kumparan yang rongga di antaranya disisipi bahan magnetik lunak, seperti besi.
Gambar 1.4 Kumparan yang dihubungkan dengan baterai.
Elektromagnet mempunyai sifat sebagai berikut:
a. Sifat magnetiknya makin kuat bila lilitan makin banyak dan arus listrik makin besar.
b. Sifat magnetiknya akan hilang sama sekali bila arus listrik diputus. c. Kekuatan magnetiknya dapat diubah dengan mengubah kuat arus listrik. d. Kutub-kutub elektromagnet dapat dibalik.
Tiga cara memperbesar kekuatan elektromagnet: a. Menambah jumlah lilitan.
b. Menggunakan inti dari bahan yang sifat magnetiknya kuat. c. Memperbesar kuat arus yang melalui kumparan.
Elektromagnet paling kuat adalah bentuk tapal kuda karena medan magnetiknya terpusat pada celah diantara kedua kutubnya.
Penerapan prinsip elektromagnet pada teknologi: derek sampah besi dan baja, bel listrik, relai magnetik, circuit breaker (pemutus daya listrik), pesawat telepon.
E. GAYA LORENTZ
Gaya lorentz adalah gaya yang dialami penghantar berarus yang diletakkan dalam suatu medan magnetik.
Aturan tangan kanan untuk menentukan gaya lorentz: 1. Ibu jari menunjukkan arah arus listrik.
2. Telunjuk menunjukkan arah medan magnet. 3. Jari tengah menunjukkan arah gaya Lorentz.
Besar gaya Lorentz dinyatakan oleh: F = B . i . l
Keterangan: F = gaya Lorentz (N)
B = kuat medan magnet ( Tesla) i = kuat arus listrik (Ampere) l = panjang kawat (m)
Penerapan gaya Lorentz: motor listrik, pengeras suara, galvanometer, motor listrik, amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter.
Contoh 1.1
Arus listrik yang disuplai baterai adalah 1,5 A, besar medan magnetik pada ruang antara kutub U – S magnet ladam adalah 2 T, panjang pita alumunium adalah 10 cm. Berapa besar gaya Lorentz yang membuat pita alumunium meloncat ke atas?
Penyelesaian: Diketahui: I = 1,5 A; B = 2 T L = 10 cm = 0,1 m Ditanya: F = ...? Jawab: F = B . i . l F = 2 . 1,5 . 0,1 F = 0,3 N Contoh 1.2
Sebuah kawat dialiri arus 2 A terletak dalam medan magnet 40 tesla. Pada kawat terjadi gaya Lorentz sebesar 1000 N, berapa panjang kawat?
Penyelesaian: Diketahui: I = 2 A F = 1000 N B = 40 T Ditanya: l = ...? Jawab: m I B F l l I B F 5 , 12 2 40 1000
Contoh 1.3
Sebuah kawat panjangnya 0,5 m terletak dalam medan magnet 20 tesla. Pada kawat terjadi gaya Lorentz sebesar 50 N, berapa arus listrik yang mengalir pada kawat?
Penyelesaian: Diketahui: l = 0,5 m B = 20 T F = 50 N Ditanya: I = ...? Jawab:
