Jurnal Intensitas Medan Magnet
KATA
PENGANTAR
Puji
dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat dan
Karunian-Nya, sehingga penyusunan peper ini yang berjudul “INTENSITAS MEDAN
MAGNET” ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Paper ini dibuat untuk
memenuhi persyaratan Mata Kuliah Praktikum Fisika Dasar di Jurusan Teknik
Informatika, Institut Sains dan Teknologi TD. Pardede, Medan.
Penulis
menyadari bahwa dalam penyusunan Paper ini masih ada banyak kekurangan karena
itu penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun untuk
kesempurnaan Jurnal ini.
Akhir
kata penulis mengucapkan Terima kasih, dan semoga Paper ini dapat bermanfaat
bagi Pembaca.
Medan, Oktober 2018
Penulis
DAFTAR ISI
KATA
PENGANTAR.............................................................................................. i
DAFTAR
ISI............................................................................................................. ii
DATA
ASLI.............................................................................................................. 1
BAB
I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang............................................................................................... 2
BAB
II PEMBAHASAN
A. Listrik............................................................................................................. 4
B. Magnet........................................................................................................... 6
C. Pengertian Medan Magnet............................................................................. 8
D. Sejarah Penemuan Medan Magnet................................................................ 9
E. Jenis-Jenis Magnet......................................................................................... 10
F. Material Magnet............................................................................................. 12
G. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kemagnetan......................................... 14
H. Teori Kemagnetan Bumi................................................................................ 15
I. Pola Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik.................................................. 17
J. Magnet Bumi................................................................................................. 20
K. Cara Membuat Magnet.................................................................................. 22
BAB
III PENUTUP
A. Kesimpulan.................................................................................................... 24
DAFTAR
PUSTAKA
I.
DATA ASLI
II.
JUDUL PERCOBAAN
: INTENSITAS MEDAN MAGNET
III.
TUJUAN :
Dengan
magnetometer ingin diketahui akibat yang ditimbulkan arus listrik yang melalui
kawat listrik yang panjang, serta efek jarak dan besarnya arus.
IV.
ALAT-ALAT:
a. Sumber arus
b. Tahanan geser
c. Ampheremeter
d. Kawat tembaga terpasang pada balok
e. Magnetometer
f. Skalar pembalik
g. Alat pengatur tinggi kawat
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Listrik sangat dibutuhkan pada zaman
modern saat ini. Karena sesuai dengan perkembangan zaman, manusia ingin sesuatu
yang lebih praktis dan cepat. Oleh karena itu para ilmuan berusaha menenukan
alat-alat yang dapat mempermudah pekerjaan manusia. Alat tersebut sebahagian
besar menngunakan energi listrik. Energi listrik sangat fleksibel dan dapat
dirubah ke bentuk energi lainnya seperti energi mekanik, energi panas, energi
bunyi, energi kimia dan energi gerak. Sulit dibayangkan bagaimana dunia ini
jika hingga pada saat ini manusia tidak dapat memanfaatkan listrik.
Berabad-abad telah dijalani dalam
sejarah perkembangan kelistrikan untuk mengubah pengetahuan menjadi teknologi
seperti sekarang ini. Sejarah pengetahuan dan teknologi membuktikan bahwa pada
dasarnya fenomena alam penting untuk dipalajari terlebih dahulu agar dapat
dirubah menjadi teknologi. Apabila menyingkap fenomena alam disebut membuka
sebuah misteri dan memanfaatkannya serta menguasainya disebut masteri. Oleh
karena itu, mengubah hasil ilmu pengetahuan menjadi teknologi diibaratkan
misteri ke masteri. Para peneliti sebagai penyingkap misteri sedangkan para
perekayasa adalah prioner misteri.
Listrik sebenarnya tersedia
disekeliling kita secara tidak terorganisir dan menunggu kita menyadari
keberadaan listrik tersebut serta memanfaatkannya dalam kehidupan kita.
Dalam sejarah perkembangan listrik magnet, banyak ilmuan atau peneliti yang
mengeluarkan pendapat mengenai asal mula adanya listrik. Para ilmuan ini, telah
dianggap telah meletakkan tonggak-tonggak pondasi dalam sejarah panjang
perkembangan teknologi kelistrikan.
Terpisah dari penemuan-penemuan
mengenai kelistrikan, di suatu tempat ditemukan adanya sebuah logam yang dapat
menarik serbuk besi. Untuk mengenang tempat ditemukannya, logam tersebut
dinamakan magnet. Para ilmuan meneliti sifat yang terdapat pada logam yang
dapaat menarik logam lain. Sejalan dengan perkembangan ilmu pegetahuan
ditemukan bahwa listrik dan magnet memiliki keterkaitan satu dengan yang
lainnya. Sehingga sekarang ini dengan menggunakan arus listrik kita dapat
menimbulkan medan magnet disekitar logam.
Arus yang mengalir dalam kawat menimbulkan medan magnet
dalam ruang dan sekitarnya. Medan magnet yang digunakan dalam praktek
kebanyakan dihasilkan oleh arus dalam kumparan. Bila kumparan berisi udara,
medan magnet yang dihasilkan terlalu lemah untuk dimanfaatkan. Agar dihasilkan
medan magnet yang cukup kuat, kumparan
kita isi dengan besi atau bahan sejenis besi. Sistem ini dikatakan membentuk
elektromagnet. Elektromagnet adalah sumber medan magnet yang digunakan dalam
berbagai alat listrik seperti generator, motor listrik, bel listrik, relay
magnetik. Elektromagnet digunakan untuk menghasilkan medan magnet yang
digunakan untuk penelitian spektroskopi, guna penentuan struktur atom atau
molekul dalam bahan.
Medan Magnet seringkali juga dihasilkan oleh magnet
permanen, yaitu suatu bahan yang menimbulkan medan magnet, walaupun tak ada
arus listrik dialirkan dari luar. Bahan semacam ini sudah dikenal orang sejak
jaman yunani kuno. Beberapa abad sebelum masehi orang mendapatkan bahwa batuan
tertentu menarik besi. Bahan ini banyak ditemukan di daerah yang bernama
magnesia, yang sekarang ada di negara Turki.
Anda
tentu sudah mengenal magnet permanen dalam bentuk batang dan tapal kuda. Magnet
permanen kini mempunyai peranan yang penting dalam alat-alat modern. Pemakaian
terbesar adalah dalam pita magnetik, baik untuk audio, video, maupun untuk
komputer. Magnet permanen juga digunakan dalam loud-speaker, alat ukur kumparan
putar ampere meter, volt meter dan sebagainya dalam pesawat televisi, radio,
komponen elektronika dalam motor listrik dan generator.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Listrik
Listrik adalah aliran
elektron-elektron dari atom ke atom pada sebuah penghantar. Semua atom memiliki
partikel yang disebut elektron terletak pada orbitnya mengelilingi proton. Atom
yang paling sederhana adalah atom Hydrogen (Atom Air), yaitu hanya
mempunyai satu elektron yang mengelilingi satu proton.
1.
Sejarah Penemuan Listrik dan
Perkembangannya
Kira-kira 600 tahun sebelum masehi,
seorang filosof yunani bernama Thalus memiliki sebuah batu ambar yang tidak
mengkilap. Dalam upaya menjadikan batu tersebut mengkilap, dia menggosokkan
batu ambar pada kain bajunya. Ternyata batu tersebut dapat menarik serbuk kayu
yang halus.
Pada tahun
1600 setelah masehi, seorang dokter berkebangasaan Inggris bernama William
Gilbert menemukan fenomena yang sama pada gelas, balerang, ebonit dan damar.
Oleh Gilbert kekuatan yang ditimbulkan benda ketika digosok dinamakan kekuatan
elektron sesuai dengan nama betu ambar dalam bahasa yunani. Dari kata elektron,
orang Belanda mennerjemahkan electriceit, dan bahasa Indonesia menerjemahkannya
menjadi listrik.
Pengertian
listrik tidak berhenti sampai di situ saja, karena pemahaman-pemahaman
baru mengenai kelistrikan, terutama sebagai akibat adanya penemuan baru yang
berkaitan dnegan fisika atom dan inti. Pada tahun 1897, J. J. Thompson,
fisikawan inggris, dengan percobaan yang dirancangnya berhasil membuktikan
adanya elektron. Kemudian muridnya yakni Ernest Rutherford mengemukakan teori
mengenai struktur atom pada tahun 1911. Ternyata di dalam atom terdapat inti
yang terdiri atas proton dan neutron, serta elektron yang mengelilingi inti.
Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif sedangkan neutron tidak
bermuatan. Kemudian para ahli fisika menyimpulkan bahwa semua muatan yang
bergerak dapat menimbulkan arus listrik. Muatan yang bergerak dapt berupa
elektron maupun proton.
Pada tahun
1752, Benyamin Franklin menaikkan layang-layang mendekati sebuah gumpalan awan
ketika hendak turun hujan. Layang-layang tersebut dikendalikan dengan seutas
benang. Pada ujung sebelah bawah benang dikaitkan sebuah anak kunci . pada saat
hujan turun benang menjadi basah dan ketika dia mendekatkan telunjuknya pada
anak kunci, terlihat bunga api kecil meloncat. Awan ternyata mengandung listrik
yang ingin mengalir ke tanah melewati apa saja yang dapat menghantarkannya.
Kemampuan
listrik untuk menggerakkan muatan dari satu tempat ke tempat lain dinamakan
potensial listrik atau dinotasikan dengan huruf V. Bila hambatan dinotasikan dengan
R, dan arus listrik dinotasikan dengan I, maka diperoleh hubungan antara
ketiganya. Untuk menghormati para ilmuan maka I dinyatakan dengan satuan
Ampere, V dengan satuan volt dan R dengan satuan Ohm.
Hukum Ohm
ini sangat sederhana dan perananya sangan penting dalam kelistrikan dan
elektronika, karena tingkah laku elektron dapat langsung diprediksi dengan
mengunakan hukum Ohm.
Apabila
dalam rangkain terdapat banyak hambatan dan rangkain sedikit lebih rumit, hukum
Ohm tidak dapat digunakan lagi, melainkan menggunakan Hukum Gustav Kirchhoff.
Menurut kaidah kirchhoff jumlah aljabar gaya gerak listrik dalam suatu simpul
tertutup sama dengan jumlah aljabar tegangan lawannya (Johannes-1978).
B.
Magnet
Magnet adalah
benda yang mampu menarik benda – benda disekitarnya. Setiap Magnet memiliki
sifat kemagnetan. Kemagnetan adalah kemampuan benda tersebut untuk menarik
benda-benda lain disekitarnya. Kata Magnet diambil dari nama daerah di asia
yaitu Magnesia, di tempat inilah bangsa Yunani menemukan menemukan sifat
magnetik dari bebatuan yang mampu menarik biji besi. Menurut perkiraan ilmuan,
Cina merupakan bangsa pertama yang memanfaatkan magnet sebagai penunjuk arah
atau kompas.
1.
Definisi Magnet
Magnet atau magnit adalah suatu
obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari
bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama
sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang
berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak
zaman dulu di wilayah tersebut.
Pada saat
ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi
terseb ut bisa dalam berwujud
magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir
semuanya adalah magnet buatan.
Magnet
selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N) dan kutub selatan
(south/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut
akan tetap memiliki dua kutub.
Magnet
dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang
lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama
terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya
tarik yang tinggi oleh magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang
mempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet.
Satuan
intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah
Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1
tesla, yang mempengaruhi satu meter persegi.
2.
Sifat-sifat Magnet
·
Magnet
hanya dapat menarik benda – benda tertentu dalam jangkauannya, artinya tidak
semua benda dapat ditarik
·
Gaya
Magnet dapat menembus benda, semakin kuat gaya magnet maka semakin tebal pula
benda yang dapat ditembus oleh gaya tersebut
·
Magnet
mempunyai dua kutub, yaitu Kutub Utara dan Kutub Selatan
·
Apabila
Kutub yang sejenis / senama didekatkan satu sama lain maka mereka akan saling
tolak menolak, namun apabila kutub yang berbeda didekatkan satu sama lain
maka mereka akan saling Tarik Menarik
·
Medan
Magnet akan membentu Gaya Magnet. Semakin Dekat benda dengan Magnet, medan
magnetnya semakin rapat, sehingga gaya magnetnya akan semakin besar. Demikian
pula sebaliknya
·
Sifat
Kemagnetan dapat hilang atau melemah karena bebarapa penyebab, contohnya
apabila terus menerus jatuh, terbakar, dll
3.
benda
berdasarkan sifat kemagnetannya
berdasarkan kemagnetannya benda
dapat digolongkan menjadi 2, yaitu :
a.
Benda Magnetik (Feromagnetik)
Feromagnetik
adalah benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet. Benda Magnetik yang
bukan magnet dapat diolah menjadi magnet, namun setiap benda memiliki tingkat
kesulitan yang berbeda jika ingin diubah menjadi magnet. Contoh benda ini
adalah besi, baja, nikel, dll.
b.
Benda Non – Magnetik
Benda
ini terbagi lagi menjadi dua kelompok, yaitu :
-
Paramagnetik, yaitu benda yang dapat ditarik
dengan lemah oleh magnet kuat, contohnya alumunium, tembaga, platina, dll.
-
Diamagnetik, yaitu benda menolak magnet,
artinya benda ini tidak dapat ditarik oleh magnet, contohnya emas, seng,
merkuri, dll.
C. Pengertian Medan Magnet
Medan
magnet adalah aktifitas energi yang mengakibatkan interaksi sesama benda
feromagnetik. Medan magnet erat kaitannya dengan garis flux,
karena garis flux inilah yang menggambarkan intensitas medan magnet
itu sendiri, satu garis flux disebut satu Maxwell, dalam
Sistem Internasional (SI) satu weber terdiri dari 108 flux,
sehingga 1 wb = 108 Mx. Faraday menyimpulkan bahwa ditiap kutub
terdapat ribuan titik-titik kutub dimana tiap garis flux terkoneksi dari kutub
utara menuju selatan dari satu titik menuju satu titik yang lain yang masing
masing terhubung dengan garis-garisflux.
Banyaknya
garis flux yang melintas di area tertentu dalam lingkungan medan magnet disebut
flux density (B) atau dikenal dengan induksi magnetik. Satu
gauss adalah satu garis flux yang melintasi sepanjang 1 cm2. Dalam
Sistem Internasional (SI) 10.000 garis flux dinyatakan dalam satu tesla tiap cm2,
sehingga didapatkan persamaan 1 tesla = 10.000 gauss. Gaya yang menyertai
magnet sehingga menghasilkan garis-garis flux disebut dengan kuat medan magnet
(magnetic field strength) dinyatakan dalam H atau disebut juga gaya
magnetisasi. Satu oersted (Oe) dihasilkan ketika dua buah kutub ditempatkan
dalam satu cm, menyebabkan gaya tolak sebesar 1 dyne (sentimetergram), harus
diketahui bahwa induksi magnetik dan kuat medan magnet berhubungan namun tidak
selaras, pada dasarnya material penyusun magnet magnet harus dipertimbangkan
karena mempengaruhi kekuatan gaya magnet. Hanya di ruang bebas (tanpa
penghalang) induksi magnet dan kuat medan magnet dimungkinkan selaras.
D.
Sejarah Penemuan Medan Magnet
Terpisah dari penemuan-penemuan
mengenai kelistrikan, di suatu tempat ditemukan adanya sebuah logam yang dapat
menarik serbuk besi. Untuk mengenang tempat ditemukannya, logam tersebut
dinamakan magnet. Sebetulnya orang Cian telah menegnal benda itu jauh
sebelumnya mereka menggunakannya sebagai jarum kompas bahkan dapat menyembuhkan
penyakit sejak 2000 tahun sebelum masehi. Magnet diyakini dapat mengurangi
pembengkakan dan melancarkan peredaran darah. Akibat aktivitas kimiawi tertentu
dalam tubuh manusia maka organ tersebut menghasilkan medan magnet
yangberfluktuasi, setiap sel dalam tubuh memiliki nilai magnetik tertentu. Sama
halnya dengan listrik, begitu banyak ilmuan yang tertarik un tuk meneliti mengenai
sifat kemagnetan suatu benda.
William Gilbert yang manamukan
adanya elektron meneliti kembali mengenai magnet. Penelitiannya sangat
berpengaruh hingga pada saat ini.
Listrik dan magnet selama
berabad-abad dianggap sebagai dua fenomena alam yang terpisah dan seolah-olah
tidak ada hubungannya. Barulah ketika Hans Christian Oersted pada tahun 1820
mendemonstrasiakn fenomena yang sangat menarik di unuversitas Kopenhagen.
Ilmuan baru melihat bahwa listrik dan magnet itu seperti saudara kembar.
Oersted menunjukkan adanya penyimpangan jarum kompas yang diletakkan di sekitar
kawat berarus listrik. Sejak saat itu disimpulkan bahwa ada hubungan timbal balik
antara listrik dan magnet.
Kemudian Oersted juga mengamati
bahwa serbuk besi yang diletakkan berserak di atas karton akan mempumnyai pola
teratur apabila arus listri dialirkan menembus karton tersebut. Oersted
akhirnya menyimpulakn arus listrik pasti menimbulkan medan magnet. Namun Dia
tidak mengetahui keterkaitan antara mereka. Penemuan Oersted ini mengilhami dua
orang ahli fisika bangsa Prancis bernama Jean baptiste Biot dan Felix Savart.Hampir
dalam waktu bersamaan Andre Marie Ampere menemukan adanya kekuatan saling
menarik dari dua buah kawat sejajar yang dialiri arus dan berarah sama.
Sebaliknya bila arah arusnya berlawanan akan tolak menolak.
E.
Jenis-Jenis Magnet
Magnet
terbagi dalam beberapa jenis yaitu :
1. Magnet tetap
Magnet tetap adalah magnet yang
diperoleh dari dalam alam ( penambangan ). Jenis Magnet ini berupa jenis besi
yang disebut Lodstone. Sifat atom magnet tetap tidak sama dengan sifat atom
magnet tidak tetap. Pada bahan magnat, garis edar elektron pada atom yang satu
dan lainnya membentuk formasi yang sejajar dan selalu tetap. Sedangkan pada
bahan yang bukan magnet, arah garis edar elektron pada setiap atom tidak
teratur. Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar
untuk menghasilkan daya magnet (berelektromagnetik). Jenis magnet tetap selama
ini yang diketahui terdapat pada:
a. Neodymium Magnets, merupakan magnet
tetap yang paling kuat.
b. Samarium-Cobalt Magnets
c. Ceramic Magnets
d. Plastic Magnets
e. Alnico Magnets
2.
Magnet tidak tetap (remanen)
Magnet tidak tetap (remanen)
tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet
tidak tetap adalah elektromagnet.
3.
Magnet buatan
Magnet buatan meliputi hampir
seluruh magnet yang ada sekarang ini.
Bentuk magnet buatan antara lain:
a.
Magnet U
b.
Magnet ladam
c.
Magnet batang
d.
Magnet lingkaran
e.
Magnet jarum (kompas)
4. Magnet Hasil Induksi
Magnet hasil induksi ini dibuat dari besi
atau baja. Untuk membuatnya menjadi magnet, diperlukan pengaruh medan magnet
dari luarnya.
Medan magnet akan mempengaruhi arah edar
elektron menjadi teratur seragam pada satu arah saja. Hasilnya adalah besi
tersebut akan menjadi magnet. Proses pembuatan magnet ini disebut
induksi. Sedangkan magnet yang dibuat disebut magnet hasil induksi.
Jenis Magnet hasil induksi bersifat
sementara. Mengapa demikian? Karena apabila medan magnet yang dibuat di
sekitarnya dihilangkan, maka garis elektron akan kembali keposisi tidak
teratur. Dengan kata lain kemagnetannya menjadi hilang.
Magnet ini dibuat dari baja lunak (
baja karbon rendah ). Baja ini dipilih karena sifat baja lunak sifat
kemagnetannya relatif mudah dihilangkan. Penghilangan sifat magnet ini
memang diperlukan untuk hampir semua peralatan magnet hasil perlakuan
listrik karena seringkali kutub-kutub magnetnya harus berubah-ubah pada kecepatan
tertentu.
F.
Material Magnet
Berbagai campuran logam dan bahan
lain digunakan untuk mendapatkan kualitas magnet buatan yang tinggi,
diantaranya adalah :
- Alnico (alumunium-nikel-besi), dibuat
dengan menekan bubuk logam disertai elevasi temperatur bertahap, menjadi
bijih logam yang terstruktur, sehingga dihasilkan materi magnet dengan
distribusi flux yang seragam, yang menjadikanya bahan magnet yang sangat
bagus. Alnico digunakan pada sebagian besar industri elektronik dan
mekanik.
- Indox adalah magnet yang terbuat dari
materi kimia, dengan menggunakan campuran atom MO-FeO3 (M
adalah barium, strontium, salah satu atau kombinasi keduanya). Indox
dibentuk dengan meleburnya dan memadatkannya, menjadi bahan yang padat.
Magnet indox merupakan konduktor panas dan listrik yang buruk. Guncangan,
tekanan dan getaran tidak akan mengubah sifat kemagnetannya.
- Lodex merupakan keluarga domain
tunggal (hanya disusun dari satu unsur saja, misal hanya terbuat dari
unsur Fe (besi), partikel magnet yang baik dapat ditekan atau dibentuk
menjadi magnet. Partikel-partikel domain tersebut dicampur dan dibentuk
melalui proses pencampuran dan tekanan yang sangat kuat dan dibentuk
menjadi magnet-magnet permanen.
- Magnet Alam dibagi menjadi dua, yang
pertama adalah Batuan Magnet Alam yang terbentuk dari
campuran Erbium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, dan Samarium yang
sedikit dikombinasikan dengan Cobalt. Magnet ini terbentuk karena
tekanan terhadap partikel-partikelnya dan diseragamkan melalui peleburan
serta pemanasan terus menerus dalam jangka waktu yang lama dan
diinduksikan oleh petir. Kekuatan medan magnet dari batuan magnet alam
mudah berubah karena berbagai faktor, sedangkan yang kedua adalah
Magnet bumi itu sendiri. Magnet bumi bukanlah batuan magnet raksasa
yang berada di tiap kutub bumi, magnet bumi sebenarnya adalah
elektromagnet raksasa yang berasal dari gesekan cairan magnet bumi (lava)
dengan kerak bumi, gesekan ini diakibatkan karena rotasi bumi sehingga
menimbulkan pulsa-pulsa listrik dan menjadi medan magnet raksasa yang
menyelimuti bumi, berfungsi untuk melindungi bumi dari imbas radiasi angin
matahari (solar wind (mengandung radiasi ultraviolet yang sangat
kuat, sinar kosmik yang bersifat merusak dan efek mutasi yang mematikan))
yang menyebabkan gangguan pada atmosfer dan kehidupan di bumi.
G.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kemagnetan
Berbagai faktor mempengaruhi magnet
permanen seperti waktu, temperatur, medan eksternal, dapat mempengaruhi
kekuatan magnet permanen. Faktor-faktor inilah yang mempengaruhi pemilihan
bahan magnet.
1.
Waktu
Magnet permanen zaman dulu seperti
magnet yang terbuat dari campuran tembaga dan besi mengalami perubahan
metalurgikal seiring perubahan waktu, jika magnet termagnetisasi sebelum
perubahannya stabil, maka akan terjadi perubahan flux dikarenakan
ketidakstabilan medan magnetnya efek ini mengakibatkan pengurangan medan flux
yang diakibatkan faktor perubahan waktu.
2. Temperatur
Efek temperatur digolongkan dalam 3
ketegori, antara lain : Metalurgi (kelogaman), Irreversible,dan Reversible.
a. Perubahan metalurgi
dapat diakibatkan terlalu tingginya suhu. Hal ini mengakibatkan perubahan flux
yang ekstrim dan kemagnetan tidak dapat dikembalikan dengan cara re-magnetisasi.
Perkiraan suhu yang dapat digunakan tanpa mengakibatkan perubahan metalurginya
adalah 100 derajat Celcius untuk Lodex.
b. Irreversible diartikan demagnetisasi parsial magnet atau kehilangan
sementara kemagnetannya, diakibatkan perubahan suhu yang terlalu ekstrim
(terlalu rendah atau terlalu tinggi)., dapat dikembalikan dengan
re-magnetisasi. Metode ideal untuk menstabilkan magnet melawan temperatur
adalah dengan meng-instal-nya dalam rangkaian magnet (medan AC) dengan
pertimbangan jika suhu mengakibatkan X% flux hilang maka medan AC harus
meremagnetisasi sebesar 2X% flux yang hilang, untuk mengembalikan kembali
kemagnetannya.
c. Reversible dapat diakibatkan karena perubahan
suhu. Sebagai contoh jika alnico dipanaskan 1 derajat diatas ambang temperatur
maka akan terjadi penyusutan 0.19% flux. Namun flux dan medan magnet akan
kembali pada keadaan semua saat suhu mencapai ambang batas suhu normal bahan.
3.
Guncangan, getaran, dan getaran
Pengaruh dari guncangan, tekanan,
getaran (dibawah batas wajar/tidak mengakibatkan kerusakan fisik magnet) pada
sebagian besar magnet permanen kecil kemungkinannya menghilangkan sifat
kemagnetan. Tiap karakter bahan magnet memiliki daya tahan berbeda-beda
terhadap efek ini.
4. Radiasi
Efek dari radiasi pada bahan magnet
permanen bervariasi berdasarkan golongan bahannya. Semua jenis magnet permanen
dapat menerima pancaran radiasi hingga 3 x 1017 neutron per cm2
(energi neutron lebih besar dari 0.5 EV) tanpa mengalami perubahan flux. Untuk
Alnico dan lodex dapat menerima 2 x 1018 neutron per cm2,
sedikit mengalami penurunan saat menerima radiasi sebesar 3 x
1017 neutron per cm2 meskipun kurang dari 10%.
H.
Teori
Kemagnetan Bumi
Teori
ini sangat rumit untuk dijelaskan, sebaiknya kita harus bisa membedakan dulu
antara gravitasi bumi dengan magnet bumi. Kita dapat berdiri di atas muka bumi
bukan karena bumi bersifat magnet, kenapa bisa begitu? karena sesuai dengan
definisi magnet adalah bahan yang bisa menarik benda magnetik sedangkan kita
bukanlah bahan magnetik.
Lalu
apa yang membuat kita bisa berdiri diatas bumi? jawabnya karena bumi mempunyai
gravitasi yaitu kekuatan untuk menarik semua benda yang ada disekitarnya tidak
perduli itu benda magnetik atau bukan. Gravitasi bumi ditimbulkan karena bumi
mempunyai massa, semakin besar massa maka semakin besar gravitasinya (ini semua
sesuai dengan hukum Newton dan teori relativitas). Sedangkan sifat kemagnetan
bumi ditimbulkan karena bumi berotasi dan berevolusi (ini pendapat saya) jadi
jika bumi tidak lagi berotasi maka sifat kemagnetannya lama – lama akan hilang.
Mulai dari sekarang supaya pembahasan bab kemagnetan tidak membuat bingung maka
kita harus membedakan antara gravitasi, bumi dengan magnet bumi.
Kutub
utara magnet bumi berada di sekitar kutub selatan bumi, sedangkan kutub selatan
magnet bumi berada disekitar kutub utara bumi. Antara kutub utara magnet bumi
dengan kutub selatan bumi tidak berimpit, ini juga terjadi pada kutub selatan
magnet bumi. Akibat hal tersebut maka bila kita melihat kompas menunjukka arah
selatan ini berarti tidak menunjukkan persis arah selatan tetapi mengalami
penyimpangan sedikit dari kutub selatan bumi. Penyimpangan ini membentuk sudut
yang disebut dengan sudut deklinasi. Apabila kita membawa kompas dari katulistiwa
menuju kutub bumi maka kompas itu akan condong ke bawah atau ke atas.
Kecondongan ini karena tertatik oleh kutub magnet bumi. Sudut yang dibentuk
dari kecondongan kompas terhadap arah horisontal disebut dengan sudut
inklinasi.
Ternyata bumi mempunyai sifat magnet. Kutub
magnet dengan kutub bumi ternyata belawanan. Kutub utara magnet merupakan kutub
selatan bumi, sedangkan kutub selatan magnet merupakan kutub utara bumi. Karena
bentuk bumi bulat, sumbu bumi dapat kita anggap sebagai magnet batang yang
besar.
Arah yang ditunjuk oleh jarum kompas tidak
tepat arah utara-selatan. Akan tetapi, jarum kompas tersebut agak menyimpang
dari arah utara-selatan. Sudut yang dibentuk oleh kutub utara magnet jarum
kompas dengan arah utara bumi disebut deklinasi.
Selain
membentuk sudut dengan arah utara-selatan bumi, jarum kompas juga membentuk
sudut dengan garis horizontal. Artinya, jarum kompas tidak sejajar dengan
bidang datar di bawahnya. Hal ini menunjukkan bahwa garis-garis gaya magnet
bumi tidak sejajar dengan permukaan bumi. Sudut kemiringan yang dibentuk oleh
jarum kompas terhadap garis horizontal disebut inklinasi. Besar inklinasi di
setiap tempat tidak sama.
Jika arah arus listrik mengalir sejajar dengan jarum kompas
dari kutub selatan
menuju kutub utara, kutub utara jarum kompas
menyimpangberlawanan dengan arah putaran jarum jam. Jika arah arus listrik
mengalirsejajar dengan jarum kompas dari kutub utara menuju kutub selatan,
kutub utara jarum kompas
menyimpang searah dengan arah putaran jarum jam.
I.
Pola
Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik
Gejala
penyimpangan magnet jarum di sekitar arus listrikmembuktikan bahwa arus listrik
dapat menghasilkan medan magnet. Arahmedan magnet yang ditimbulkan arus listrik
dapat diterangkan melaluiaturan atau kaidah berikut. Anggaplah suatu penghantar
berarus listrikdigenggam tangan kanan. Perhatikan Gambar 11.18. Jika arus
listrik searah ibu jari, arah medan magnet yang timbul searah keempat jari yang
menggenggam. Kaidah yang demikian disebut kaidah tangan kanan menggenggam.
Sebuah
penghantar melingkar jika dialiri aruslistrik akan menghasilkan medan listrik
seperti Gambar11.19. Penghantar melingkar yang berbentukkumparan panjang
disebut solenoida. Medan magnetyang ditimbulkan oleh solenoida akan lebih
besardaripada yang ditimbulkan oleh sebuah penghantarmelingkar, apalagi oleh
sebuah penghantar lurus. Jika solenoida dialiri arus listrik maka
akanmenghasilkan medan magnet.
Medan
magnet yangdihasilkan solenoida berarus listrik bergantung padakuat arus
listrik dan banyaknya kumparan. Garis-garisgaya magnet pada solenoida merupakan
gabungandari garis-garis gaya magnet dari kawat melingkar.Gabungan itu akan
menghasilkan medan magnetyang sama dengan medan magnet sebuah magnet batang
yangpanjang. Kumparan seolah-olah mempunyai dua kutub, yaitu ujungyang
satu merupakan kutub utara dan ujung kumparan yang lainmerupakan kutub selatan.
Gaya
Lorentz
Interaksi
medan magnet dari kawat berarus dengan medan magnet tetap akan menghasilkan
gaya magnet. Pada peristiwa ini terdapathubungan antara arus listrik, medan
magnet tetap, dan gaya magnet. Hubungan besaran-besaran itu ditemukan oleh
fisikawan Belanda,Hendrik Anton Lorentz (1853-1928). Dalam penyelidikannya
Lorentzmenyimpulkan bahwa besar gaya yang ditimbulkan berbanding lurusdengan
kuat arus, kuat medan magnet, panjang kawat dan sudut yang
Dibentuk arah arus listrik dengan arah medan magnet.
Untuk menghargai jasa penemuan H.A. Lorentz, gaya
tersebut disebut gaya Lorentz. Apa bila arah arus listrik tegak lurus dengan
arah medan magnet, besar gaya Lorentz dirumuskan dengan:
F =
gaya Lorentz satuan newton (N)
B = kuat medan magnet satuan tesla (T).
L = panjang kawat satuan meter (m)
I = kuat arus listrik satuan ampere (A)
Berdasarkan rumus di atas tampak bahwa apabila arah
arus listri tegak lurus dengan arah medan magnet, besar gaya Lorentz bergantung
pada panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuat medan magnet.
Gaya Lorentzyang ditimbulkan makin besar, jika
panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuatmedan magnet makin besar.Arah gaya Lorentz bergantung pada arah arus
listrik dan arah medanmagnet. Untuk menentukan arah gaya Lorentz
digunakan kaidah atauaturan tangan kanan.
Caranya rentangkan ketiga jari yaitu ibu
jari, jari telunjuk, dan jari tengah sedemikian hingga membentuk sudut90 derajat (saling tegak lurus). Jika ibu jari
menunjukan arah aruslistrik (I) dan jari telunjuk menunjukkan arah medan
magnet (B) maka arah gaya Lorentz searah jari tengah
(F).
Dalam Bentuk tiga dimensi, arah yang tegak lurus.
Adapun arah yang tegak lurus menjauhi pembaca diberi
simbol.Gaya Lorentz yang ditimbulkan kawat berarus listrik dalam medan magnet
dapat dimanfaatkan untuk membuat alat yang dapat mengubah energi listrik
menjadi energi gerak.
Alat yang menerapkan gaya Lorentz adalah
motor listrik dan alat-alat ukur listrik. Motor listrik banyak dijumpai pada
tape recorder, pompa air listrik, dan komputer. Adapun, contoh
alat ukur listrik yaitu amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter.
J.
Magnet Bumi
Belum
lama berselang, ilmuwan dari Geograph cal Society of Hullot melalui
pengamatannya menemukan bahwa pada tempat-tempat yang dekat dengan kedua kutub
bumi, hampir semua medan magnet di sekitarnya telah hilang sama sekali. Inilah
tanda-tanda nyata akan terbaliknya kedua kutub bumi tidak lama lagi.
Medan magnet bumi bersifat
dua kutub, ibarat meletakkan sebuah tongkat magnet di pusat bumi, sehingga
terbentuk medan magnet kutub utara berseberangan dengan kutub selatan, namun
kedua kutub magnet ini tidak menyatu dengan kutub utara dan selatan bumi,
melainkan agak menyimpang membentuk sudut dengan kutub bumi. Riset ilmiah
terbaru mendapati bahwa inti bumi sedang mengubah medan magnet yang memberikan
perlindungan bagi bumi.
Sumber medan magnet bumi ini terdiri dari
tida macam unsur medan magnet yang ada di bumi, yaitu :
1.
Medan Magnet Utama : Medan
magnet utama bersumber dari dalam bumi dan medan magnet ini berubah terhadap
waktu. Dalam teori magnetohidrodinamik yang dikemukakan oleh W.M. Elasasser dan
E.C. Bullard, dinyatakan bahwa di dalam inti bumi terdapat aliran fluida yang
terionisasi sehingga menimbulkan aksi dinamo oleh dirinya sendiri (Self-exiting
dynamo action) yang dapat menimbulkan medan magnet utama bumi (Untung,
2001).
2.
Medan Luar : Medan luar
bersumber dari luar bumi dan merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang
ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Sumbangan medan luar ini
terhadap medan magnet bumi hanya sebesar kira kira 1% dari medan total.
Matahari memancarkan arus tetap yang terdiri dari atom hydrogen terionisasi
(proton) dan elektron yang menjalar melalui tata surya dengan kecepatan
supersonik. Angin matahari yang muncul seperti ini berinteraksi secara kuat
dengan medan magnet bumi yang menyebabkan terjadinya badai magnetik sehingga
nilai medan magnet bumi mengalam perubahan.
3.
Medan Listrik
Gaya elektro magnetik terdiri dari gaya
listrik Fe dan gaya magnetik Fm. Gaya listrik ini sama
dengan pendekatan yang berbeda. Sumber dari gaya gravitasi adalah massa, dan
sumber dari medan listrik adalah muatan listrik. Dimana harga gaya yang bekerja
tersebut bervariasi sebagai fungsi kuadrat kebalikan jarak dari kedua sumbernya
dan berbading lurus dengan perkalian kedua muatan. Perbedaannya adalah listrik
memiliki polaritas positif dan negatif sedangkan massa tidak.
Berdasarkan eksperimen coulomb dikatakan
bahwa :
a.
Muatan yang sama akan tolak menolak, sedangkan dua muatan yang
berlaianan akan tarik menarik.
b.
akan timbul gaya yang bekerja sepanjang garis pada muatan tersebut.
c.
dimana besarnya ditentukan oleh perkalian kedua muatan tersebut dan
dibandingkan terbalik dengan kuadrat jarak antarnya.
Pernyataan diatas disebut hukum coulomb
diungkapkan melalui persamaan dibawah ini :
Fe = (N)
Dimana Fe21
adalah gaya listrik yang bekerja pada muatan q2 terhadap muatan q1,
R12 jarak antara kedua muatan. Adalah
vektor unit dari muatan q1 ke q2 dan adalah konstanta umum yang biasa disebut permeabilitas ruang hampa =
8,85 10-12 .
gaya Fe12 bekerja pada muatan q1 terhadap
q2 sama besarnya dengan gaya Fe21, tetapi berbeda arahnya
; Fe12 = -Fe21
Dari persamaan :
F= qE
Maka
dapat ditentukan intensitas/kuat medan listrik pada
sembarang titik akibat muatan q dengan persamaan :
E = R
Dimana R adalah jarak atitik muatan denagan
pengamatan dan E adalah
jarak vektor unit radial dari muatan. Sebagai tambahan terhadap intensitas
medan listrik
K. Cara Membuat
Magnet
Untuk
membuat magnet dapat dilakukan dengan menggunakan 3 cara yaitu penggosokan,
mengaliri dengan arus, dan cara induksi. Saat membuat magnet dengan
cara menggosok maka hal yang perlu diperhatikan adalah penggosokan harus searah
(teratur) tidak boleh bolak-balik.
Magnet
dapat menarik benda logam tertentu karena susunan magnet elementer didalam
magnet itu tersusun teratur. Bila kita bisa membuat susunan magnet elementer
teratur maka kita bias membuat magnet. Hal penting
yang harus kita bahami adalah sebagian besar orang berfikir bahwa cara
membuat magnet ini menentukan sifat kemagnetan suatu benda.
Orang
selalu berfikir bahwa jika magnet dibuat dengan cara menggosok maka akan
diperoleh magnet permanen dan jika diperoleh dengan cara elektromagnetik maka
akan diperoleh magnet sementara. Anggapan ini adalah keliru bukan salah, kenapa
bisa seperti itu? karena orang tidak melihat bahan apa yang digunakan. Jika
baja dibuat magnet dengan caradigosok akan diperoleh magnet permanen tetapi
jika besi yang digosok maka akan diperoleh magnet sementara. Kebanyakan ketika orang membuat
magnet dengan cara menggosok selalu menggunakan baja, inilah mengapa muncul
anggapan bahwa menggosok dapat membuat magnet bersifat permanen. Kasus yang
lain adalah elektromagnetik, jika kita amati elektromagnetik manapun akan menggunakan
inti besi lunak (besi) bukan baja, karena inti besi yang digunakan maka
elektromagnetik menghasilkan magnet sementara.
Tetapi
coba anda pikir apabila intinya diganti dengan baja, apa yang akan terjadi?
yang pasti baja akan menjadi magnet permanen sehingga elektromagnetik tidak
dapat dimanfaatkan.
Berdasarkan
sifat magnetnya benda dibagi menjadi 2 macam yaitu ferromagnetik (benda yang
dapat ditarik kuat oleh magnet), parramagnetik (benda yang dapat ditarik magnet
dengan lemah) dan diamagnetic (benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet).
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil uraian diatas, dapat
disimpulkan bahwa magnet bukanlah sekedar batu alam yang memiliki medan magnet.
Namun, dibalik cirinya yang khas, magnet juga memiliki sisi lain yang tidak
lepas dari ciri khasnya tersebut. Antara lain :
1.
Magnet adalah suatu materi yang mempunyai medan magnet.
2.
Magnet bisa menarik bahan ferromagnetic dengan medan magnetnya.
3.
Jika magnet bertemu dengan kutub magnet yang berbeda akan
saling tarik menarik, sedangkan jika magnet bertemu dengan kutub magnet yang
sama akan saling tolak menolak.
4.
Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub
selatan
5.
Magnet dapat dibuat dengan bahan bahan dan cara yang
sederhana
6.
Magnet sangat bermanfat dalam berbagai bidang, terutama
dalam bidang iptek, seni dan kesehatan.
Komentar
Posting Komentar