Materi Kemagnetan

Kemagnetan

Magnet adalah suatu benda yang dapat menarik benda-benda yang terbuat dari besi, baja, dan logam-logam tertentu. Magnet yang pertama kali ditemukan berupa batuan. Batu magnet ini ditemukan di Magnesia (Asia kecil) dekat Yunani. Benda-benda di sekitar kita dikelompokkan menjadi tiga golongan yaitu ferromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik. Ferromagnetik adalah benda-benda yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet, misalnya besi, baja, nikel, dan kobalt. Paramagnetik adalah benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet, misalnya platina dan alumunium. Sedangkan diamanetik adalah benda-benda yang tidak ditarik oleh magnet, misalnya seng dan bismut.

Magnet memiliki sifat-sifat antara lain: dapat menarik benda logam tertentu, gaya tarik magnet terbesar terletak pada kedua kutubnya, selalu menunjukkan arah utara dan selatan, memiliki dua kutub magnet, kutub-kutub magnet berlainan jenis tarik-menarik, dan kutub-kutub magnet yang sejenis tolak-menolak.

Medan Magnet

1. Pengertian Medan Magnet

Medan magnet adalah area atau wilayah dimana gaya magnet masih akan berpengaruh terhadap benda disekitarnya. Sehingga apabila kita mendekatkan benda logam tertentu pada daerah medan magnet, maka logam tersebut akan tertarik oleh magnet. Sedangkan apabila kita menempatkan logam tersebut di luar medan magnet, maka logam tersebut tidak akan tertarik oleh magnet. Medan magnet paling kuat berada pada kutub-kutub magnet.

Medan magnet yang ditunjukkan oleh serbuk besi.

Gambar di atas menunjukkan percobaan biji besi ketika didekatkan pada magnet untuk mengetahui medan magnet. Semakin rapat bijih besi yang tergambar pada pola tersebut, maka semakin besar medan magnet pada daerah tersebut.

1. Garis Gaya Magnet

Garis gaya magnet adalah garis-garis khayal yang menunjukkan pola garis-garis lengkung yang terbentuk di sekitar magnet. Pola ini merupakan pola garis-garis medan magnetik yang disebut garis gaya magnetik. Garis gaya magnetic selalu berawal dari kutub utara menuju kutub selatan magnet. Begitu pula saat dua magnet berlawanan kutub didekatkan, arah garis gaya magnet tetap berawal dari kutub utara menuju kutub selatan magnet (lihat gambar).

Magnet dan Kemagnetan

Magnet pertama kali ditemukan di suatu daerah bernama Magnesia. Magnet adalah batu bermuatan yang memiliki sifat dapat menarik benda yang mengandung partikel besi (Fe2O4). Gaya yang menarik dan menyebabkan partikel besi tersebut menempel dinamakan gaya magnetik. Contoh jenis-jenis bentuk magnet adalah : Magnet batang, Magnet U, Magnet jarum, magnet keeping, magnet ladam, dan magnet silinder.

1.       Kutub Magnet

Magnet pasti mempunyai 2 kutub, yaitu kutub Utara dan kutub Selatan. Sementara itu, jika sebuah magnet dipotong, maka setiap potongan tersebut akan tetap memiliki dua kutub dan menjadi sebuah magnet yang baru.

a)      Dua kutub magnet yang sejenis bila didekatkan akan saling tolak menolak.

b)      Dua kutub magnet yang berlawanan jenis bila didekatkan akan saling tarik-menarik.

2.      Sifat Bahan Magnetik

Magnet hanya menarik bahan yang mempunyai kandungan partikel besi. Ada 3 jenis sifat bahan logam dilihat dari sifat kemagnetannya :

a)      Feromagnetik        : adalah bahan Bahan ferromagnetic merupakan bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat. Bahan feromagnetik contohnya besi, baja, nikel, dan kobalt. Selain dapat ditarik magnet dengan kuat, bahan feromagnetik dapat dibuat menjadi magnet.

b)      Paramagnetik        : Bahan paramagnetik adalah bahan yang dapat ditarik oleh magnet, tetapi tarikannya sangat lemah. Bahan yang tergolong paramagnetik adalah aluminium, tembaga, kaca, dan kayu.

c)      Diamagnetik          : Bahan diamagnetik adalah bahan yang apabila didekatkan dengan magnet, maka magnet akan menolaknya (menjauhinya). Logam mineral yang tergolong bahan diamagnetik di antaranya emas dan timah hitam.

Magnet terdiri dari 2 jenis, yaitu magnet sementara dan magnet permanen. Magnet sementara yaitu magnet yang hanya memiliki sifat-sifat magnetic dalam jangka waktu tertentu sebelum sifat kemagnetannya hilang atau dapat dengan sengaja dihilangkan. Sedangkan magnet permanen adalah magnet yang memiliki sifat kemagnetan dengan jangka waktu yang lama dan sulit untuk dihilangkan sifat kemagnetannya.

3.      Membuat Magnet

Magnet terdiri dari magnet alami dan magnet buatan. Magnet alami yaitu berupa batuan magnet yang dapat menarik benda logam yang mempunyai kandungan partikel besi. Sedangkan magnet buatan adalah benda logam yang mempunyai kandungan partikel besi yang dijadikan magnet dengan berbagai cara. Ada 3 cara pembuatan magnet yang dikenal sampai saat ini, yaitu :

a)      Menggosok

Cara membuat magnet dengan menggosok magnet dapat dilakukan dengan menggosokkan bahan itu ke magnet dalam satu arah. Kutub magnet yang dihasilkan bahan akan berlawanan arah dengan kutub magnet yang digunakan untuk menggosok.

b)      Induksi Magnet

Membuat magnet dengan cara induksi dapat dilakukan dengan menempelkan atau mendekatkan logam yang mengandung partikel besi pada magnet yang ada.

c)      Arus Listrik

Cara membuat magnet dengan menggunakan arus listrik ini dapat dilakukan dengan melilitkan kawat tembaga pada logam yang mengandung partikel besi, kemudian masing-masing ujung kawat tembaga tersebut dihubungkan pada kutub positif dan kutub negative baterai.

MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT BERARUS LISTRIK

Kumparan kawat berinti besi yang dialiri listrik dapat menarik besi dan baja. Hal ini menunjukkan bahwa kumparan kawat berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik. Medan magnetik juga dapat ditimbulkan oleh kawat penghantar lurus yang dialiri listrik. Hal pertama diselidiki oleh Hans Christian Oersted (1777-1851) dengan percobaan sebagai berikut.

Berdasarkan hasil percobaan tersebut terbukti bahwa arus listrik yang mengalir dalam kawat penghantar itu menghasilkan medan magnetik, atau di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnetik. Pada saat arus listrik yang mengalir dalam penghantar diperbesar, ternyata kutub utara jarum kompas menyimpang lebih jauh. Hal ini berarti semakin besar arus listrik yang digunakan, semakin besar medan magnet magnetik yang dihasilkan.

Arah medan magnetik di sekitar kawat penghantar lurus berarus listrik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Jika arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I), maka arah keempat jarimu yang lain menunjukkan arah medan magnetik (B). Kaidah tangan kanan ini juga dapat digunakan untuk menentukan arah medan magnetik pada penghantar berbentuk lingkaran yang dialiri listrik.

Untuk mengetahui letak kutub utara dan kutub selatan yang terbentuk pada kumparan berarus listrik dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut.

Medan Magnet Kawat Berarus

Perhatikan arah arus listrik yang mengalir pada kumparan. Ujung kumparan yang pertama ksli mendapat arus listrik dijadikan pedoman untuk menentukan letak kutub-kutub magnet. Caranya, genggamlah ujung kumparan yang pertama kali teraliri arus listrik dengan posisi jari tangan kanan sesuai dengan letak kawat pada inti besi. Apabila kawat itu berada di depan inti besi, letakkan telapak tangan menghadap ke depan, kemudian genggamlah kumparan berinti besi itu.

Letak kutub utara magnet ditunjukkan oleh arah ibu jari, sedangkan arah sebaliknya menunjukkan kutub selatan. Jika kawat penghantar yang pertama kali teraliri arus listrik berada di belakang inti besi, maka hadapkan telapak tanganmu ke belakang, kemudian genggamlah kumparan kawat itu. Dengan cara yang sama kamu dapat menentukan letak kutub utara dan kutub selatan magnet.

6. ELEKTROMAGNET

Elektromagnet adalah magnet yang terjadi karena aliran listrik pada kumparan berinti besi. Elektromagnet ini memiliki beberapa kelebihan dibanding magnet permanen. Kelebihan-kelebihan tersebut antara lain:

1.     Sifat kemagnetannya dapat diperbesar dengan cara memperbanyak jumlah liitan atau memperbesar arus listri

2.     Sifat kemagnetannya dapat dihilangkan dengan cara memutus arus listrik, dan dapat ditimbulkan kembali dengan cara meyambung arus listrik

3.     Kutub-kutub magnetnya dapat ditukar dengan cara mengubah arah arus listrik.

Peralatan sehari-hari yang berprinsip pada elektromagnet antara lain: telepon, bel listrik, alat ukur listrik, dan alat pengangkat besi.

7. GAYA LORANTZ

Gaya Lorentz terjadi apabila kawat penghantar berarus listrik berada di dalam medan magnetik. Besar gaya Lorentz bergantung pada besar medan magnetik, panjang penghantar, dan besar arus listrik yang mengalir dalam kawat penghantar. Besar gaya Lorentz dapat ditentukan dengan rumus:

F=BIL

dengan: F= gaya Lorentz (newton)
B= kuat medan magnet (tesla)
I =kuat arus listrik (ampere)
L= panjang kawat penghantar (meter)

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Jika ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I) dan jari telunjuk menunjukkan arah medan magnetik (B), maka jari tengah menunjukkan arah gay Lorentz (F).

Kaidah Gaya Lorentz

Peralatan dalam kehidupan sehari-hari yang memanfaatkan gaya Lorentz antara lain: bor listrik, kipas angin, blender, mikser, alat pengering rambut, mesin penyedot debu, dan mesin cuci.

Cara Menghilangkan Magnet

Penghilangan sifat magnet dapat dilakukan dengan mengacak arah oreantasi domain-domain magnetik dalam bahan. Berikut beberapa cara diantaranya

1. Pemanasan

                        Jika bahan dipanaskan maka atom-atom akan bergerak lebih keras. Akibat arah orientasi kemagnetan atom-atom berubah dan akibatnya mengubah arah kutub kemagnetan domain. Arah kutub domain menjadi acak sehingga sifat kemagnetan bahan menjadi hilang.

2. Pemukulan

                        Pemukulan yang terus menerus pada bahan magnetik dapat pula mengubah arah kutub domain menjadi acak. Akibatnya sifat kemagnetan bahan juga dapat hilang.

3. Dililiti kumparan yang dialiri arus bolak-balik (AC).

                        Jika sebuah batang magnet ditempatkan dalam kumparan yang dialiri arus bolak-balik, maka magnet batas tersebut berada dibawah pengaruh magnet lain (magnet kumparan) yang memiliki arah kutub berubah-ubah. Hal ini dapat mengganggu arah orientasi domain magnetik dalam bahan sehingga arah orientasi domain menjadi acak. Akibatnya sifat kemagnetan bahan menjadi hilang. Contoh : pita kaset terbuat dari bahan magnet. Pita kaset yang terkena panas, misalnya sengatan matahari dapat rusak karena kehilangan sifat magnetiknya. Akibatnya, tidak dapat menghasilkan musik yang enak didengar.