KEMAGNETAN

Bab 11

KEMAGNETAN

A. KEMAGNETAN BAHAN

Kemampuan suatu benda menarik benda lain yang berada di dekatnya disebut kemagnetan.

Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua, yaitu :

a. benda magnet

b. benda bukan magnet

Benda yang dapat ditarik magnet disebut benda magnetik.

Benda yang tidak dapat ditarik magnet disebut benda nonmagnetik

benda dikelompokkan menjadi tiga, yaitu

a. benda feromagnetik

contoh : besi , baja , kobalt. nikel

b. benda paramagnetik

contoh : platina, tembaga, dan garam

c. dan benda diamagnetik

contoh : timah, aluminium, emas, dan bismuth

Benda-benda magnetik yang bukan magnet dapat dijadikan magnet.

Benda itu ada yang mudah dan ada yang sulit dijadikan magnet.

. Baja sulit untuk dibuat magnet, tetapi setelah menjadi magnet sifat kemagnetannya tidak mu

dah hilang. Oleh karena itu, baja digunakan untuk membuat magnet tetap (magnet permanen).

Besi mudah untuk dibuat magnet, tetapi jika setelah menjadi magnet sifat kemagnetannya mudah

hilang.

Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer

Benda yang bukan magnet , kedudukan magnet elementernya tidak teratur .

Benda magnet , kedudukan magnet elementernya teratur.

Kedudukan magnet elementer besi dan baja yang belum jadi magnet.

Kedudukan magnet elementer besi dan baja yang telah menjadi magnet.

. Ada tiga cara membuat magnet, yaitu

a. menggosok

b. induksi

c. arus listrik

1. Membuat Magnet dengan Cara Menggosok Arah gosokan dibuat searah agar magnet elementer yang terdapat pada besi letaknya menjadi teratur dan mengarah ke satu arah.

2.Membuat Magnet dengan Cara Induksi

Besi dan baja diletakkan di dekat magnet tetap.

Ujung besi yang berdekatan dengan kutub magnet batang, akan terbentuk kutub yang selalu berlawanan dengan kutub magnet penginduksi.

Apabila kutub utara magnet batang berdekatan dengan ujung A besi, maka ujung A besi menjadi kutub selatan dan ujung B besi menjadi kutub utara atau sebaliknya.

3. Membuat Magnet dengan Cara Arus Listrik

Besi dan baja dililiti kawat yang dihu- bungkan dengan baterai.

Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh aliran arus searah (DC) yang dihasilkan baterai.

Magnet yang demikian disebut magnet listrik atau elektromagnet.

A B A B

Ujung besi A menjadi Ujung besi A menjadi kutub Utara

Kutub Utara

Penyimpanan magnet

· magnet disimpan dengan cara meletakkan sepotong besi ( angker ) pada ke dua kutub magnet batang yang diletakkan berlawanan.

angker

Sifat magnet dapat hilang olah karena :

a. dipanaskan

b. dipukul

c. dialiri arus AC

B. KUTUB MAGNET

Ujung magnet yang memiliki gaya tarik paling kuat itulah yang disebut kutub magnet

Setiap magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Alat yang digunakan untuk menunjukkan arah utara bumi atau geografis disebut kompas

Kompas merupakan magnet jarum yang dapat bergerak bebas pada sebuah poros

MEDAN MAGNET

Adalah Ruang di sekitar magnet yang masih terdapat pengaruh gaya tarik magnet

Garis-garis yang menggambarkan pola medan magnet di- sebut garis-garis gaya magnet

Garis-garis gaya magnet tidak pernah berpotongan satu sama lainnya.

Garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara, masuk (menuju) ke kutub selatan

Makin banyak jumlah garis-garis gaya magnet makin besar kuat medan magnet yang dihasilkan.

Pada dua kutub magnet yang tak sejenis, garis-garis gaya magnetnya keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan magnet lain.

Itulah sebabnya dua kutub magnet yang tidak sejenis saling tarik-menarik.

C. KEMAGNETAN BUMI

1. Bumi Sebagai Magnet

Batuan-batuan pembentuk bumi juga mengan- dung magnet elementer

Bumi dipandang sebagai sebuah magnet batang yang besar yang membujur dari utara ke

Selatan.

Magnet bumi memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan selatan.

Kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub selatan bumi

Kutub selatan magnet bumi terletak di sekitar kutub utara bumi

Medan magnet bumi digambarkan dengan garis-garis leng- kung yang berasal dari kutub selatan bumi menuju kutub utara bumi.

Magnet bumi tidak tepat menunjuk arah utara-selatan geografis

Penyimpangan magnet bumi ini akan menghasilkan garis-garis gaya magnet bumi yang menyimpang terhadap arah utara-selatan geografis.

2. Deklinasi dan Inklinasi

Adalah Sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan arah utara-selatan

.geografis.

Inklinasi

Adalah Sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan bidang datar.

Gambar 11.17 Arah penyimpangan kutub utara jarum jam

kompas di sekitar kawat berarus

Alat yang digunakan untuk menentukan besar inklinasi disebut inklinator.

4. MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK

Medan magnet di sekitar kawat berarus listrik ditemukan secara tidak sengaja oleh Hans Christian Oersted (1770-1851). . Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik magnet jarum kompas akan bergerak (menyimpang).

Penyimpangan magnet jarum kompas akan makin besar jika kuat arus listrik yang mengalir melalui kawat diperbesar.

· Arah penyimpangan jarum kompas bergantung arah arus listrik yang mengalir dalam kawat.

· Perubahan arah arus listrik ternyata juga memengaruhi perubahan arah penyimpangan jarum kompas.

· Perubahan jarum kompas menunjukkan perubahan arah medan magnet

· Jika arah arus listrik mengalir sejajar dengan jarum kompas dari kutub selatan menuju kutub utara, kutub utara jarum kompas menyimpang berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

* Jika arah arus listrik mengalir sejajar dengan jarum kompas dari kutub utara menuju kutub selatan, kutub utara jarum kompas menyimpang searah dengan arah putaran jarum jam

1. Pola Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik

Gejala penyimpangan magnet jarum di sekitar arus listrik membuktikan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet.

Arah medan magnet yang ditimbulkan arus listrik dapat di- terangkan melalui aturan atau kaidah berikut

Kaidah tangan kanan.

“ Jika arus listrik searah ibu jari, arah medan magnet yang tim- bul searah keempat jari yang menggenggam “

Gambar 11.18 Kaidah tangan kanan menggenggam

2. Solenoida

* Adalah Penghantar melingkar yang berbentuk kumparan panjang.

* Medan magnet yang ditimbulkan oleh solenoida akan lebih besar daripada yang ditimbulkan oleh sebuah penghantar melingkar, apalagi oleh sebuah penghantar lurus.

* Jika solenoida dialiri arus listrik maka akan menghasilkan medan magnet

* Medan magnet yang dihasilkan solenoida berarus listrik bergantung pada kuat arus listrik dan banyaknya kumparan.

Gambar 11.19 Medan magnet penghantar melingkar S Gambar 11.20 Arah garis- garis gaya magnet pada solenoida

E. ELEKTROMAGNET

Adalah Solenoida berarus listrik dan dilengkapi dengan besi lunak.

1. Faktor yang Memengaruhi Kekuatan Elektromagnet

a. kuat arus listrik yang mengalir

b. banyaknya lilitan kumparan

c. besar inti besi yang digunakan.

Beberapa keunggulan elektromagnet antara lain sebagai berikut.

a. Kemagnetannya dapat diubah-ubah dari mulai yang kecil sampai yang besar dengan cara mengubah salah satu atau ketiga dari kuat arus listrik, jumlah lilitan dan ukuran inti besi.

b.Sifat kemagnetannya mudah ditimbulkan dan dihilangkan dengan cara memutus dan menghubungkan arus listrik meng- gunakan sakelar.

c .Dapat dibuat berbagai bentuk dan ukuran sesuai dengan kebu- tuhan yang dikehendaki.

d. Letak kutubnya dapat diubah-ubah dengan cara mengubah arah arus listrik

2. Kegunaan Elektromagnet

a. Bel listrik

b .Relai

berfungsi sebagai sakelar untuk menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang besar pada rangkaian lain dengan menggunakan arus listrik yang kecil.

c. Telepon

Telepon terdiri dari dua bagian yaitu bagian pengirim ( mikrofon ) dan bagian penerima

(telepon ).

Prinsip kerja bagian mikrofon adalah mengubah gelombang suara menjadi getaran- getaran listrik.

.Pada bagian pengirim ketika seseorang berbicara akan menggetarkan diafragma aluminium

Serbuk-serbuk karbon yang terdapat pada mikrofon akan tertekan dan menyebabkan hambatan serbuk karbon mengecil.

Getaran yang berupa sinyal listrik akan mengalir melalui rangkaian listrik

Prinsip kerja bagian telepon adalah mengubah sinyal listrik menjadi gelombang bunyi

Sinyal listrik yang dihasilkan mikrofon diterima oleh pesawat telepon

Apabila sinyal listrik berubah-ubah mengalir pada kumparan, teras besi akan menjadi elektromagnet yang kekuatannya berubah-ubah .

Dia- fragma besi lentur di hadapan elektromagnet akan ditarik dengan gaya yang berubah-ubah.

.Hal ini menyebabkan diafragma bergetar. Getaran diafragma memengaruhi udara di hadapannya, sehingga udara akan dimampatkan dan direnggangkan

Tekanan bunyi yang dihasilkan sesuai dengan tekanan bunyi yang dikirim melalui mikrofon.

d. Katrol Listrik

Kebaikan katrol listrik adalah

a. mampu mengangkat sampah besi dalam jumlah besar

b. dapat mengangkat/memindahkan bongkahan besi yang tanpa rantai

c . membantu memisahkan antara logam feromagnetik dan bukan feromagnetik

Gambar 11.23 Susunan telepon S Gambar 11.24 Katrol listrik

F. GAYA LORENTZ

Interaksi medan magnet dari kawat berarus dengan medan magnet tetap akan menghasilkan gaya magnet.

Pada peristiwa ini terdapat hubungan antara arus listrik, medan magnet tetap, dan gaya magnet.

Hubungan besaran-besaran itu ditemukan oleh fisikawan Belanda, Hendrik Anton Lorentz (1853–1928).

Besar gaya yang ditimbulkan berbanding lurus dengan :

a. kuat medan magnet

b. kuat arus listrik

c. panjang kawat penghantar.

Maka dirumuskan :

F = B × I × l

F = gaya Lorentz satuan newton (N) I = kuat arus listrik satuan ampere (A)

B = kuat medan magnet satuan tesla (T).

l = panjang kawat satuan meter (m)

Arah gaya Lorentz bergantung pada arah arus listrik dan arah

medan magnet.

Untuk menentukan arah gaya Lorentz digunakan kaidah atau aturan tangan kanan

“ Caranya rentangkan ketiga jari yaitu ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah sedemikian hingga mem- bentuk sudut 900 (saling tegak lurus)

“ Jika ibu jari menunjukan arah arus listrik (I) dan jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet (B) maka arah gaya Lorentz searah jari tengah (F).

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 ohmeter.

A. 1. Sebutkan tiga cara memperbesar gaya

Lorentz yang ditimbulkan kawat ber- arus dalam medan magnet.

2. Berdasarkan gambar berikut, tentukan besarnya gaya Lorentz. (I = 4 A,

B = 8 T, l = 10 m

LATIHAN SOAL PG

1. Berikut ini yang termasuk bahan mag- netik dan nonmagnetik adalah ....

a. besi dan nikel c . nikel dan baja b. baja dan bismut d. seng dan emas

2. Garis-garis lengkung yang keluar dari kutub utara menuju kutub selatan sebuah magnet disebut ....

a. kutub magnet

b. garis-garis gaya magnet c . medan magnet

d. fluks magnet

3. Gaya tarik magnet paling kuat terletak pada ....

a. seluruh bagian magnet

b. salah satu ujung magnet

c. bagian ujung-ujung magnet d. bagian tengah m

4. Berikut ini cara membuat magnet, ke- cuali ....

a. cara alami

b. cara induksi

c. cara menggosok d. cara arus listrik

5. Perhatikan gambar berikut.

A B C

Benda A dapat menarik benda B dan tidak dapat menarik benda C. Pernyataan berikut benar, kecuali ....

a. benda A sebuah magnet

b. benda B merupakan benda magnetik

c . benda C merupakan benda nonmag- netik

d. benda C merupakan benda feromag- netik

6. Perhatikan gambar berikut ini.

S

U

A B

Jika besi/baja telah menjadi magnet, per- nyataan berikut benar, kecuali ....

a. A kutub utara dan B kutub selatan b. A kutub selatan dan B kutub utara c . A dan B kutub selatan d. A dan B kutub utara

7. Ruang di sekitar magnet yang masih mempunyai pengaruh gaya tarik magnet disebut ....

a. medan magnet b. kutub magnet c . fluks magnetik d. garis-garis gaya magnet

8. Magnet listrik dapat diperoleh dengan cara ....

a. mendekatkan besi/baja pada magnet tetap

b. melilitkan kawat berarus listrik DC

pada baja/besi berisolasi

c . menggosokkan besi/baja dengan mag- net tetap ke satu arah.

d. melilitkan kawat berarus listrik AC

pada besi/baja berisolasi.

9. Jarum kompas selalu menunjuk arah uta- ra selatan bumi, disebabkan adanya ....

a. medan magnet bumi b. gravitasi bumi

c . gaya tarik bumi d. rotasi bumi

10. Sebuah magnet batang yang tergantung bebas, ternyata tidak menunjuk arah utara selatan sebab ....

a. magnet tersebut sifat kemagnetannya sudah lemah

b. magnet tersebut berada dalam medan magnet yang lain

c . magnet tersebut merupakan magnet sementara

d. magnet tersebut tidak memiliki kutub utara dan selatan

11. Letak kutub utara magnet bumi adalah

....

a. di sekitar khatulistiwa bumi b. di sekitar kutub selatan bumi

c. di sekitar kutub utara bumi d. di kutub utara bumi

12. Sebuah kompas diletakkan di bawah ka- wat lurus berarus listrik, ternyata jarum kompas akan menyimpang. Hal ini me- nunjukkan bahwa ....

a. di sekitar magnet jarum pada kompas timbul medan magnet

b. di sekitar kawat lurus berarus listrik terdapat medan magnet

c . garis-garis gaya magnet dari magnet jarum kompas ditolak arus listrik

d. magnet jarum pada kompas menim- bulkan arus listrik pada kawat.

13. Kelompok alat berikut ini yang bekerja

berdasarkan elektromagnet adalah ....

a. bel listrik, telepon, dan kompor listrik b. telepon, galvanometer, dan relai

c . relai, motor listrik, dan accumulator

d. setrika listrik, akumulator, dan galva- nometer

14. Hal berikut yang tidak dapat memper- besar medan magnet yang dihasilkan elektromagnet adalah ....

a. memperbanyak lilitan b. memperbesar inti besi

c . memperbesar hambatan d. kuat arus diperbesar

15. Kawat berarus listrik berada dalam medan magnet 60 tesla mengalami gaya Lorentz 12 N. Jika kawat itu berada dalam medan magnet 15 tesla, besar ga- ya Lorentz yang dialami kawat adalah ....

a. 3 N c. 48 N

b. 36 N d. 75 N

C. Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas

1. Sebutkan sifat-sifat dua kutub magnet yang saling berdekatan.

2. Sebutkan tiga faktor yang memengaruhi besar medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet.

3. Sebutkan tiga faktor yang memengaruhi besarnya gaya Lorentz.

4. Sebuah kawat panjangnya 10 m berada tegak lurus dalam medan magnet sebesar

60 tesla. Jika kuat arus listrik yang mengalir pada kawat 2 A, tentukan be- sarnya gaya Lorentz.