Rangkuman Materi Kemagnetan Medan Magnet dan Elektromagnetik

Rangkuman Materi Kemagnetan Medan Magnet dan Elektromagnetik

Amongguru.com. Kemagnetan berasal dari kata dasar magnet, diambil dari kata “magnesia” (Asia kecil). Lebih dari dua ribu tahun yang lalu, orang Yunani yang hidup di Magnesia menemukan batu yang istimewa. Batu tersebut dapat menarik benda-benda yang mengandung logam.

Ketika batu itu digantung sehingga dapat berputar, salah satu ujungnya selalu menunjuk ke arah utara. Karena batu tersebut ditemukan di Magnesia, maka kemudian orang-orang Yunani menamai batu tersebut dengan nama magnetit.

Pada waktu itu, orang Yunani tidak mengetahui lebih lanjut mengenai sifat-sifat batu tersebut, tetapi mereka telah mengamati ciri-ciri bahan yang disebut magnet.

Benda Berdasarkan Sifat Kemagnetan

Benda berdasarkan sifat kemagnetannya dapat dibedakan menjadi tiga sebagai berikut.

1. Ferromagnetik

Ferromagnetik merupakan sifat benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh benda yang bersifat ferromagnetik adalah besi dan baja.

2. Paramagnetik

Paramagnetik merupakan sifat benda yang ditarik lemah oleh magnet, contohnya adalah platina dan alumunium.

3. Diamagnetik

Benda dengan sifat diamagnetik sama sekali tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh benda diamagnetik adalah seng dan bismut.

Sebuah magnet dapat dibagi menjadi bagian lebih kecil yang dinamakan magnet elementer. Pada benda yang bersifat magnet, susunan magnet elementernya teratur dan membentuk arah yang sama. Magnet elementer besi mudah bergerak, sehingga bersifat sementara. Sedangkan magnet elementer dari baja sukar bergerak, sehingga bersifat tetap.

Kutub-kutub Magnet

Semua magnet memperlihatkan ciri-ciri tertentu. Setiap magnet memiliki dua daerah yang gaya magnetnya paling kuat, yang disebut kutub magnet. Terdapat dua kutub maget, yaitu kutub utara (U) dan kutub selatan (S).

Seringkali kutub magnet juga bertuliskan N dan S. N merupakan kutub utara magnet (singkatan dari north yang berarti utara).

Sedangkan S adalah kutub selatan (singkatan dari south yang berarti selatan). Kutub-kutub magnet selalu berpasangan, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Sifat-sifat Kutub Magnet

Apabila dua buah magnet saling didekatkan, maka magnet pertama akan mengerjakan gaya pada magnet kedua, dan magnet kedua mengerjakan gaya pada magnet pertama. Gaya magnet, seperti halnya gaya listrik, berupa tarikan atau tolakan.

Jika dua kutub utara didekatkan, maka keduanya akan tolak menolak. Dua kutub selatan jika saling didekatkan juga akan tolak menolak.

Akan tetapi, jika kutub utara didekatkan pada kutub utara, maka kedua kutub akan saling tarik menarik. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pada kutub magnet, kutub senama tarik menarik (U-U, S-S), sedangkan kutub tidak senama akan tarik menarik (U-S, S-U).

Jika terdapat sebuah magnet batang yang dipotong menjadi beberapa bagian, maka bagian-bagian tersebut merupakan magnet baru dan masing-masing tetap memiliki kutub.

Cara Membuat Magnet

Magnet ada yang diperoleh langsung dari alam dan ada juga yang dibuat oleh manusia. Magnet yang diperoleh dari alam berupa mineral magnetit.

Magnet yang dibuat manusia berasal dari bahan ferromagnetik, misalnya besi, dengan cara membuat magnet-manget elementernya menjadi searah.

Cara membuat magnet dapat dibedakan menjadi tiga sebagai berikut.

1. Digosokan dengan magnet permanen

Besi digosokkan dengan magnet permanen dengan arah penggosokkan yang tetap. Jika besi digosok dengan magnet, maka magnet-magnet elementer besi yang semuka tidak teratur menjadi terarah.

2. Induksi magnet

Besi didekatkan didekatkan di dekat magnet yang kuat, maka besi tersebut akan bersifat magnet.

Pada saat besi didekatkan magnet permanen, maka magnet-magnet elementer besi disearahkan oleh gaya magnet dari magnet itu. Di saat magnet-magnet elementernya searah, maka besi tersebut berubah menjadi magnet.

3. Elektromagnetik

Pembuatan magnet secara elektromagnetik dilakukan dengan cara mengalirkan arus listrik pada kumparan yang dililitkan di batang besi atau baja. Jika arus listrik dialirkan pada kawat, maka di sekitar kawat akan timbul medan listrik.

Macam-macam magnet

Magnet memiliki banyak bentuk, karena setiap bentuk magnet dibuat dengan tujuan dan kegunaan yang berbeda.

Secara umum terdapat lima bentuk tetap magnet, yaitu Magnet Batang, Magnet Silinder, Magnet Jarum, Magnet Cincin, Magnet U (Magnet Ladam).

Medan magnet

Medan magnet adalah daerah sekitar magnet yang masih terpengaruh oleh magnet tersebut. Medan magnet dilukiskan sebagai garis-garis yang disebut dengan garis gaya magnet. Pola garis gaya magnet kutub utara : keluar, sedangkan kutub selatan : masuk.

Sudut Deklinasi dan Inklinasi

Pada jarum kompas, kutub utara dan kutub selatan jarum selalu menunjuk kutub utara-selatan magnet bumi. Kutub utara magnet bumi berimpit dengan kutub selatan magnet jarum dan sebaliknya.

Karena posisi bumi adalah berotasi miring, maka letak kutub-kutub yang dihasilkan juga miring. Hal ini menyebabkan arah jarum agak menyimpang.

Sudut yang dibentuk antara jarum kompas dengan kutub utara selatan bumi disebut sudut deklinasi. Sedangkan sudut yang dibentuk jarum kompas dengan bidang horizontal bumi disebut sudut inklinasi.

Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus

Medan magnet di sekitar kawat berarus diselidiki oleh Hans Cristian Oersted. Untuk menentukan arah medan magnet, digunakan kaidah tangan kanan : ibu jari menunjukkan arah arus dan lipatan ke empat jari menunjukkan arah medan magnet.

Semakin besar kuat arus, maka makin besar kuat medannya. Semakin dekat jarak ke kawat, semakin besar pula kuat medan magnetnya.

Untuk mendapat medan magnet yang kuat pada sebuah penghantar, maka pada penghantar dibuat kumparan atau lilitan (solenoid).

Menentukan arah medan magnet pada solenoid menggunakan aturan genggaman tangan kanan: ibu jari menunjukkan arah medan magnet (U) dan lipatan keempat jari menunjukkan arah arus.

Keuntungan menggunakan elektromanget:

kemagnetan dapat diperkuat dengan memperbanyak lilitan;
sifat kemagnetan dapat dihilangkan sewaktu-waktu dengan memutus arus;
kutub dapat diubah dengan cara mengubah arah arus.

Alat yang menggunakan prinsip elektromagnetik :

alat pengangkat benda (katrol);
bel listrik;
pesawat telepon;
relai.

Gaya Lorentz

Prof. Dr. Lorentz menemukan bahwa jika suatu penghantar dalam medan magnet homogen, maka pada penghantar tersebut timbul gaya, yang diberi nama gaya Lorentz. Besar gaya Loretz dipengaruhi oleh kuat arus (i), kuat medan (B), dan panjang kawat (l).

F = B . i . l

Dengan :

F = gaya Lorentz (N)

B = kuat medan magnet (T)

i = kuat arus (A)

l = panjang kawat (m)

GGL (Gaya Gerak Listrik) Induksi

Perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (percobaan Michael Faraday). Sebuah magnet yang digerakkan keluar masuk kumparan dapat menghasilkan arus listrik.

Cara menghasilkan arus induksi atau GGL induksi :

menggerakkan magnet di sekitar kumparan;
menggerakkan kumparan di sekitar magnet; dan
memutus sambung arus searah pada kumparan primer.

GGL yang timbul akibat perubahan jumlah garis gaya magnet disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Sedangkan peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi disebut induksi elektromagnetik.

Faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi :

kecepatan gerakan magnet;
kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet (fluks magnetik);
jumlah lilitan kawat; dan
kuat medan magnet.

Penerapan induksi elektromagnetik pada generator dan dinamo sepeda.

Transformator/Trafo

Trafo berfungsi untuk menaik turunkan tegangan.

Trafo step up : menaikkan tegangan.

Ciri trafo step up:

tegangan sekunder (Vs) > tegangan primer (Vp);
jumlah lilitan sekunder (Ns) > jumlah lilitan primer (Np);
kuat arus primer (Ip) > kuat arus sekunder (Is).

Trafo step down : menurunkan tegangan

Ciri trafo step down:

tegangan primer (Vp) > tegangan sekunder (Vs);
jumlah lilitan primer (Np) > jumlah lilitan sekunder (Ns);
kuat arus sekunder (Is) > kuat arus primer (Ip).

Persamaan pada trafo :

Np/Ns = Vp/Vs = Ip/Is

Efisiensi trafo :

η=Ps/Pp x 100%

η=Ws/Wp x 100%

Penggunaan trafo : (1) power supply/catu daya; (2) adaptor, (3) transmisi jarak jauh.