KEMAGNETAN
1. PENGGOLONGAN BENDA BERDASARKAN SIFAT KEMAGNETANNYA
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.
2.
MEMBUAT MAGNET
Berdasarkan asalnya magnet ada dua macam, yaitu
magnet alam (dari alam) dan magnet buatan. Cara membuat magnet:
a. Dengan cara menggosok
Magnet Gosok
Saat membuat magnet dengan cara menggosok maka hal
yang perlu diperhatikan adalah penggosokan harus searah (teratur) tidak boleh
bolak-balik.
b. Dengan arus listrik
c. Dengan Induksi magnetik
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 bisa membuat magnet.
3.
TEORI KEMAGNETAN BUMI
Jarum kompas selalu menunjuk arah utara dan selatan
disebabkan karena tertarik oleh kutub selatan dan kutub utara magnet bumi.
Kutub utara jarum kompas tertarik oleh kutub selatan magnet Bumi yang berada
disekitar kutub utara Bumi. Sedangkan kutub selatan jarum kompas tertarik oleh
kutub utara magnet Bumi yang terdapat di sekitar kutub selatan Bumi.
Kutub utara dan kutub selatan magnet Bumi tidak
berimpit dengan kutub utara dan kutub selatan Bumi. Hal ini menyebabkan kutub
utara dan kutub selatan magnet jarum kompas tidak menunjukkan arah utara dan
selatan geografis, sehingga membentuk sebuah sudut yang disebut sudut deklinasi
(D). Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub
utara-selatan jarum kompas terhadap arah utara dan selatan geografis.
·
Pola garis-garis gaya magnetik yang
dibentuk oleh kemagnetan bumi
Medan
Magnet Bumi
Di daerah yang tepat di atas garis katulistiwa,
posisi jarum kompas dalam keadaan seimbang. Namun jika kompas dibawa ke kutub
Bumi, posisi jarum kompas akan condong ke atas atau ke bawah. Ketika dibawa
mendekati kutub utara Bumi, kutub utara jarum kompas condong ke bawah karena
tertarik oleh kutub selatan magnet Bumi. Sedangkan ketika dibawa mendekati
kutub selatan Bumi, kutub selatan jarum kompas akan condong ke bawah karena
tertarik oleh kutub utara magnet Bumi. Kemiringan jarum kompas tersebut
membentuk sudut inklinasi. Sudut Inklinasi adalah sudut yang dibentuk
oleh jarum kompas terhadap permukaan Bumi.
4.
MEDAN MAGNETIK
Besi dapat tertarik oleh magnet karena adanya gaya
magnetik. Gaya tarik magnet terhadap besi ini semakin jauh semakin kecil, dan
pada suatu saat nol. Selama besi masih dapat tertarik oleh magnet berarti besi
tersebut masih berada dalam medan magnetik. Medan magnetik adalah
daerah di sekitar magnet di mana benda dipengaruhi oleh gaya magnetik.
Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pola
medan magnetik tersebut berbentuk garis lengkung dari kutub utara ke kutub
selatan, (Menurut kesepakatan, arah medan magnetik berasal dari kutub utara
menuju kutub selatan magnetik).
5. 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.
·
Percobaan Oersted
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.
Gambar
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.
Kaidah Tangan Kanan
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:
Sifat kemagnetannya dapat diperbesar dengan cara
memperbanyak jumlah liitan atau memperbesar arus listri
Sifat kemagnetannya dapat dihilangkan dengan cara
memutus arus listrik, dan dapat ditimbulkan kembali dengan cara meyambung arus
listrik
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)
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.
contoh soal
1. Sebuah kawat berarus listrik I diletakkan diantaran dua kutub magnet utara dan selatan seperti gambar disamping.
Arah gaya Lorentz pada kawat adalah...
A. masuk bidang kertas
B. keluar bidang kertas
C. menuju kutub utara magnet
D. menuju kutub selatan magnet
E. dari kutub utara menuju kutub selatan
Pembahasan
Gunakan kaidah tangan kanan
2. Perhatikan gambar!
Suatu penghantar dialiri arus listrik I = 9 A. Jika jari-jari kelengkungan R = 2π cm dan µ0 = 4π . 10-7 Wb/A.m maka besar induksi magnetik dititik P adalah...
A. 3 . 10-5 T
B. 5 . 10-5 T
C. 9 . 10-5 T
D. 12 . 10-5 T
E. 15 . 10-5 T
Pembahasan:
2. Perhatikan gambar!
Suatu penghantar dialiri arus listrik I = 9 A. Jika jari-jari kelengkungan R = 2π cm dan µ0 = 4π . 10-7 Wb/A.m maka besar induksi magnetik dititik P adalah...
A. 3 . 10-5 T
B. 5 . 10-5 T
C. 9 . 10-5 T
D. 12 . 10-5 T
E. 15 . 10-5 T
Pembahasan:
3. Sebuah kawat lurus dialiri arus listrik 5 A
seperti gambar (µ0 = 4π . 10-7Wb/A.m)
Besar dan arah induksi magnetik di titik P adalah...
Besar dan arah induksi magnetik di titik P adalah...
A. 4 . 10-5 T ke kanan
B. 4 . 10-5 T ke kiri
C. 5 . 10-5 T tegak lurus menuju
bidang kertas
D. 5 . 10-5 T tegak lurus menjauhi bidang
kertas
E. 9 . 10-5 T tegak lurus menjauhi
bidang kertas
Pembahasan
Menghitung induksi magnetik disekitar kawat lurus
panjang.
4. Seutas kawat panjang berarus listrik I tampak seperti gambar.
Jika induksi magnetik di P adalah B, maka induksi magnetik dititik Q adalah...
A. 3B
B. 2B
C. B
D. ½ B
E. 1/3 B
Pembahasan
Bq = 1/3 B
5. Kawat dialiri arus listrik I seperti pada gambar!
Pernyataan sesuai gambar di atas induksi magnetik di titik P akan:
(1) sebanding kuat arus I
(2) sebanding 1/a
(3) tergantung arah arus listrik I
Pernyataan yang benar adalah ...
A. 1, 2 dan 3
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. hanya 1 saja
E. hanya 2 saja
Pembahasan
Maka berdasarkan persamaan induksi magnetik
disekitar kawat lurus panjang, induksi magnetik di P:
1) sebanding kuat arus
2) sebanding 1/a
3) tergantung arah arus listrik I
Besar induksi magnetik di titik P adalah..( µ0 =
4π . 10-7 Wb/A.m)
A. 0,5π . 10-5 T
B. π . 10-5 T
C. 1,5π . 10-5 T
D. 2,0π . 10-5 T
E. 3,0π . 10-5 T
Pembahasan
Induksi magnetik di P adalah: (1/4 diperoleh karena seperempat lingkaran)
7. Selembar kawat berarus listrik dilengkungkan
seperti gambar.
Jika jari-jari kelengkuangan sebesar 50 cm, maka besarnya induksi magnetik di pusat kelengkungan adalah...
Jika jari-jari kelengkuangan sebesar 50 cm, maka besarnya induksi magnetik di pusat kelengkungan adalah...
A. 1/3 π . 10-7 T
B. 1 . 10-7 T
C. π . 10-7 T
D. 2 . 10-7 T
E. 2π . 10-7 T
Pembahasan
Induksi magnetik dipusat kelengkungan:
(1/3 didapat dari sepertiga lingkaran)
8. Suatu selenoida panjang 2 meter dengan 800
lilitan dan jari-jari 2 cm. Jika selenoida itu dialiri arus sebesar 0,5 A,
tentukan induksi magnetik di ujung selenoida? .. ( µ0 = 4π . 10-7 Wb/A.m)
A. 4π . 10-5 T
B. 8π . 10-7 T
C. 4π . 10-6 T
D. 8π . 10-5 T
E. 2π . 10-4 T
Pembahasan
Induksi magnetik diujung selenoida:
9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan medan magnet!
Pembahasan
Medan magnet yaitu ruang disekitar magnet sehingga
benda yang berada dalam ruang tersebut akan terpengaruh oleh magnet itu.
Biasanya digambarkan dengan bantuan garis-garis gaya magnet atau garis khayal,
namun keberadaannya ditunjukkan dengan serbuk besi.
10. Jelaskan percobaan yang dilakukan Hans Christian Oersted !
10. Jelaskan percobaan yang dilakukan Hans Christian Oersted !
Pembahasan
Percobaan yang dilakukan Hans Christian Oersted
dengan mengalirkan arus listrik melalui sebuah kawat penghantar, kemudian
meletakkan sebuah kompas disekitarnya. Ternyata setelah arus listrik mengalir
jarum kompas menyimpang. Ini berarti kawat yang dialiri listrik menyebabkan
medan magnet disekitarnya. Medan magnet inilah yang membuat jarum kompas menyimpang
Komentar
Posting Komentar