KEMAGNETAN (Materi IPA Kelas 9 SMP/MTs)
<![CDATA[//><!]]> -->
Sumber : ILMU
ALAM SEKITAR
Penulis : Sukis Wariyono
Pada era teknologi yang serba modern ini magnet memegang peranan yang sangat
penting. Dari pengembangan sains, telah berhasil membuat alat
transportasi yang menggunakan magnet
yang disebut kereta api monorel. Berbagai alat menggunakan magnet seperti alat-alat rumah tangga
dan alat-alat komunikasi. Apakah sebenarnya magnet itu? Bagaimanakah prinsip
kerja alat-alat itu berdasarkan kemagnetan?
KEMAGNETAN
BAHAN
Kita dapat menggolongkan benda
berdasarkan sifatnya. Pernahkah kamu melihat benda yang dapat menarik
benda logam lain? Kemampuan suatu benda menarik benda lain yang berada
di dekatnya disebut kemagnetan.
Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi
dua, yaitu benda magnet dan benda
bukan magnet. Namun,
tidak semua benda yang berada di dekat magnet dapat ditarik. Benda yang dapat
ditarik magnet disebut benda magnetik. Benda yang tidak dapat
ditarik magnet disebut benda nonmagnetik.
Benda yang dapat ditarik magnet ada yang
dapat ditarik kuat, dan ada yang ditarik secara lemah.
Oleh karena itu, benda dikelompokkan menjadi tiga, yaitu
benda feromagnetik, benda paramagnetik, dan benda diamagnetik. Benda
yang ditarik kuat oleh magnet disebut benda feromagnetik. Contohnya
besi, baja, nikel, dan kobalt. Benda yang ditarik lemah oleh magnet
disebut benda paramagnetik. Contohnya platina, tembaga, dan garam. Benda
yang ditolak oleh magnet dengan lemah disebut benda diamagnetik.
Contohnya 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 mudah 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. Oleh karena itu, besi
digunakan untuk membuat magnet sementara. Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri magnet-magnet
kecil yang disebut magnet elementer.
Cobalah mengingat kembali teori partikel zat di kelas VII. rinsip
membuat magnet adalah mengubah
susunan magnet elementer yang tidak
beraturan menjadi searah dan teratur. Ada tiga cara membuat magnet, yaitu menggosok, induksi, dan
arus listrik.
1. Membuat Magnet dengan Cara Menggosok
|
Besi yang semula tidak bersifat magnet, dapat dijadikan magnet. Caranya besi digosok dengan
salah satu ujung magnet tetap. 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 dapat dijadikan magnet dengan cara induksi magnet. Besi dan baja diletakkan di
dekat magnet tetap. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan
baja akan terpengaruh atau terinduksi magnet
tetap yang menyebabkan letaknya teratur dan mengarah ke satu
arah. Besi atau baja akan menjadi magnet sehingga dapat menarik serbuk
besi yang berada di dekatnya.
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
_Selain dengan cara induksi, besi dan baja dapat
dijadikan magnet dengan 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. Hal ini menyebabkan magnet elementer letaknya teratur dan
mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet dan
dapat menarik serbuk besi yang berada di dekatnya. Magnet yang demikian
disebut magnet listrik atau
elektromagnet.
Besi yang berujung A dan B dililiti
kawat berarus listrik. Kutub magnet yang terbentuk bergantung pada arah
arus ujung kumparan. Jika arah arus berlawanan jarum jam maka
ujung besi tersebut menjadi kutub utara. Sebaliknya, jika arah arus
searah putaran jarum jam maka ujung besi tersebut terbentuk kutub
selatan. Dengan demikian, ujung A kutub utara dan B kutub selatan atau
sebaliknya.
Setelah kita dapat membuat magnet tentu saja ingin
menyimpannya. Agar sifat kemagnetan
sebuah magnet dapat tahan lama, maka
dalam menyimpan magnet diperlukan
angker (sepotong besi) yang dipasang pada kutub magnet. Pemasangan angker bertu- juan
untuk mengarahkan magnet elementer
hingga membentuk rantai tertutup. Untuk menyimpan dua buah magnet batang diperlukan dua angker
yang dihubungkan dengan dua kutub magnet
yang berlawanan. Jika berupa magnet
U untuk menyimpan diperlukan satu angker yang dihubungkan pada kedua
kutubnya. Kita sudah mengetahui benda magnetik dapat dijadikan magnet. Sebaliknya magnet juga dapat dihilangkan kemagnetannya. Bagaimana caranya?
Sebuah magnet akan hilang sifat
kemagnetannya jika magnet dipanaskan, dipukul-pukul, dan dialiri arus
listrik bolak-balik. Magnet yang
mengalami pemanasan dan pemukulan akan menyebabkan perubahan
susunan magnet elementernya.
Akibat pemanasan dan pemukulan magnet
elementer menjadi tidak teratur dan tidak searah. Penggunaan arus AC
menyebabkan arah arus listrik yang selalu berubah-ubah. Perubahan
arah arus listrik memengaruhi letak dan arah magnet elementer. Apabila letak dan
arah magnet elementer berubah, sifat kemagnetannya hilang.Latihan !
1. Apakah yang terjadi pada besi dan
baja apabila arah gosokan ujung magnet
tetap arahnya bolak-balik ?
2. Mengapa jika kaca digosok
dengan magnet tetap, berapapun
lamanya gosokan kaca tidak dapat menjadi magnet?
3. Mengapa magnet yang dibakar
akan hilang sifat kemagnetannya?
KUTUB MAGNET
Di awal bab ini kamu sudah mengenal istilah kutub magnet.
Selanjutnya di bagian ini kamu akan lebih memperdalam sifat-sifat kutub
magnet. Jika magnet batang ditaburi serbuk besi atau paku- paku kecil,
sebagian besar serbuk besi maupun paku akan melekat pada kedua ujung
magnet. Bagian kedua ujung magnet akan lebih banyak serbuk besi atau
paku yang menempel daripada di bagian tengahnya. Hal itu menunjukkan
bahwa gaya tarik magnet paling kuat terletak pada ujung-ujungnya.
Ujung magnet yang memiliki gaya tarik paling kuat itulah yang
disebut kutub magnet. Bagai- manakah menentukan jenis kutub magnet?
Sebuah magnet batang yang tergantung bebas dalam keadaan setimbang,
ujung-ujungnya akan menunjuk arah utara dan arah selatan bumi.
Ujung magnet yang menunjuk arah utara bumi disebut kutub utara magnet.
Sebaliknya, ujung magnet yang menunjuk arah selatan bumi disebut kutub
selatan 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. Pada keadaan setimbang salah satu
ujung magnet jarum menunjuk arah utara dan ujung lainnya menunjuk arah
selatan. Kamu sudah mengetahui bahwa magnet mempunyai dua kutub,
yaitu kutub utara dan kutub selatan. Apabila dua kutub magnet
didekatkan akan saling mengadakan interaksi. Jenis interaksi bergantung
jenis-jenis kutub yang berdekatan. Apakah yang terjadi jika kutub
utara sebuah magnet didekatkan dengan kutub utara magnet lain?
Atau sebaliknya, apakah yang terjadi jika kutub utara sebuah magnet
didekatkan dengan kutub selatan magnet lain?
Untuk mengetahui interaksi antarkutub
dua magnet, cobalah melakukan kegiatan berikut secara
berkelompok. Sebelumnya, bentuklah satu kelompok yang terdiri 4
siswa; 2 laki-laki dan 2 perempuan.
Tujuan: Mengetahui
interaksi antarkutub
Alat dan Bahan:
- Magnet batang alnico
- Benang
- Spidol
- Statif
- benang
- magnet
- magnet kertas
Cara Kerja:
1. Ikatlah sebuah magnet batang di
tengah-tengahnya dan gantungkan pada statif.
3. Amatilah keadaan magnet.
4. Ulangi cara kerja nomor 2-3,
tetapi menggunakan kutub magnet yang berlawanan jenis.
Pertanyaan:
1. Apa yang terjadi jika dua kutub
sejenis berinteraksi atau berdekatan?
2. Apa yang terjadi jika dua kutub
berlawanan jenis berinteraksi?
3. Nyatakan kesimpulan kelompokmu di
buku kerjamu.
Kamu sudah melakukan kegiatan berupa
menginteraksikan dua magnet; jika kutubnya senama akan saling menolak
tetapi jika kutubnya berbeda akan saling menarik. Pada saat dua
magnet terpisah jarak yang jauh, belum terasa adanya gaya tarik atau
gaya tolak. Makin dekat kedua magnet, makin terasa kuat gaya tarik atau
gaya tolaknya.
Jika di sekitar magnet batang diletakkan
benda-benda mag- netik, benda-benda itu akan ditarik oleh magnet. Makin
dekat dengan magnet, gaya tarik yang dialami benda makin kuat. Makin
jauh dari magnet makin kecil gaya tarik yang dialami benda. Ruang di
sekitar magnet yang masih terdapat pengaruh gaya tarik magnet
disebut medan magnet. Pada tempat tertentu benda tidak mendapat penga-
ruh gaya tarik magnet. Benda yang demikian dikatakan berada di luar
medan magnet. Medan magnet tidak dapat dilihat dengan mata.
Namun, keberadaan dan polanya dapat ditunjukkan. 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. Apapun bentuknya sebuah magnet memiliki medan magnet
yang digambar berupa garis lengkung.
Dua kutub magnet yang tidak sejenis
saling berdekatan pola medan magnetnya juga berupa garis lengkung
yang keluar dari kutub utara magnet menuju kutub selatan magnet.
Bagaimanakah kerapatan pola medan magnet dua kutub magnet yang makin
berdekatan?
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.
Pada dua kutub magnet yang sejenis,
garis-garis gaya magnet yang keluar dari kutub utara masing-masing
cenderung saling menolak. Mengapa? Karena arah garis gaya berlawanan,
terjadilah tolak-menolak antara garis-garis gaya yang keluar
kedua kutub utara magnet. Hal itulah yang menyebabkan dua kutub yang
sejenis saling menolak.
Latihan
1. Apakah perbedaan antara kutub
utara dan kutub selatan sebuah magnet?
2. Sebutkan dua sifat-sifat kutub
magnet yang saling berdekatan.
3. Apakah yang dimaksud medan magnet?
4. Bagaimanakah pengaruh jumlah
garis gaya magnet terhadap kekuatan magnet?
KEMAGNETAN
BUMI
1. Bumi
Sebagai Magnet
Kamu sudah mengetahui sebuah magnet batang yang tergantung
bebas akan menunjuk arah tertentu. Pada bagian ini, kamu akan
mengetahui mengapa magnet bersikap
seperti itu. Pada umumnya sebuah magnet
terbuat dari bahan besi dan nikel. Keduanya memiliki sifat kemagnetan karena tersusun oleh magnet-
magnet elementer. Batuan-batuan pembentuk bumi juga mengan- dung
magnet elementer. Bumi dipandang sebagai sebuah magnet batang
yang besar yang membujur dari utara ke selatan bumi. Mag- net bumi
memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan selatan. Kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub
selatan bumi. Adapun kutub selatan magnet bumi terletak di sekitar
kutub utara bumi. Magnet bumi memiliki medan magnet yang dapat
memengaruhi jarum kompas dan magnet batang yang tergantung bebas. 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.
Adakah pengaruh penyimpangan magnet bumi terhadap jarum kompas?
2. Deklinasi
dan Inklinasi
Ambillah sebuah kompas dan letakkan di
atas meja dengan penunjuk utara (N) tepat menunjuk arah utara. Amatilah
kutub utara jarum kompas. Apakah kutub utara jarum kompas tepat
menunjuk arah utara (N)? Berapakah sudut yang dibentuk antara kutub
utara jarum kompas dengan arah utara (N)?
Jika kita perhatikan kutub utara jarum
kompas dalam keadaan setimbang tidak tepat menunjuk arah utara dengan
tepat. Penyim- pangan jarum kompas itu terjadi karena letak kutub-kutub
magnet bumi tidak tepat berada di kutub-kutub bumi, tetapi menyimpang
terhadap letak kutub bumi. Hal ini menyebabkan garis-garis gaya magnet
bumi mengalami penyimpangan terhadap arah utara-selatan bumi.
Akibatnya penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuk
sudut terhadap arah utara-selatan bumi (geografis). Sudut yang
dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan arah utara-selatan
geografis disebut deklinasi (Gambar 11.15). Pernahkah kamu
memerhatikan mengapa kedudukan jarum kompas tidak mendatar. Penyimpangan
jarum kompas itu terjadi ka- rena garis-garis gaya magnet bumi tidak
sejajar dengan permukaan bumi (bidang horizontal). Akibatnya, kutub
utara jarum kompas me- nyimpang naik atau turun terhadap permukaan bumi.
Penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuk sudut terhadap
bidang datar permukaan bumi. Sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum
kompas dengan bidang datar disebut inklinasi (Gambar 11.16).
Alat yang digunakan untuk menentukan besar inklinasi disebut inklinator.
MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK
Tujuan belajarmu adalah dapat:
menjelaskan sifat medan magnet di
sekitar kawat berarus listrik.
Arah penyimpangan magnet
jarum kompas ketika berada di sekitar arus listrik dapat diterang-
kan sebagai berikut.
Anggaplah arus listrik terletak di
antara telapak tangan kanan dan magnet jarum kompas. Jika arus
listrik searah dengan keempat jari, kutub utara magnet jarum
akan me- nyimpang sesuai ibu jari. Cara penentuan arah sim- pangan
magnet jarum kom- pas demikian disebutkai- dah telapak tangan kanan.
Medan magnet di sekitar kawat
berarus listrik ditemukan secara tidak sengaja oleh Hans Christian
Oersted (1770-1851), ke- tika akan memberikan kuliah bagi mahasiswa.
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.
Gejala itu terjadi jika kawat dialiri
arus listrik. Jika kawat tidak dialiri arus listrik, medan magnet tidak
terjadi sehingga magnet jarum kompas tidak bereaksi.
Perubahan arah arus listrik
ternyata juga memengaruhi perubahan arah penyimpangan jarum
kompas. Perubahan jarum kompas menunjukkan perubahan arah medan
magnet.
Bagaimanakah menentukan arah medan
magnet di sekitar penghantar berarus listrik?
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 diterangkan melalui aturan atau kaidah berikut. Anggaplah
suatu peng- hantar berarus listrik digenggam 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. Tugas Individu !
Rancanglah suatu kegiatan untuk
membuktikan adanya medan magnet di sekitar penghantar berarus
listrik. Peralatan yang tersedia antara lain serbuk besi,
penghantar, kertas, dan baterai. Gambarlah sketsa model kegiatanmu.
2. Solenoida
Pada uraian sebelumnya kamu sudah
mempelajari medan magnet yang timbul pada penghantar lurus. Bagaimana jika peng- hantarnya
melingkar dengan jumlah banyak? Sebuah penghantar melingkar jika
dialiri arus listrik akan menghasilkan medan listrik seperti Gambar
11.19. Penghantar melingkar yang berbentuk kumparan panjang disebut
solenoida. Medan magnet yang ditimbulkan oleh solenoida akan lebih
besar daripada yang ditimbulkan oleh sebuah penghantar melingkar,
apalagi oleh sebuah penghantar lurus. Tahukah kamu mengapa
demikian?
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. Garis-garis gaya magnet pada solenoida merupakan
gabungan dari garis-garis gaya magnet dari kawat melingkar. Gabungan itu
akan menghasilkan medan magnet yang sama dengan medan magnet
sebuah magnet batang yang panjang. Kumparan seolah-olah
mempunyai dua kutub, yaitu ujung yang satu merupakan kutub utara
dan ujung kumparan yang lain merupakan kutub selatan.
Latihan !
1. Apakah pengaruh arah arus
listrik terhadap arah medan magnet?
2. Bagaimanakah pola medan magnet dari
kawat berarus listrik?
3. Di manakah titik yang memiliki
medan magnet paling kuat pada kawat me lingkar berarus listrik?
ELEKTROMAGNET
Tujuan belajarmu adalah dapat:
menjelaskan cara kerja
elektromagnet dan penerapannya dalam bebera- pa teknologi.
Masih ingatkah kamu cara membuat magnet
menggunakan arus listrik? Di bagian ini kamu akan lebih mendalami
tentang magnet listrik tersebut. Magnet listrik atau
elektromagnet sangat erat hubungannya dengan solenoida.
Medan magnet yang dihasilkan oleh
solenoida berarus listrik tidak terlalu kuat. Agar medan magnet yang
dihasilkan solenoida berarus listrik bertambah kuat, maka di dalamnya
harus dimasukkan inti besi lunak. Besi lunak merupakan besi yang tidak
dapat dibuat menjadi magnet tetap. Solenoida berarus listrik dan
dilengkapi de- ngan besi lunak itulah yang dikenal sebagai
elektromagnet.
1. Faktor
yang Memengaruhi Kekuatan Elektromagnet
Apakah yang memengaruhi besar medan
magnet yang dihasilkan elektromagnet? Sebuah elektromagnet terdiri
atas tiga unsur penting, yaitu jumlah lilitan, kuat arus, dan inti besi.
Makin banyak lilitan dan makin besar
arus listrik yang mengalir, makin besar medan magnet yang dihasilkan.
Selain itu medan magnet yang dihasilkan elektromagnet juga tergantung
pada inti besi yang digunakan. Makin besar (panjang) inti besi yang
berada dalam solenoida, makin besar medan magnet yang dihasilkan
elektromagnet. Jadi kemagnetan sebuah elektromagnet bergantung besar
kuat arus yang mengalir, jumlah lilitan, dan besar inti besi
yang digunakan.
Elektromagnet menghasilkan medan magnet
yang sama dengan medan magnet sebuah magnet batang yang panjang.
Elektromagnet juga mempunyai dua kutub yaitu ujung yang satu merupakan
kutub utara dan ujung kumparan yang lain merupakan kutub selatan.
Dibandingkan magnet biasa, elektromagnet
banyak mempu- nyai keunggulan. Karena itulah elektromagnet banyak
digunakan dalam kehidupan sehari-hari. 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 kebutuhan yang dikehendaki.
d. Letak kutubnya dapat diubah-ubah
dengan cara mengubah arah arus listrik.
Kekuatan elektromagnet akan
bertambah, jika:
a. arus yang melalui
kumparan bertambah,
b. jumlah lilitan
diperbanyak,
c.
memperbesar/memperpanjang inti besi.
Latihan
1. Apakah yang dimaksud elektromagnet?
2. Sebutkan tiga cara memperbesar
medan magnet yang dihasilkan elektromagnet.
2. Kegunaan
Elektromagnet
Beberapa peralatan sehari-hari yang
menggunakan elektromagnet antara lain seperti berikut.
a. Bel
listrik
Bel listrik terdiri atas dua
elektromagnet dengan setiap solenoida dililitkan pada arah yang
berlawanan (perhatikan Gambar11.21). Apabila sakelar ditekan, arus listrik akan mengalir
melalui solenoida. Teras besi akan menjadi magnet dan menarik kepingan
besi lentur dan pengetuk akan memukul bel (lonceng) menghasilkan bunyi.
Tarikan kepingan besi lentur oleh elektromagnet akan me- misahkan titik
sentuh dan sekrup pengatur yang berfungsi sebagai interuptor. Arus
listrik akan putus dan teras besi hilang kemag- netannya.
Kepingan besi lentur akan kembali ke kedudukan semula. Teras besi akan
menjadi magnet dan menarik kepingan besi lentur dan pengetuk akan
memukul bel (lonceng) menghasilkan bunyi kembali. Proses ini
berulang-ulang sangat cepat dan bunyi lonceng terus terdengar.
b. Relai
Relai berfungsi sebagai sakelar untuk
menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang besar pada
rangkaian lain dengan menggunakan arus listrik yang kecil. Ketika
sakelar S ditutup arus listrik kecil mengalir pada kumparan. Teras
besi akan menjadi magnet (elektromagnet) dan menarik kepingan
besi lentur. Titik sentuh C akan tertutup, menyebabkan rangkaian
lain yang mem- bawa arus besar akan tersambung. Apabila sakelar S
dibuka, teras besi hilang kemagnetannya, keping besi lentur kembali ke
kedudukan semula. Titik sentuh C terbuka dan rangkaian listrik lain
terputus.
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 (perhatikan Gambar
11.23). 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 mi- krofon.
d. Katrol
Listrik
Elektromagnet yang besar digunakan
untuk mengangkat sampah logam yang tidak terpakai. Apabila arus
dihidupkan katrol listrik akan menarik sampah besi dan memindahkan ke
tempat yang dikehendaki. Apabila arus listrik dimatikan, sampah besi
akan jatuh. Dengan cara ini sampah yang berupa tembaga, aluminium, dan
seng dapat dipisahkan dengan besi. 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.
Latihan
1. Mengapa menambah jumlah lilitan
dapat menghasilkan kemagnetan yang lebih besar?
2. Bagaimana cara penentuan
elektromagnet?
GAYA LORENTZ
Di depan telah dijelaskan bahwa
kawat berarus listrik menimbulkan medan magnet. Apakah yang terjadi jika kawat
berarus listrik berada dalam medan magnet tetap?
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). Dalam penyelidikan- nya
Lorentz menyimpulkan bahwa besar gaya yang ditimbulkan berbanding
lurus dengan 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. Apabila arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet,
besar gaya Lorentz dirumuskan.
Dengan: F = B
. I . l
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 listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, besar gaya Lorentz bergantung
pada panjang kawat, kuat arus listrik, dan kuat medan magnet. Gaya
Lorentz yang ditimbulkan makin besar, jika panjang kawat, kuat arus
listrik, dan kuat medan magnet makin besar. Kawat panjangnya 2 m berada
tegak lurus dalam medan magnet 20 T.
Jika kuat arus listrik yang mengalir 400 mA, berapakah besar gaya
Lorentz yang dialami kawat?
Penyelesaian:
Diketahui: l = 2 m
B = 20 T
I = 400 mA = 0,4 A
Ditanya: F = … ?
Jawab: F = l . I
. B
= 2 . 0,4 .20
= 16 N
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 membentuk sudut 90 derajat (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). Dalam bentuk tiga dimensi, arah
yang tegak lurus mendekati pembaca diberi simbol. 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.
Latihan !
Sebutkan tiga cara memperbesar gaya
Lorentz yang ditimbulkan kawat berarus dalam medan magnet !
Apabila masih ada materi yang belum kamu
pahami, tanyakan pada gurumu. Setelah paham, maka pelajarilah bab
selanjutnya.
Istilah – istilah penting
interuptor : pemutus
arus.
kutub magnet : kedua ujung
besi (magnet) yang paling kuat daya tariknya.
magnet elementer : bagian
terkecil dari magnet yang masih mempunyai sifat magnet.
motor listrik : alat untuk
mengubah energi listrik menjadi energi gerak.
solenoida : kumparan
yang panjang.
relai : alat
yang bekerja atas dasar penggunaan arus yang kecil untuk menghubungkan
atau memutuskan arus listrik yang besar.
Kerjakan soal-soal berikut di
buku kerjamu
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.
0 komentar:
Posting Komentar