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 BAHANKita 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.
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 BAHANKita 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.
2. Setelah dalam keadaan
seimbang, dekati kutub magnet dengan kutub sejenis magnet yang lain.
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?
4. Tentukan letak kutub
utara dan selatan
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
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.
kemagnetan : gejala fisika pada bahan yang memiliki kemampuan
menimbulkan medan magnet.
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.
5. Ke manakah arah
medan magnet, bila arah gaya Lorentz dan
arah arus ditun- jukkan
Komentar
Posting Komentar