Kemagnetan.
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.
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 disebut
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. Magnet 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
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 = B x I x l
= 20 x 0,4 x 2
= 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 !
1. Sebutkan tiga cara memperbesar gaya Lorentz yang ditimbulkan kawat berarus dalam medan magnet !
2. Berdasarkan gambar berikut, tentukan besarnya gaya Lorentz. (I = 4 A, B = 8 T, l = 10 m)
3. Tentukan arah gaya Lorentz gambar berikut.
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?
sumber: IPA terpadu untuk kelas IX SMP/MTs.
