Kemagnetan

Standar Kompetensi

4. Memahami konsep kemagnetan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar

4.1 Menyelidiki gejala kemagnetan dan cara membuat magnet

4.2 Mendeskripsikan pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi

4.3 Menerapkan konsep induksi elektromagnetik untuk menjelaskan prinsip kerja beberapa alat yang memanfaatkan prinsip induksi elektromagnetik

Peta Konsep

Peta Konsep

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

Magnet Elektromagnetik

untuk membuat magnet secara elektromagnetik perhatikan video berikut…

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.

Medan Magnet

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.

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:

1. Sifat kemagnetannya dapat diperbesar dengan cara memperbanyak jumlah liitan atau memperbesar arus listri
2. Sifat kemagnetannya dapat dihilangkan dengan cara memutus arus listrik, dan dapat ditimbulkan kembali dengan cara meyambung arus listrik
3. 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 LORENTZ

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)

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.

Daftar Pustaka

Sukis Wariyono. 2008. Mari Belajar Ilmu Alam Sekitar 3: Panduan Belajar IPA Terpadu untuk Kelas IX SMP/ MTs. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional

Dewi Ganawati. 2008. Pembelajaran Ilmu Pengetahuan Alam: Terpadu dan Kontekstual IX untuk SMP/ MTs. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Elektromagnet

Elektromagnet adalah prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus listrik. Aplikasi praktisnya kita temukan pada motor listrik, speaker, relay dsb. Sebatang kawat yang diberikan listrik DC arahnya meninggalkan kita (tanda silang), maka disekeliling kawat timbul garis gaya magnet melingkar, lihat gambar 1. Sedangkan gambar visual garis gaya magnet didapatkan dari serbuk besi yang ditaburkan disekeliling kawat beraliran listrik, seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya “prinsip kemagnetan”.


Gambar 1. Prinsip elektromagnetik.

Sebatang kawat pada posisi vertikal diberikan arus listrik DC searah panah, maka arus menuju keatas arah pandang (tanda titik). Garis gaya magnet yang membentuk selubung berlapis lapis terbentuk sepanjang kawat. Garis gaya magnet ini tidak tampak oleh mata kita, cara melihatnya dengan serbuk halus besi atau kompas yang didekatkan dengan kawat penghantar tsb. Kompas menunjukkan bahwa arah garis gaya sekitar kawat melingkar. Arah medan magnet disekitar penghantar sesuai arah putaran sekrup (James Clerk Maxwell, 1831-1879). arah arus kedepan (meninggalkan kita) maka arah medan magnet searah putaran sekrup kekanan. Sedangkan bila arah arus kebelakang (menuju kita) maka arah medan magnet adalah kekiri.

Gambar 2. Garis magnet membentuk selubung seputar kawat berarus.

Gambar 3. Prinsip putaran sekrup

Aturan sekrup mirip dengan hukum tangan kanan yang menggenggam, dimana arah ibu jari menyatakan arah arus listrik mengalir pada kawat. Maka keempat arah jari menyatakan arah dari garis gaya elektromagnet yang ditimbulkan.

Arah aliran arus listrik DC pada kawat penghantar menentukan arah garis gaya elektromagnet. Arah arus listrik DC menuju kita (tanda titik pada penampang kawat), arah garis gaya elektromagnet melingkar berlawanan arah jarum jam. Ketika arah arus listrik DC meninggalkan kita (tanda silang penampang kawat), garis gaya elektromagnet yang ditimbulkan melingkar searah dengan jarum jam (sesuai dengan model mengencangkan sekrup). Makin besar intensitas arus yang mengalir semakin kuat medan elektro-magnet yang mengelilingi sepanjang kawat tersebut.

Gambar 4. Elektromagnetik sekeliling kawat.

Elektromagnet pada Belitan Kawat

Jika sebuah kawat penghantar berbentuk bulat dialiri arus listrik I sesuai arah panah, maka disekeliling kawat timbul garis gaya magnet yang arahnya secara gabungan membentuk kutub utara dan kutub selatan. Makin besar arus listrik yang melewati kawat, maka akan semakin kuat medan elektromagnetik yang ditimbulkannya.

Gambar 5. Kawat melingkar berarus membentuk kutub magnet

Jika beberapa belitan kawat digulungkan membentuk sebuah coil atau lilitan, dan kemudian dipotong secara melintang maka arah arus ada dua jenis. Kawat bagian atas bertanda silang (meninggalkan kita) dan kawat bagian bawah bertanda titik (menuju kita).

Gambar 6. Belitan kawat membentuk kutub magnet.

Hukum Tangan Kanan

Hukum tangan kanan untuk menjelas kan terbentuknya garis gaya elektromagnet pada sebuah gulungan atau coil dapat dilihat pada gambar 7. Dimana sebuah
gulungan kawat coil dialiri arus listrik, maka arah arusnya ditunjukkan sesuai dengan empat jari tangan kanan, sedangkan kutub magnet yang dihasilkan ditunjukkan dengan ibu jari untuk arah kutub utara dan kutub selatan arah lainnya.

Gambar 7. Hukum tangan kanan.

Untuk menguatkan medan magnet yang dihasilkan pada gulungan dipasangkan inti besi dari bahan ferromagnet, sehingga garis gaya elektromagnet menyatu. Aplikasinya dipakai pada coil kontaktor atau relay.

Semoga bermanfaat,

Sumber: http://www.dunia-listrik.blogspot.com

Soal Kemagnetan:

1. Di bawah ini merupakan bahan-bahan yang sering kita temukan sehari-hari.

1.      Aluminium            4. Baja

2.      Besi                       5. Kaca

3.      Kayu

Yang termasuk golongan ferromagnetik adalah ….

A.    3 dan 5

B.     2 dan 4

C.     1 dan 3

D.    1 dan 2

2. Seorang siswa menggosokkan sebuah magnet KL dengan batang batang besi dengan arah seperti pada gambar berikut :

Jenis kutub magnet L yang digosokkan dan kutub magnet besi P dan Q yang dihasilkan dalam percobaan dicatat dalam tabel berikut :

Perc. ke	Kutub L	Ujung P	Ujung Q
(1)	K. utara	K. selatan	K. utara
(2)	K. selatan	K. utara	K. utara
(3)	K. utara	K. utara	K. selatan
(4)	K. selatan	K. selatan	K. utara

Hasil yang benar dilakukan pada percobaan ke ….

A.    (1) dan (2)            

B.     (1) dan (3)

C.     (2) dan (4)

D.    (3) dan (4)

3. Seseorang membuat magnet dengan cara induksi sebagai berikut :

Paku besi YZ didekatkan dengan magnet batang , kemudian paku besi PQ didekatkan pada paku YZ.  Jenis kutub magnet yang dihasilkan oleh ujung ujung paku adalah....

	Kutub Utara	Kutub Selatan
A.	ujung Z	ujung P
B.	ujung Y	ujung P
C.	ujung Y	ujung Q
D.	ujung Z	ujung Q

4. Sudut yang dibentuk oleh kutub selatan-utara jarum kompas terhadap arah utara dan selatan bumi merupakan sudut ….

A.    siku-siku

B.     deklinasi

C.     inklinasi

D.    sejajar

5. Kompas yang diletakkan di bawah kawat berarus listrik yang mengalir dari utara ke selatan , maka kutub utara jarum kompas akan menyimpang ke ….

A.    atas

B.     barat

C.     timur

D.    bawah

6. Medan magnet pada kawat penghantar berarus listrik berikut ini yang benar adalah …. 
7. Letak kutub utara dan kutub selatan pada elektromagnet berikut ini yang tidak benar adalah ….