Teori Dasar Kemagnetan : Konsep Gaya Magnet & Teori Kemagnetan Bumi

 Sobat Aku-Pembelajar, jika hewan mampu men deteksi medan magnet bumi, bagaimana dengan manusia? Apakah kamu dapat merasakan tarikan magnet bumi? Manusia tidak dapat mendeteksi ke beradaan magnet bumi. Manusia membutuhkan bantuan alat seperti kompas, untuk mengetahui arah utara selatan atau keberadaan kutub utara dan kutub selatan magnet bumi. Kita sering menggunakan magnet dalam kehidupan sehari-hari. Tahukah kamu, apa saja jenis magnet yang ada selain magnet bumi dan peralatan apa saja dalam kehidupan sehari-hari yang me manfaatkan magnet?

Perkembangan peradaban manusia tidak terlepas dari penemuan magnet. Mulai dari speaker, telepon, televisi, bel rumah, dan berba gai peralatan yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari banyak meman faatkan magnet sebagai kom ponen utamanya. Akan tetapi tahukah kamu apa yang di maksud dengan magnet? Dari manakah magnet berasal? Dapatkah sifat kemagnetan suatu bahan menghilang? Atau, dapatkah kita membuat magnet? Agar dapat menjawab semua permasalahan tersebut, mari pelajari materi selanjutnya dengan penuh semangat!

1. Konsep Gaya Magnet

Istilah magnet sering kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, bahkan kamu juga sering menggunakan magnet. Menurut kamu apa yang disebut dengan magnet? Kata magnet berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki). Di wilayah tersebut terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu.

Magnet terbuat dari logam seperti besi dan baja. Magnet memiliki berbagai bentuk dan dinamakan sesuai bentuknya, seperti yang bisa kamu lihat pada Gambar 1.

Penentuan kutub magnet batang dapat dilakukan dengan percobaan sederhana. Letakkan magnet batang di atas gabus lalu apungkan di permukaan air, maka ujung magnet yang menunjuk ke arah utara adalah kutub utara magnet, dan ujung magnet yang menunjuk arah selatan adalah kutub selatan magnet, seperti pada Gambar 2.

Tahukah kamu mengapa demikian? Selanjutnya coba kamu dekatkan ujung 2 buah magnet. Ulangi kegiatanmu dengan mendekatkan ujung lain 2 magnet tersebut. Selanjutnya amati apa yang terjadi pada kedua ujung magnet tersebut. Lakukan hal ini berulangulang. Dapatkah kamu membuat kesimpulannya?

Magnet selalu memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub-kutub yang senama bila didekatkan akan saling tolak menolak, sedangkan kutub-kutub yang berbeda nama bila didekatkan akan saling tarik-menarik. Kutub-kutub ini selalu ada pada setiap magnet walaupun magnet tersebut dipotong menjadi potongan magnet kecil. Perhatikan Gambar 3. tentang interaksi dua magnet!

Dari manakah kekuatan magnet berasal? Apa beda gaya magnet dengan gaya listrik? Mari mengingat materi tentang gaya listrik! Gaya listrik berasal dari adanya interaksi antara muatan listrik, sedangkan gaya magnet berasal dari adanya interaksi antara kutub-kutub magnet yang ditimbulkan oleh gerakan muatan listrik (elektron) pada benda.

Pada Gambar 4.a, kutub utara dan kutub selatan partikel elementer magnet pada benda tersebut tersebar secara acak, sehingga benda tidak memiliki sifat magnet. Pada beberapa jenis logam tertentu, seperti besi dan baja, sejumlah magnet elementer magnet dapat disusun berbaris pada arah tertentu hingga benda bersifat sebagai magnet (Gambar 4.b).

a. Sifat Magnet Bahan
Apa yang terjadi jika magnet didekatkan pada logam atau kayu?Pernahkan kamu mengamatinya? Ayo, Lakukan Aktivitas 6.1 untuk menemukan sifat magnet pada beberapa bahan!

Jika kamu cermati hasil kegiatan pada Aktivitas 6.1, dapatkah kamu menentukan sifat interaksi bahan (benda) terhadap magnet? Bagaimanakah kekuatan magnet pada masing-masing benda tersebut? Berdasarkan sifat interaksi bahan terhadap magnet, benda diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu ferromagnetik, diamagnetik, dan paramagnetik. Benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet termasuk pada kelompok benda feromagnetik, misal besi, baja, kobalt, dan nikel. Benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet termasuk pada kelompok benda paramagnetik, misal magnesium, molibdenum, dan lithium. Benda-benda yang tidak ditarik oleh magnet termasuk kelompok benda diamagnetik, misal perak, emas, tembaga, dan bismut.

b. Cara Membuat Magnet
Magnet tidak hanya dapat ditemukan di alam sebagai magnet alami, tetapi ada juga benda yang dapat dibuat menjadi bersifat magnet. Tahukah kamu bagaimana cara membuat magnet? Coba lakukan Aktivitas 6.2 untuk dapat membuat magnet!

Besi dapat dijadikan magnet dengan cara menggosok. Besi digosok dengan arah yang tetap, agar magnet elementer dapat diatur untuk menuju ke satu arah saja. Perhatikan Gambar 7, ujung kutub utara magnet yang digosokkan dari ujung besi B ke A akan mengubah besi menjadi magnet dengan kutub utara pada ujung B dan kutub selatan pada ujung A. Jadi, ujung batang besi yang pertama kali digosok akan memiliki kutub yang sama dengan kutub magnet yang menggosoknya. Sekarang coba pikirkan, bagaimanakah kutub magnet besi jika kutub selatan magnet digosokkan pada besi dengan arah B ke A? Atau jika magnet digosokkan pada besi dengan arah B ke A?

Baja dan besi dapat dijadikan magnet dengan cara menginduksi atau mendekatkannya dengan magnet selama beberapa waktu. Perhatikan Gambar 8, sifat magnet menunjukkan bahwamagnet akan saling tarik menarik jika kutub yang berbeda didekatkan, dan tolak-menolak jika kutub yang sama, sehingga ujung B akan menjadi kutub utara dan ujung A akan menjadi kutubselatan. Jadi, dapat disimpulkan bahwa ujung besi atau baja yang berdekatan dengan kutub magnet batang akan memiliki kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penginduksinya.

Magnet juga dapat dibuat dengan cara meliliti besi atau baja dengan kawat penghantar yang dialiri arus DC. Magnet yang dibuat dengan cara demikian disebut elektromagnet. Mengapa arus DC? Karena arus DC dapat menyamakan arah magnet elementer pada besi atau baja.

Kutub magnet besi atau baja yang terbentuk tergantung pada arah lilitan kawat penghantar. Jika arah arus berlawanan dengan arah jarum jam, maka ujung A besi atau baja tersebut akan menjadi kutub utara dan ujung B akan menjadi kutub selatan. Sebaliknya, jika arah arus searah dengan jarum jam, maka ujung A besi atau baja akan menjadi kutub selatan dan ujung B akan menjadi kutub utara. Perhatikan Gambar 9. dengan pola lilitan tersebut (searah jarum jam), maka ujung A akan menjadi kutub selatan dan ujung B akan menjadi kutub utara.

c. Penerapan Elektromagnet dalam Kehidupan Sehari-hari
Gejala elektromagnet sering digunakan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa penerapan elektromagnet tersebut dapat ditemui pada bel listrik, saklar listrik, dan telepon kabel. Jika di sekitarmu tidak terdapat benda-benda tersebut, tidak perlu risau, cermatilah penjelasan berikut!

(1) Bel listrik
Coba perhatikan bel listrik yang ada di sekitarmu (jika ada). Selidiki cara kerja bel listrik tersebut! Pada saat tombol bel listrik ditekan, rangkaian arus menjadi tertutup dan arus mengalir pada kumparan.Aliran arus listrik pada kumparan ini mengakibatkan besi di dalamnya menjadi elektromagnet yang mampu menggerakkan lengan pemukul untuk me mukul bel sehingga berbunyi.

(2) Saklar
Bagaimana cara menyalakan lampu listrik? Di setiap rumah yang menggunakan aliran listrik, hampir semuanya menggunakan saklar.

Perhatikan Gambar 11a. Saklar berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada rangkaian listrik. Khusus untuk bentuk saklar seperti pada gambar 11b, mulai bekerja ketika saklar membentuk rangkaian tertutup. Lilitan kawat akanberfungsi sebagai elek tromagnet yang menarik ujung besi ke bawah.

Setelah besi tertarik ke bawah, ujung besi lainnya akan menyimpang ke kanan dan mendorong tangkai ke kiri sehingga tangkai kiri dan kanan akan saling bersentuhan untuk mengalirkan arus listrik. Ketika arus mengalir, maka beban (lampu atau alat elektronik lainnya) akan menyala.

(3) Telepon Kabel
Tahukah kamu bahwa telepon kabel juga menggunakan prinsip kemagnetan?

Saat menggunakan telepon, seseorang akan menerima pesan (men dengar) sekaligus mengirim pesan (berbicara). Prinsip kerja telepon pada dasarnya mengubah energi listrik menjadi energi bunyi. Pada saat ada pembicaraan, energi listrik mengalir pada kabel telepon menimbulkan efek elektromagnet yang kekuatannya berubah-ubah sehingga mampu menggetarkan diafragma besi lentur pada speaker telepon. Getaran pada speaker inilah yang akhirnya menggetarkan udara di sekitarnya dan memberikan efek “dengar” bagi telinga kita. Coba ingat kembali materi getaran, gelombang, dan bunyi di kelas VIII semester 2.

d. Cara menghilangkan kemagnetan bahan
Sifat kemagnetan bahan dapat dihilangkan dengan cara memukulmukul (Gambar 19a), memanaskan (Gambar 19b), dan meliliti magnet dengan arus bolak balik atau AC (Gambar 19c). Pada prinsipnya, sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara mengacak arah magnet elementer.

e. Medan Magnet
Pada materi awal, telah dibahas tentang materi medan magnet bumi. Selain bumi, benda magnetik juga dapat menghasilkan medan magnet. Bagaimana cara mendeteksi medan magnet di sekitar benda?
Jika magnet yang kita pelajari pada bab ini berbentuk jarum, batang, dan tapal kuda (U), bagaimana kamu dapat membedakan besar medan magnetnya? Agar memahami konsep medan magnet, coba lakukan kegiatan berikut.

Daerah di sekitar magnet yang dapat mempengaruhi magnet atau benda lain disebut medan magnet. Pola-pola yang dibentuk oleh pasir besi dari Aktivitas 6.3 merupakan bentuk garis gaya magnet yang digunakan untuk menggambarkan medan magnet. Medan magnet terbesar terletak pada ujung-ujung kutub magnet. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya pasir besi yang ditarik oleh ujung-ujung kutub magnet (garis-garis gaya magnetnya sangat rapat). Apakah kamu menemukan pola seperti pada Gambar 15?

f. Induksi Magnet
Konsep induksi magnet ber awal dari tidak terkendalinya putaran jarum kompas yang ada di kapal laut saat petir menyambar.

Bagaimanakah hal tersebut terjadi? Cobalah lakukan kegiatan berikut dengan semangat.

Berdasarkan Aktivitas 6.4, apa yang kamu temukan? Bagaimana hubungan antara medan magnet dan kawat berarus listrik? Kegiatan dan hasil yang kamu temukan sebenarnya sudah dilakukan oleh Hans Christian Oersted (1820) yang menunjukkan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Caranya adalah dengan mengamati pergerakan jarum kompas saat diletakkan di dekat kabel yang dialiri arus listrik. Percobaan ini kemudian dikenal dengan Percobaan Oersted. Arah medan magnet dan arah arus dapat di tunjukkan dengan menggunakan tangan kanan seperti Gambar 18. menunjukkan arus listrik dan B menunjukan medan magnet.

Jika pada kawat lurus, medan magnet terbentuk melingkari arah arus, bagaimana dengan kabel yang dibentuk melingkar dan kumparan? Perhatikan Gambar 19.

Pada kumparan (Gambar 19.a) medan magnet tampak melingkari kabel, tetapi pada kumparan (Gambar 19.b) medan magnetnya seolaholah membentuk kutub utara dan selatan pada ujung-ujungnya, persis seperti pada magnet batang.

2. Teori Kemagnetan Bumi

Masih ingatkah kamu materi tentang bumi yang ada di buku IPA kelas VIII Bab 11? Bumi adalah magnet raksasa. Bumi memiliki kutub utara dan selatan. Kutub utara magnet bumi berada di sekitar kutub selatan bumi, dan kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi. Mengapa demikian? Ketidaktepatan kutub utara dan kutub selatan magnet bumi disebut deklanasi. Selain adanya ketidak tepatan penunjukan arah kutub utara dan kutub selatan magnet bumi, ternyata medan magnet bumi juga membentuk sudut dengan horizontal bumi, atau yang disebut dengan sudut inklinasi.

Medan magnet bumi berfungsi untuk melindungi penduduk bumi dari radiasi kosmik (partikel listrik yang dihasilkan oleh matahari atau benda-benda langit lainnya) yang mengancam kesehatan. Namun, karena adanya medan magnet bumi, partikel listrik tidak dapat masuk ke seluruh permukaan bumi, tetapi hanya akan masuk ke kutub-kutub bumi. Saat menabrak atmosfer bumi, partikel listrik tersebut diionisasi (peristiwa lepasnya elektron dari nukleon) dan membentuk plasma lemah (gas super yang dipanaskan agar elektron ter lepas dari nukleon). Tampilan indah cahaya plasma inilah yang kemudian dikenal sebagai aurora. Tahukah kamu di mana sajakah kita dapat melihat aurora?

Sumber Materi : 

• Buku Elektronik IPA IX Kemdikbud Edisi Revisi 2018