Teori dasar Kemagnetan

Perkembangan peradaban manusia tidak terlepas dari penemuan magnet. Mulai dari speaker, telepon, televisi, bel rumah, dan berbagai peralatan yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari memanfaatkan sebagai komponen utamanya. 

1. Konsep Gaya 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). 

Magnet terbuat dari logam seperti besi dan baja. Magnet memiliki berbagai bentuk dan dinamakan sesuai bentuknya

Gambar 1 Magnet U dan Magnet Batang

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

Gambar 2 Kutub-kutub Magnet Tidak Senama Tarik Menarik, (b) Kutub-kutub Magnet Senama Tolak-menolak

Gaya magnet berasal dari adanya interaksi antara kutub-kutub magnet yang ditimbulkan oleh gerakan muatan listrik (elektron) pada benda.

Gambar 3  Magnet Elementer Penyusun Magnet, (a) Magnet Elementer Tersebar

Acak, (b) Magnet Elementer Tersusun pada Arah Tertentu

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 apabila diinduksi dapat disusun berbaris pada arah tertentu sehingga benda bersifat sebagai magnet

a. Sifat Bahan Magnet

Berdasarkan sifat interaksi bahan terhadap magnet, benda diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu

1. Feromagnetik

    Benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet.

    Misal : besi, baja, kobalt, dan nikel.

2. Paramagnetik

    Benda-benda yang ditarik lemah

    Misal : magnesium, molibdenum, dan lithium. 

3. Diamagnetik

    Benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet 

    Misal : perak, emas, tembaga, dan bismut.

b. Cara Membuat Magnet

1. Digosok

Besi dapat dijadikan magnet dengan cara menggosok. Besi digosok dengan arah yang tetap, agar magnet elementer dapat diatur untuk menuju ke satu arah saja. 

Gambar 4  Menggosok Magnet

Perhatikan Gambar 4, ujung kutub selatan magnet yang digosokkan dari ujung besi B ke A akan mengubah besi menjadi magnet dengan kutub selatan pada ujung B dan kutub utara pada ujung A. Jadi, ujung batang besi yang pertama kali digosok akan memiliki kutub yang sama dengan kutub magnet yang menggosoknya.

2. Induksi

Baja dan besi dapat dijadikan magnet dengan cara menginduksi atau mendekatkannya dengan magnet selama beberapa waktu.

Gambar 5  Induksi Magnet

Perhatikan Gambar 5, sifat magnet menunjukkan bahwa magnet akan tarik menarik jika kutub yang berbeda didekatkan, dan tolak menolak jika kutub yang sama didekatkan, sehingga ujung B akan menjadi kutub utara dan ujung A akan menjadi kutub selatan. Jadi, dapat disimpulkan bahwa ujung besi atau baja yang berdekatan dengan kutub magnet batang akan memiliki kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penginduksinya.

3. Dialiri Arus Listrik

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 6, dengan pola lilitan tersebut, maka ujung A akan

menjadi kutub selatan dan ujung B akan menjadi kutub utara.

Gambar 6  Elektromagnet

c. Penerapan Elektromagnet dalam kehidupan Sehari-hari

1) Bel Listrik sederhana

Pada saat tombol bel listrik ditekan, rangkaian arus menjadi tertutup dan arus mengalir pada kumparan. Aliran arus listrik pada kumparan ini mengakibatkan besi didalamnya menjadi elektromagnet yang mampu menggerakkan lengan pemukul untuk memukul bel sehingga berbunyi. Pada saat pemukul mengenai bel, aliran listrik terputus, sehingga sifat elektromagnet besi menjadi hilang. Akibatnya pemukul kembali ke tempat semula. Demikian seterusnya sehingga bel berdering.

Gambar 7 (a) Skema Rangkaian Bel Listrik, (b) Bel Listrik

2) Sakelar

Sakelar berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada rangkaian listrik. Khusus untuk bentuk sakelar seperti pada Gambar 8b mulai bekerja ketika sakelar membentuk rangkaian tertutup. Lilitan kawat akan berfungsi sebagai elektromagnet 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.

Gambar 8  (a) Diagram Sakelar Elektromagnetik, (b) Sakelar Elektromagnetik

3) Telepon kabel

Prinsip kerja telepon pada dasarnya mengubah energi listrik menjadi energi bunyi. Pada saat ada pembicaraan, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian telepon berubah-ubah, sehingga menimbulkan efek elektromagnet yang kekuatannya berubah-ubah dan 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.

d. Cara Menghilangkan Kemagnetan Bahan

Sifat kemagnetan bahan dapat dihilangkan dengan cara:

1) memukul-mukul

2) memanaskan

3) meliliti

Pada prinsipnya, sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara mengacak arah magnet elementernya.

Gambar 9   (a) Memukul; (b)Memanaskan; dan (c) Meliliti Magnet dengan Arus AC

e. Medan Magnet

Daerah di sekitar magnet yang dapat memengaruhi magnet atau benda feromagnetik disebut medan magnet.

Gambar 10  Pola Medan Magnet Batang

Pola-pola yang dibentuk oleh pasir besi dari Gambar 10 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).