Ujian Praktek SMPN 1 Gabuswetan Tahun Ajaran 2016/2017

Resume : Kemagnetan

Nama   : Cica lihani

Kelas   : IX-9 

Ringkasan  Materi

Beberapa abad sebelum masehi, di kota Magnesia (sekarang Turki), bangsa Yunani menemukan suatu batuan yang dapat menarik benda-benda dari besi. Karena ditemukan di Magnesia, maka batuan tersebut dikenal dengan magnet. Dalam perkembangannya, orang dapat membuat magnet dari besi, baja, atau campuran beberapa logam. Magnet buatan ini banyak dipakai dalam peralatan elektronik seperti telepon, bel listrik dan mikrofon.

1. Benda Magnetik dan Non Magnetik     

Magnet adalah benda yang dapat menarik benda lain dari bahan tertentu. Jadi magnet mempunyai gaya tarik yang dinamakan gaya magnet. Gaya ini termasuk gaya tak sentuh karena dapat bekerja (menarik benda lain) walaupun tidak bersentuhan.

Berdasarkan sifat kemagnetannya, benda dapat dikelompokkan menjadi benda magnetic dan benda non magnetic. Benda magnetic adalah benda yang dapat ditarik oleh  magnet. Yang termasuk benda magnetic antara lain besi, baja, cobalt, dan alnico. Benda-benda ini merupakan logam. Benda  non magnetic adalah benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Yang termasuk benda non magnetic antara lain plastik, kayu, kertas, kaca, mika, alumunium, seng dan karet.

Jadi, benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet adalah benda yang terbuat dari logam, tetapi tidak semua logam dapat ditarik oleh magnet. Oleh karena itu, logam dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu:

a.       Ferromagnetik: logam yang dapat ditarik oleh magnet dengan kuat dan dapat dimagnetkan. Misalnya: besi, baja, nikel, cobalt dan alnico.

b.      Paramagnetik: logam yang dapat ditarik oleh magnet dengan lemah dan tidak dapat dimagnetkan. Misalnya: alumunium dan platina

c.       Diamagnetik adalah logam yang mengalami tolakan dari magnet dan tidak dapat dimagnetkan misalnya: seng, emas dan bismuth.

1. Cara Membuat Magnet

Berdasarkan cara terjadinya, magnet dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu magnet alam dan magnet buatan.

a.       magnet alam adalah magnet yang terjadi karena proses alamiah. Magnet jenis ini berupa batu magnet yang dapat diperoleh di pegunungan magnesia

b.      magnet buatan adalah magnet yang terjadi karena dibuat manusia.

Berdasarkan bentuknya magnet buatan dibedakan menjadi:

a.       magnet batang

b.      magnet silinder

c.       magnet ladam (U)

d.      magnet jarum

Magnet batang                magnet Silinder                 Magnet Ladam (U)                  magnet jarum

Magnet buatan tidak selamanya menjadi magnet. Berdasarkan lamanya menjadi magnet, magnet dibedakan menjadi dua yaitu:

a.       magnet tetap (magnet permanen) adalah suatu benda yang jika sumber magnet dihilangkan, maka sifat kemagnetannya tetap

b.      magnet sementara (magnet remanen) adalah suatu benda yang jika sumber magnet dihilangkan, maka sifat kemagnetannya hilang.

Magnet dapat dibuat dengan tiga cara, yaitu:

a.       membuat magnet dengan cara digosok

 

Gambar diatas adalah sebuah baja yang digosok dengan magnet. Baja tersebut akan menjadi magnet jika arah menggosoknya teratur dalam satu arah. Setelah menjadi magnet, pada ujung terakhir bagian yang digosok menjadi kutub magnet yang berlawanan dengan kutub magnet yang digosokkan.

b.      membuat magnet dengan cara dialiri arus listrik

Gambar diatas adalah sebatang besi atau baja yang dililiti kawat yang dialiri arus listrik searah, baja atau besi tersebut akan menjadi magnet. Magnet yang dibuat dengan cara seperti ini disebut elektromagnet atau magnet listrik.

c.       membuat magnet dengan cara induksi.

Jika sebatang besi didekatkan pada magnet yang kuat, batang besi tersebut akan menjadi magnet. Pembuatan magnet seperti ini disebut dengan membuat magnet dengan cara induksi. Magnet induksi termasuk magnet sementara.

 

1. Kutub Magnet

Setiap magnet mempunyai dua ujung. Kedua ujung tersebut biasa disebut kutub. Salah satu kutubnya selalu mengarah ke utara disebut kutub utara dan kutub yang lainnya mengarah keselatan disebut kutub selatan.

Magnet mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

a.       magnet dapat menarik benda-benda dari bahan magnetik

b.      dalam keadan bebas berputar, setelah berhenti kedua ujung magnet batang atau ujung magnet jarum selalu menunjuk kea rah utara-selatan

c.       tiap magnet mempunyai dua kutub magnet, yaitu kutub utara dan kutub selatan

d.      antar kutub magnet yang senama jika didekatkan akan saling menolak, sedangkan antar kutub magnet yang tidak senama akan saling tarik menarik.

Bila magnet batang dipotong-potong, tiap potongan magnet akan tetap mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Bagian terkecil dari magnet yang masih mempunyai sifat kemagnetan disebut magnet elementer.

Magnet tersusun atas magnet-magnet elementer yang tersusun sejajar. Benda-benda magnetik yang belum atau tidak mempunyai sifat kemagnetan juga tersusun atas magnet-magnet elementer. Namun magnet-magnet elementernya tersusun secara tidak teratur.

                  Besi Magnet                                          Besi bukan magnet

Perhatikan gambar diatas. Pada besi magnet, magnet-magnet elementernya menunjuk arah yang sama. Antar magnet elementer tersebut terdapat gaya tolak-menolak dan gaya tarik menarik. Akan tetapi di bagian ujung magnet hanya terdapat gaya tolak-menolak. Itulah sebabnya mengapa pada ujung-ujung magnet terdapat gaya magnet paling kuat, sedangkan bagian tengahnya lemah.

Memagnetkan besi atau baja pada prinsipnya adalah mengatur letak magnet-magnet elementer agar teratur. Dengan cara menggosok secara teratur dengan salah satu kutub magnet, ujung besi atau baja yang ditinggalkan oleh magnet pada proses menggosok akan menjadi kutub yang tak senama dengan kutub magnet tersebut.

Sifat kemagnetan suatu magnet akan hilang jika dipukul-pukul atau dipanaskan. Hal ini karena kedua proses tersebut menyebabkan partikel-partikel dalam magnet bergetar lebih kuat. Akibatnya keteraturan magnet-magnet elementer dalam magnet tersebut rusak. Rusaknya atau hilangnya keteraturan magnet-magnet elementer inilah yang mengakibatkan sifat kemagnetan suatu magnet hilang.

Magnet akan mempunyai sifat kemagnetan yang tahan lama apabila magnet-magnet elementernya selalu terarah. Oleh sebab itu, magnet permanen harus disimpan dengan diberi besi lunak, dan untuk magnet batang diletakkan pada posisi  saling terbalik.

1. Medan Magnet

Medan magnet adalah daerah atau ruangan disekitar magnet yang masih terpengaruh gaya magnet.gaya magnet terbesar terdapat di sekitar kutub magnet. Medan magnet digambarkan dalam bentuk garis-garis yang menghubungkan kutub utara dan kutub selatan disebut garis gaya magnet. Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan, garis gaya magnet keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Medan magnet kuat ditunjukkan oleh garis gaya magnet yang rapat dan medan magnet lemah ditunjukkan oleh garis gaya magnet yang renggang

Spektrum magnet atau pola garis gaya magnet merupakan gambaran garis gaya magnet yang dapat ditunjukkan oleh serbuk besi.

Arah garis gaya magnet dalam medan magnet

Selanjutnya untuk dua buah magnet batang yang berdekatan, garis-garis gaya magnetnya dapat digambarkan sebagai berikut:

 

A.     KEMAGNETAN BUMI

Dalam keadaan bebas, jarum kompas selalu menunjuk arah utara dan selatan. Kutub utara magnet jarum kompas selalu menunjuk arah utara bumi dan kutub selatan magnet menunjuk arah selatan bumi. Hal ini menunjukkan bahwa ada medan magnet luar yang mempengaruhi jarum kompas. Medan magnet luar tersebut adalah medan magnet yang berasal dari bumi. Hal ini membuktikan bahwa bumi mempunyai sifat kemagnetan.

Bumi seolah-olah memiliki magnet batang yang sangat besar di dalam inti bumi. Medan magnet yang dihasilkan  oleh magnet bumi akan mempengaruhi benda-benda magnetik di permukaan bumi.

Karena letak kutub-kutub magnet bumi tidak tepat berimpit dengan kutub-kutub geografis bumi, arah jarum kompas akan menyimpang dari arah utara-selatan geografis bumi. Sudut yang dibentuk oleh jarum kompas dengan arah utara selatan geografis bumi disebut sudut deklinasi. Besar sudut deklinasi di berbagai tempat di bumi tidak sama, berkisar antara 0⁰ sampai 180⁰. deklinasi positif terjadi apabila kutub utara jarum kompas menyimpang ke timur dan deklinasi negatif terjadi apabila kutub utara jarum kompas menyimpang ke barat.

Selain membentuk sudut dengan arah utara-selatan geografis bumi, jarum kompas juga membentuk sudut dengan garis horizontal. Artinya, jarum kompas tidak sejajar dengan bidang datar dibawahnya. Hal ini menunjukkan bahwagaris-garis gaya magnet bumi tidak sejajar dengan permukaan bumi. Sudut kemiringan yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap garis horizontal disebut inklinasi. Sudut inklinasi dapat diukur dengan lingkaran inklinasi. Di sekitar khatulistiwa sudut inklinasinya 0⁰, dan ke arah kutub bumi sudut inklinasinya makin besar. Garis yang menghubungkan tempat-tempat dibumi yang mempunyai sudut inklinasi 0⁰ disebut aklin. Inklinasi positif terjadi di belahan bumi utara (lintang utara) dan inklinasi negatif terjadi di belahan bumi selatan (lintang selatan)

 

A.     MEDAN MAGNET DISEKITAR ARUS LISTRIK

1.      Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus

Pada abad kesembilan belas (1819) seorang guru besar bangsa Denmark, Hans Christian Oersted (1770-1851), menemukan bahwa disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet. Besarnya gaya magnetik yang dialami magnet bergantung pada kuat arus yang mengalir dan jarak magnet (kutub magnet) terhadap arus. Makin besar arus, makin besar gaya magnetik yang dialami kutub magnet. Makin dekat jarak kutub magnet ke arus, makin besar pula gaya tersebut.

Bentuk garis gaya magnet dari kawat lurus berarus listrik berupa lingkaran-lingkaran yang tidak berpotongan, semuanya berpusat pada kawat. Lingkaran-lingkaran ini lebih rapat di tempat-tempat yang dekat dengan kawat.

Medan magnet merupakan besaran vektor, maka arah medan magnet di sekitar kawat yang berarus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan sebagai berikut: apabila kita menggenggam kawat dengan tangan kanan sedemikian hingga ibu jari menunjukkan arah arus, lipatan keempat jari menunjukkan arah puratan garis gaya magnet.

Cara lain untuk menentukan arah medan magnet yaitu dengan sistem pemutar sekrup kanan. Pada sistem sekrup kanan, maju mundurnya sekrup sebagai arah arus dan putaran sekrup  sebagai arah medan magnet.

2.      Medan Magnet di Sekitar Kumparan yang Diberi Arus Listrik

Kumparan merupakan gulungan kawat penghantar yang terdiri atas beberapa lilitan. Medan magnet yang ditimbulkan oleh kumparan berarus jauh lebih besar daripada yang ditimbulkan oleh sebuah kawat penghantar. Hal ini karena medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah lilitan pada kumparan diperkuat oleh lilitan yang lain. Sehingga  dengan menambah jumlah lilitan pada kumparan akan dihasilkan kemagnetan yang lebih besar. Selain itu, kemagnetan kumparan juga dapat diperbesar dengan cara memberi inti besi lunak dan memperbesar kuat arus yang mengalir.

Medan magnet pada setiap kawat melingkar akan menghasilkan pola medan magnet pada ujung-ujung kumparan yang sama dengan medan magnet yang dihasilkan magnet batang. Untuk mengetahui kutub utara dan kutub selatan dapat dipakai kaidah tangan kanan sebagai berikut: apabila keempat ibu jari menggenggam kumparan sehingga searah dengan arus listrik, ibu jari menunjukkan kutub utara magnet.

3.      Elektromagnet

Elektromagnet atau magnet listrik adalah susunan kumparan panjang dengan inti besi lunak dan dialiri arus listrik. Besi lunak merupakan besi yang sifat kemagnetannya sementara, medan magnet yang dihasilkan elektromagnet jauh lebih kuat dibandingkan dengan kumparan yang tidak diberi inti besi lunak. Untuk menghasilkan medan magnet yang lebih kuat pada elektromagnet caranya dengan memperbanyak jumlah lilitan kumparan dan memperbesar kuat arus. Jika dibandingkan dengan magnet tetap, elektromagnet mempunyai keunggulan-keunggulan, antara lain:

a.       kemagnetannya bersifat sementara

b.      mudah penyimpanannya

c.       dapat diperoleh kemagnetan yang jauh lebih besar

d.      besar kemagnetannya mudah diatur sesuai keperluan

e.       mudah dibuat dalam berbagai bentuk.

Elektromagnet merupakan komponen yang sangat penting dalam pembuatan alat-alat  seperti bel listrik, relay, dan telepon

a.       Bel Listrik

Elektromagnet dalam bel listrik berupa inti besi yang berbentuk U. Inti besi tersebut dililiti kumparan dengan arah lilitan yang berbeda. Hal ini dilakukan dengan maksud agar diperoleh kutub magnet yang berbeda jika kumparan tersebut dialiri arus listrik

b.      Relay

Relay adalah alat yang dapat menghubungkan atau memutus arus listrik besar menggunakan arus listrik kecil. Bagian utama relay adalah elektromagnet dan kontak. Relay banyak digunakan sebagai kontak starter mobil

c.       Telepon

Pesawat telepon terdiri atas dua bagian utama, yaitu mikrofon (pesawat pengirim) dan telepon (pesawat penerima). Mikrofon terdiri atas diafragma alumunium, kotak karbon, dan butir-butir karbon. Adapun telepon terdiri atas diafragma besi, magnet permanen dan elektromagnet.

4.      Gaya pada Penghantar Berarus Listrik dalam Medan Magnet

Percobaan Oersted menunjukkan bahwa disekitar penghantar berarus listrik terdapat medan magnet. Dengan demikian, jika penghantar berarus listrik diletakkan dalam medan magnet akan terjadi interaksi antara medan magnet dan arus listrik. Interaksi tersebut menghasilkan sebuah gaya, gejala terjadinya gaya pada kawat berarus listrik didalam medan magnet tersebut pertama kali ditemukan oleh Lorentz dan disebut dengan gaya Lorentz.

Arah gaya Lorentz selalu tegak lurus terhadap arah medan magnet dan arah arus listrik. Adapun arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan terbuka sebagai berikut: keempat jari yang dirapatkan menunjukkan arah medan magnet, ibu jari menunjukkan arah arus listrik, ibu jari menunjukkan arah arus listrik, maka arah terangkatnya telapak tangan menunjukkan arah gaya Lorentz..

Besarnya gaya Lorentz ditentukan oleh panjang penghantar, kuat arus dan kuat medan magnet. Secara matematis dapat dituliskan dengan rumus:

F_L =  B . I .l

Dimana:

F_L = Gaya Lorentz (N)

B   = medan magnet (T)

I     = Kuat arus dalam kawat (A)

l     = panjang kawat (m)

Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan perubahan energi listrik menjadi energi gerak antara lain motor listrik dan alat pengukur listrik.

a.       motor listrik

Motor listrik adalah suatu alat yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Bagian  motor listrik adalah sebagai berikut:

-         rotor, berupa kumparan yang dapat berputar pada sumbunya

-         komutator (cincin belah), merupakan bagian ujung rotor (bagian yang berputar)

-         sikat, bagian yang menempel pada komutator dan terhubung dengan sumber arus.

-         Magnet tetap, sebagai sumber medan magnet

-         Kumparan

Prinsip kerja motor listrik sesuai dengan gaya lorentz. Jika arus listrik dialirkan pada kumparan yang berada di dalam medan magnet, kumparan akan berputar karena berinteraksi dengan magnet.

b.      alat pengukur listrik

Alat ukur listrik (voltmeter, amperemeter, dan ohmmeter) terdiri atas magnet tetap, kumparan, inti besi lunak, jarum penunjuk, dan pegas penahan. Kumparan kawat penghantar halus dengan banyak lilitan dipasang antara kutub-kutub magnet U yang kuat. Diantara kutub-kutub tersebut dipasang sebuah inti besi lunak yang berfungsi untuk menarik garis-garis medan agar lebih banyak di dekat kumparan dengan arah menuju ke sumbu putaran. Inti besi ini tidak bergerak , sedangkan lilitan kumparan dapat berputar bersama jarum penunjuk saat arus mengalir. Makin besar arus, makin besar pula gaya Lorentz sehingga simpangan jarum juga semakin jauh.

Sumber : budi-sriyanto.blogspo.com