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.Latihan !
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 di- sebut 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. Mag- net 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
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 = l . I . B
= 2 . 0,4 .20
= 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 !
Sebutkan tiga cara memperbesar gaya Lorentz yang ditimbulkan kawat berarus dalam medan magnet !
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar