Jumat, 21 Januari 2011

makalah fisika "kemagnetan"

KEMAGNETAN



Horizontal Scroll: 1) PENGERTIAN MAGNET
 

     

Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnet merupakan benda yang dapat menarik benda yang terbuat dari besi, baja, nikel, dan kobalt. Secara umum magnet adalah barang logam yang dapat menarik  logam lain. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan. Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla, yang mempengaruhi satu meter persegi.


Horizontal Scroll:  2) BAHAN MAGNET           



Berdasarkan kemagnetannya, benda digolongkan menjadi:
a)      Bahan magnetik (ferromagnetik), yaitu bahan yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh besi dan baja
Magnet didefenisikan sebagai bahan feromagnetik dengan daerah magnetik terarah sama sehingga menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Bahan feromagnetik adalah bahan yang mempunyai sifat kemagnetan dengan nilai suseptibilitas positif yang sangat tinggi. Susebtibilitas adalah perbandingan nilai kemagnetan dengan kuat medan magnet yang dihasilkan

b)   paramagnetik, yaitu bahan yang ditarik lemah oleh magnet. Contoh aluminium               dan kayu
c)   diamagnetik, yaitu bahan yang ditolak oleh magnet. Contoh emas bismut dan merkuri
Bahan‑bahan magnetik dapat digolongkan lagi menjadi magnet keras dari magnet lunak. Bahan magnet keras adalah bahan yang sukar dijadikan magnet, tetapi setelah menjadi magnet akan menyimpan kemagnetannya dalam waktu yang lama. Contoh: baja, alkomak, dan kobalt. Bahan magnet lunak adalah bahan yang mudah di­jadikan magnet, namun tidak mampu menyimpan kemagnetannya dalam waktu yang lama, misalnya besi.



Horizontal Scroll: 3) TEORI MAGNET
 



Bila kita memiliki magnet yang besar, kemudian kita potong menjadi dua, apakah potongannya juga merupakan magnet?
Bagaimana kalau kita potong terus hingga tidak dapat dipotong kembali?
Apakah masih magnet?
Sebuah magnet yang besar tersusun dari magnet yang kecil yang kita sebut magnet elementer.Karena magnet elementer adalah magnet yang paling kecil yang berupa atom, maka:

 

Setiap benda tersusun dari magnet elementer
Pada sebuah magnet, magnet-magnet elementernya tersusun rapi dan searah. Sehingga menimbulkan kutub-kutub magnet
Pada besi bukan magnet, magnet-magnet elementernya tersusun dengan arah yang berlainan. Sehingga tidak menimbulkan kutub magnet.








Horizontal Scroll: 4) JENIS - JENIS MAGNET
 





a)      Magnet tetap
Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet (berelektromagnetik).
Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada:


·         Neodymium Magnets,

merupakan magnet tetap yang paling kuat.
Magnet neodymium (juga dikenal sebagai NdFeB, NIB, atau magnet Neo),
merupakan sejenis magnet langka-bumi, terbuat dari campuran logam neodymium, besi, dan boron yang membentuk struktur kristal Nd2Fe14B tetragonal.
·         Samarium-Cobalt Magnets
J-kobalt magnet samarium, salah satu dari dua jenis magnet bumi yang langka , merupakan magnet permanen yang kuat yang terbuat dari paduan samarium dan kobalt . Telah dikembangkan pada awal tahun 1970. Memiliki temperatur yang lebih tinggi dari magnet Neodimium.
·         Ceramic Magnets
·         Plastic Magnets
·         Alnico Magnets

b) Magnet tidak tetap

Magnet tidak tetap (remanen) tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet tidak tetap adalah elektromagnet.

c) Magnet buatan

Magnet buatan meliputi hampir seluruh magnet yang ada sekarang ini.



Horizontal Scroll: 5) BAGIAN – BAGIAN MAGNET



Kutub magnet : bagian ujung magnet yang memiliki gaya magnet paling kuat
Sumbu magnet: garis yang menghubungkan kedua kutub magnet
Horizontal Scroll: 6) KUTUB MAGNET
     
     


      Ujung  magnet  yang  memiliki gaya  tarik  paling  kuat  itulah  yang  disebut  kutub magnet. Setiap  magnet  memiliki  dua  kutub,  yaitu  kutub  utara  dan kutub selatan.
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. Kutub-kutub magnet adalah bagian Bumi yang dibentuk oleh besi cair dalam inti Bumi. Letak dan arahnya berbeda dengan kutub geografis yang merupakan sumbu putaran Bumi.





Horizontal Scroll: 7) GARIS GAYA MAGNET DAN MEDAN MAGNET
 







Jika di sekitar magnet batang diletakkan benda-benda magnetik, 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 pengaruh 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
Pada dua kutub magnet yang sejenis, garis-garis gaya magnet yang  keluar  dari  kutub utara  masing-masing  cenderung  saling menolak. 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.
Berkaitan dengan pola garis gaya magnet dapat dinyatakan sebagai berikut.
  1. Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan.
  2. Garis-garis gaya magnet didefinisikan keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.
  3. Medan magnet kuat ditunjukkan oleh raris-garis gaya rapat dan medan magnet lemah ditun.jukkan oleh garis-garis gara renggang.


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.
Gaya tarik magnet banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Gaya tarik magnet digunakan pada berbagai macam alat, mulai dari alat yang sederhana hingga alat yang rumit.
Magnet digunakan pada alat-alat berikut.
a. Ujung gunting untuk memudahkan mengambil jarum jahit.
b. Bel listrik untuk menggerakkan pemukul lonceng.
c. Papan catur agar buah catur tidak mudah terguling.
d. Kompas sebagai penunjuk arah utara-selatan.
e. Dinamo sepeda dan generator untuk membangkitkan tenaga listrik.
f. Alat untuk mengangkut benda-benda dari besi.
Medan magnet bumi

Medan magnet terbasar bumi ada di kutub  magnet utara dan selatan. Garis gaya dari satu kutub ke kutub lainnya menunujukkan seakan akan bumi merupakan magnet batang. Medan magnet bumi menghasilkan sebentuk tetesan air raksasa yang disebut magnetosfer. Magnetosfer melindungi kita dari partikel berenergi tinggi yang mengalir konstan dari matahari, disebut angin matahari. Beberapa partikel matahari berenergi tinggi mencapai magnetosfer di dekat kutub dan menghasilkan cahaya bepijar di langit yang di sebut aurora.




Horizontal Scroll: 8) BENTUK BENTUK MAGNET
 

     


      Magnet dibedakan menjadi dua macam berdasarkan cara terbentuknya. Magnet tersebut yaitu magnet alam dan magnet buatan. Magnet alam terjadi secara alami, contohnya magnet bumi.
Magnet buatan merupakan magnet yang sengaja dibuat. Ada beberapa bentuk magnet buatan, misalnya
·         magnet batang,
·         tabung (silinder),
·         jarum, huruf U, dan
·         magnet berbentuk ladam (tapal kuda).










Horizontal Scroll: 9) BUMI SEBAGAI MAGNET
 



     
      Bumi yang kita tinggali memiliki sifat-sifat kemagnetan,Sehingga bumi dapat kita sebut sebagai magnet.Bagaimanakah bentuk magnet bumi?
Kita bayangkan seandainya magnet Bumi berbentuk batang
Ternyata posisi kutub-kutub magnet Bumi tidak pas dengan posisi kutub-kutub geografi Bumi



Sudut deklinasi

Karena kutub magnet Bumi tidak sama dengan kutub Bumi, maka kedua kutub tersebut membentuk sebuah sudut, yaitu sudut deklinasi.
Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk antara arah utara kompas dengan arah utara Bumi
















Sudut deklinasi
 
.
Sudut inklinasi

Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh garis gaya magnet Bumi dengan arah horisontal Bumi. Besar inklinasi di setiap tempat tidak sama.


     

Horizontal Scroll: 10) GEJALA KEMAGNETAN 




Sekelompok atom bergabung sedemikian hingga medan magnetnya memiliki arah yang sama. Daerah yang ditempati atom-atom  yang medan magnetnya berarah sama disebut magnet elementer. Untuk benda yang tidak bersifat magnet, magnet elementernya tersusun secara acak ( arahnya ke segala penjuru ). Karena magner elementernya mengerjakan gaya magnet kea rah yang berbeda beda, sifat magnetnya saling saling meniadakan. Akibatnya banda tersebut tidak menghasilkan gaya magnet.


Sedangkan benda-benda yang bersifat magnet memiliki megnet megnet elementer yang menunjuk ke satu arah.






Horizontal Scroll: 11) CARA MEMBUAT MAGNET
 

     


Benda-benda magnetik yang bukan magnet dapat dijadikan magnet.  Benda  itu  ada yang mudah  dan  ada  yang  sulit  dijadikan magnet.Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Prinsip membuat magnet adalah mengubah susunan magnet elementer yang tidak beraturan menjadi searah dan teratur. Ada tiga cara menyusun magnet elementer (membuat magnet), yaitu, Di induksi dengan magnet, digosok dengan magnet, dan dengan menggunakan arus listrik DC

a. Di induksi dengan magnet
Pembuatan magnet secara induksi sangat mudah dilakukan. Akan tetapi, sifat kemagnetan hasil induksi ini bersifat sementara. Caranya dengan menempelkan benda-benda yang terbuat dari logam (besi atau baja) dengan magnet. Benda yang terbuat dari logam ini akan menjadi bersifat magnet. Namun, jika magnet dilepaskan, sifat kemagnetan benda tersebut juga akan hilang.

b. , digosok dengan magnet
Magnet yang digosokkan ke suatu batang besi atau baja dapat menyebabkan batang besi atau baja mempunyai sifat kemagnetan. Semakin lama waktu penggosokan, semakin lama pula sifat kemagnetan bertahan di dalam batang besi atau baja tersebut.

c. dialiri arus listrik DC
Magnet dapat dibuat dengan cara mengalirkan arus listrik searah ke dalam suatu penghantar. Magnet yang ditimbulkan disebut elektromagnet. Elektromagnet pertama kali ditemukan oleh Hans Christian Oersted pada tahun 1819. Elektromagnet bersifat sementara. Artinya, jika arus listrik diputus, sifat magnet itu akan hilang. Kita dapat membuat elektromagnet mempunyai kekuatan lebih besar dengan menambah jumlah baterai dan menambah jumlah lilitan.


Horizontal Scroll: 12) Menghilangkan sifat kemagnetan
 



Cara menghilangkan sifat kemagnetan antara lain:
a)      Dibakar.
b)      Dibanting-banting.
c)      Dipukul-pukul.
d)     Magnet diletakkan pada solenoida(kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat) dan dialiri arus listrik bolak-balik (AC).


Horizontal Scroll: 13) Gaya Lorentz
 


Text Box:  

Kaidah tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B 
















Gaya Lorentz adalah gaya (dalam bidang fisika) yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet, B, seperti yang terlihat dalam rumus berikut:
\mathbf{F} = q (\mathbf{v} \times \mathbf{B})
di mana
F adalah gaya (dalam satuan/unit newton (N) )
B adalah medan magnet (dalam unit tesla (T) )
q adalah muatan listrik (dalam satuan coulomb (C) )
v adalah arah kecepatan muatan (dalam unit meter per detik ( m/s) )
× adalah perkalian silang dari operasi vektor.
Untuk gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh arus listrik, I, dalam suatu medan magnet (B), rumusnya akan terlihat sebagai berikut (lihat arah gaya dalam kaidah tangan kanan):
\mathbf{F} = \mathbf{L} I \times \mathbf{B} \,
di mana
F = gaya yang diukur dalam unit satuan newton (N)
I = arus listrik dalam ampere (A)
B = medan magnet dalam satuan tesla (T)
\times= perkalian silang vektor,
L = panjang kawat listrik yang dialiri listrik dalam satuan meter. (m)

Cara Meperbesar Gaya Lorentz :
gaya lorentz dapat di perbesar dengan 3 cara, yaitu:
      1. Memperkuat magnet
      2. Memperbesar kuat arus
      3. Memperpanjang kawat penghantar

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)
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.
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.




Horizontal Scroll: 14) ELEKTROMAGNET
 





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 dengan besi lunak itulah yang dikenal sebagai elektromagnet.
Faktor  yang  Memengaruhi  Kekuatan  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 mempunyai  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.
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. 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.
b.   Relai
Relai berfungsi sebagai sakelar untuk menghubungkan atau memutuskan  arus  listrik yang  besar  pada  rangkaian  lain  dengan menggunakan arus listrik yang kecil.
c.    Telepon
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.
KESIMPULAN

Magnet merupakan benda yang dapat menarik benda yang terbuat dari besi, baja, nikel, dan kobalt. Satuan intensitas magnet menurut Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla, yang mempengaruhi satu meter persegi.

1. Bahan Magnetik dan Nonmagnetik
Berdasarkan kemagnetannya, bahan‑bahan di­bedakan menjadi sebagai berikut.
  1. Bahan magnetik yang disebut juga ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat ditarik oleh magnet dengan cukup kuat.
  2. Bahan nonmagnetic.
2. Sifat Kemagnetan
Beberapa sifat kemagnetan yang dapat diamati:
  1. Magnet memiliki dua buah kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub utara selalu menunjuk ke arah utara Bumi, sedangkan kutub selatan selalu menunjuk ke arah selatan Bumi.
  2. Kutub‑kutub senama (sejenis) akan tolak-menolak dan kutub‑kutub yang tidak senama (tidak sejenis) akan tarik‑menarik.
3. Teori Kemagnetan
Menurut teori kemagnetan,
  1. sebuah bahan magnet tersusun dari se­jumlah besar magnet‑magnet kecil yang dinamakan magnet elementer
  2. pada magnet, magnet elementer tersusun secara teratur, sedangkan pada bahan non­magnetik, magnet elementer tersusun se­cara acak;
  3. prinsip membuat magnet adalah menjadikan magnet elementer yang tadinya tidak teratur menjadi teratur dan searah;
  4. pada bahan magnet lunak, magnet elementer mudah "diputar" sehingga bahan‑bahan tersebut mudah dijadikan magnet;
  5. pada bahan magnet keras, magnet elemen­ter sukar "diputar" sehingga bahan ini sukar dijadikan magnet;
  6. bila magnet permanen dipotong, masing-masing potongan akan tetap mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Dari cara membuat magnet, dapat disimpulkan bahwa :
1. Magnet hanya menarik benda-benda tertentu, yaitu benda yang terbuat dari logam.
2. Apabila magnet didekatkan pada benda yang terbuat dari logam, akan timbul gaya gerak sehingga benda tersebut tertarik menuju magnet atau tertolak menjauhi magnet.
3. Apabila antara benda logam dengan magnet terdapat penghalang, pengaruh gaya magnet dipengaruhi oleh ketebalan penghalang, jarak antara benda logam dengan magnet, dan jenis benda penghalang.

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.








Daftar Pustaka


Azmiyawati, Choiril dkk, 2008, IPA Salingtemas Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, hal. 88 – 93.
Elok S., Wahono W., Dwi S. mari belajar IPA untuk SMP/MTs kelas IX
Buku IPA Erlangga
Buku IPA Tiga Serangkai
Gut Windarsih,. Rinawan Abadi,. Buku PR IPA Terpadu untuk SMP/MTs
id.wikipedia.org/wiki/Magnet
www.magnet-id.com
www.magnet-uri.sourceforge.net
www.artikel.magnet-id.com









1 komentar: