medan magnet bumi

5/27/2018 medan magnet bumi

1/11

Earth's Magnetic Field EX-9913

0


2/11


1

MEDAN MAGNET BUMI

A. TUJUAN

1. Menentukan nilai medan magnet pada komponen horizontal dan medanmagnet total.

2. Menentukan besar sudut dipmedan magnet bumi.B. TEORI

Medan magnet adalah daerah sekitar magnet yang masih terpengaruh

magnet tersebut. Garis-garis gaya medan magnet memusat ke kedua kutub

magnet. William Gilbert tahun 1600 menyatakan bahwa jarum kompas selalu

menunjuk ke arah utara dan selatan Kutub Magnet Bumi. Jarum kompas dalam

medan magnet mempunyai kedudukan sejajar dengan garis gaya magnet di tempat

itu (Akhadi dan Hasnel, 1999; Budiyanto, 2013). Gaya yang bekerja pada jarum

kompas tergantung pada intensitas medan magnet yang merupakan hasil bagi

antara gaya yang dihasilkan kutub magnet dengan kekuatan kutub magnet.

Intensitas medan magnet diukur dengan magnetometer, besarnya berkisar 25.000

gamma dekat ekuator dan 70.000 gamma di sekitar kutub (Rusydy, 2012).

Medan magnet utama bumi tidak konstan tetapi mengalami perubahan

terhadap waktu, sesuai keadaan di dalam bumi yaitu keadaan batuan pada kerak

bumi yang dipengaruhi oleh aktivitas di dalam inti bumi. Hal tersebut ditunjukan

dalam studi paleomagnetik bahwa banyak batuan di kerak bumi yang saling

bersebelahan memiliki arah kutub kemagnetan yang berkebalikan. Perubahan

kemagnetan bumi akibat aktivitas bumi itu sendiri. Besarnya variasi dari aktivitas

bumi ini untuk setiap tempat tidak sama. Beberapa ahli menduga perubahan

tersebut diakibatkan aktivitas arus konveksi yang berada di dalam inti bumi yang

menimbulkan kelistrikan sehingga medan magnet yang ditimbulkan

mempengaruhi medan magnet di sekitarnya (BMKG, 2012; Rachman, 2010;

Rusydy, 2012).


3/11


2

Perbedaan temperatur, tekanan dan komposisi dari inti bumi menyebabkan

adanya arus konveksi dimana bahan yang memiliki kerapatan besar akan

tenggelam dan yang memiliki kerapatan yang lebih rendah akan bergerak ke atas.

Aliran besi cair yang dihasilkan dari arus konveksi tersebut memungkinkan

timbulnya arus listrik akibat adanya perpindahan elektron kemudian menimbulkan

medan magnet bumi utama. Dalam teori magnetohidrodinamik yang dikemukakan

oleh W.M. Elasasser dan E.C. Bullard, menyatakan bahwa di dalam inti bumi

terdapat aliran fluida yang terionisasi sehingga menimbulkan aksi dinamo oleh

dirinya sendiri (Self-exiting dynamo action) yang dapat menimbulkan medan

magnet utama bumi (BMKG, 2012; Rachman, 2010).

Sedangkan medan luar bumi merupakan hasil ionisasi atmosfer yang

ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Pengaruh medan luar terhadap

medan magnet bumi hanya sebesar 1% dari medan total. Matahari memancarkan

arus tetap yang terdiri dari atom hidrogen terionisasi (proton) dan elektron yang

menjalar melalui tata surya dengan kecepatan supersonik. Angin matahari yang

muncul berinteraksi secara kuat dengan medan magnet bumi yang menyebabkan

terjadinya badai magnetik sehingga nilai medan magnet bumi mengalami

perubahan (Akhadi dan Hasnel, 1999; BMKG, 2012; Rachman, 2010).

Di Bumi, kutub utara magnetis terletak di tepi Samudera Arktika

sementara kutub selatan magnetis terletak di tepi daratan Antartika. Posisi kutub

utara magnetis tidak berimpit dengan kutub utara geografis demikian halnya kutub

selatan magnetis dengan kutub selatan geografis. Ketidak berimpitan tersebut

membuat jarum kompas (yang selalu mengarah ke kutub utara magnetis)

senantiasa membentuk sudut tertentu terhadap arah utara sejatinya. Sudut tersebut

dikenal sebagai deklinasi magnetik, yang nilainya berbeda-beda untuk tiap titik dimuka Bumi (Budiyanto, 2013). Bila ditelaah lebih lanjut, sumbu geomagnet

(yakni garis lurus penghubung kutub utara-selatan magnetis di dalam tubuh Bumi)

ternyata tidak berimpit dengan sumbu rotasi Bumi, melainkan membentuk sudut

11,5o. Di sisi lain, sumbu geomagnet sendiri pun tidaklah simetris, sehingga posisi

kutub selatan magnetis tidak persis di proyeksi titik-lawan kutub utara

magnetisnya, melainkan berselisih jarak hingga 2.700 km (Rusydy, 2012).


4/11


3

Berdasarkan hasil penelitian sumber medan magnet utama bumi yang

berasal dari dalam bumi akibat pengaruh rotasi bumi sehingga material magnetis

di inti bumi termagnetisasi karena perputaran bumi pada porosnya. Bumi

memiliki dua kutub yang sering dikenal sebagai Geomagnetic Poles yang

merupakan kutub teoritis dimana sumbu magnet membentuk sudut 11,5 dengan

sumbu rotasi bumi, yaitu pada (Geokov, 2012; Rachman, 2010):

1. Kutub utara magnet terletak di Canadian Artic Island dengan lintang:75.5 LU dan bujur: 100.4 BB.

2. Kutub selatan magnet terletak di Coast of Antartica south of Tasmaniadengan lintang: 66.5 LS dan bujur: 140 BT.

Besarnya medan magnet bumi bervariasi di permukan bumi. Komponen

horizontal medan magnet bumi mengarah ke utara (magnetik selatan). Ujung utara

jarum kompas tertarik pada ujung selatan medan magnet bumi. Jadi kutub yang

disebut utara sebenarnya adalah kutub magnet selatan. Jumlah sudut total dari

medan magnet ini berasal dari arah horizontal (Budiyanto, 2013; Rusydy, 2012).

Sudut ini () disebut sudut magnet (dip angle). Contoh untuk bagian bumi sebelah

utara ditunjukkan dalam gambar 1.

Sumber: (Hanks, 2011; USGS, 2012; Wikipedia, 2013)Gambar 1. Komponen dari Medan Magnet (Belahan Bumi Utara)

Dari gambar 1 di atas dapat diuraikan persamaan untuk menentukan nilai

sudut dipsebagai berikut.

Total

Horizo ntal

B

BCos (1)

(Hanks, 2011)


5/11


4

Keterangan:

= Sudut dip(o)

BHorizontal = Medan magnet mendatar (Tesla)

BTotal = Medan magnet total (Tesla)

1 Gauss = 0,0001 Tesla

Sudut dip tersebut merupakan sudut antara medan magnetik total dengan

bidang horizontal. Selain sudut dipterdapat pula sudut inklinasi dan sudut deklinasi.

Sudut inklinasi adalah sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal

yang diukur dari bidang horizontal menuju arah vertikal ke bawah. Selain itu terdapat

pula sudut deklinasi yang merupakan sudut antara utara magnetik dengan komponen

horizontal yang diukur dari utara menuju ke timur (Budiyanto, 2013; Wikipedia,

2013).

Sumber: (Geokov, 2012; Wikipedia, 2013)

Gambar 2. Sudut Inklinasi dan Deklinasi

Nilai magnet bumi merupakan besaran vektor total magnet bumi (F) dan

dapat dinyatakan dalam komponen-komponennya. Komponen medan magnet

bumi dapat diuraikan sebagai berikut:


6/11


5

Sumber: (Eksplorasi Lab, 2009; Wikipedia, 2013)

Gambar 3. Komponen Medan Magnet Bumi

Keterangan:1. Vektor X, Y, dan H terletak pada bidang horizontal dimana komponen X

berada disepanjang sumbu geografis, komponen Y pada timur geografis

dan H pada komponen horizontal.

2. Vektor Z merupakan komponen vertikal medan magnet bumi.3. Vektor F merupakan komponen total medan magnet yang terletak pada

bidang vertikal yang memuat komponen H dan Z.

4.

Sudut D merupakan sudut deklinasi yang dibentuk oleh arah utarasebenarnya (X) dengan komponen horizontal (H).

5. Sudut I merupakan sudut inklinasi yang besarnya ditentukan oleh vektor Hdan F. Hubungan medan magnet antar tiap komponennya dapat dinyatakan

melalui persamaan berikut:

Z = F Sin I (2)

H = F Cos I (3)

X = H Cos D (4)

Y = H Sin D (5)

F = H+Z = X+Y+Z (6)

(Eksplorasi Lab, 2009)

C. ALAT DAN BAHAN

(1) Sensor medan magnet kode Cl-6520A 1 unit

(2)Zero Gauss0 kode EM-8652 1 unit

(3) Sensor gerak rotasi kode Cl-6538 1 unit


7/11


6

(4) Kompas kode SF-8619 1 unit

(5) Meja klem universal kode ME-9376 1 unit

(6) Stanless steel rod (non magnetic)kode ME-8736 1 unit

(7) Klem pengatur sudut kode ME-8744 1 unit

(8) Penghubung Scienceworkshop 500 atau 750 kode Cl-6400 1 unit

(9)DataStudio Softwarekode Cl-6870 1 unit

D. RANCANGAN EKSPERIMEN

Sumber: (Hanks, 2011)

Gambar 4. Rancangan Eksperimen

Keterangan: (1) Klem Meja; (2) Stainless Steel Rod; (3) Zero Gauss;

(4) Kompas; (5) Busur; (6) Pemutar Sensor Gerak Rotasi; (7) Sensor Gerak

Rotasi; (8) Sensor Medan Magnet; (9) Interface; (10) Tombol Perbesaran Sensor;(11) Tare Button; (12) Tombol Arah Medan Magnet; (13) Chanel 1 dan 2 (untuk

Probe Sensor Gerak Rotasi); (14) Chanel A (untuk Probe Sensor Medan Magnet).

E. LANGKAH KERJA

1. Pemasangan Alat

a. Pasang klem pengatur sudut pada sensor gerak rotasi.b.

Pasang alat dan bahan sesuai dengan gambar 4.a.

(a)

(b)

(c)


8/11


7

c. Jauhkan kompas dari sensor medan magnet agar tidak mengganggu.d. Hubungkan probe sensor gerak rotasi di chanel 1 dan 2 pada

interface.

e. Hubungkan probesensor medan magnet di chanel A pada interface.f. Atur perbesaran 100x yang tertera pada sensor medan magnet.g. Buka file padaDataStudiobernama "Earth Mag Field".

2. Komponen Horizontal Medan Magnet Bumi

a. Agar sensor medan magnet berputar secara horizontal, atur klem sensorgerak rotasi tegak lurus dengan sensor medan magnet (membentuk 90o).

b. Lakukan kalibrasi dengan menyisipkan Zero Gausspada sensor medanmagnet dan tekan tombol tare. Klik START pada DataStudio. Putar

sensor medan magnet sepanjang 360osearah jarum jam secara perlahan.

c. Untuk mengukur medan magnet pada komponen horizontal lepaskanZero Gauss pada sensor medan magnet. Kemudian klik START pada

DataStudio. Putar sensor medan magnet sepanjang 360o searah jarum

jam secara perlahan. DataStudio secara otomatis akan berhenti ketika

mencapai sudut 360o.

d. Untuk mengurangi gangguan magnetik dari rangkaian tersebut,masukkan faktor penghalus (coba 8) ke alat penghitung DataStudio.

Contoh: B= smooth(8,smooth(8,x). tekan Accept. Sehingga tampak

grafik baru dengan data yang lebih halus.

e. Gunakan smart cursor untuk mengukur dari titik tertinggi ke titikterendah dan mentukan nilai maksimal komponen horizontal medan

magnet.

3. Medan Magnet Total

a. Agar sensor medan magnet berputar pada secara vertikal, atur klemsensor gerak rotasi pada sudut 0opada busur.

b. Lakukan kalibrasi dengan menyisipkan Zero Gausspada sensor medanmagnet dan tekan tombol tare. Klik START pada DataStudio. Putar

sensor medan magnet 360o

berlawanan arah jarum jam secara perlahan.


9/11


8

c. Untuk mengukur medan magnet total lepaskan Zero Gausspada sensormedan magnet. Kemudian klik START pada DataStudio. Putar sensor

medan magnet sepanjang 360o berlawanan arah jarum jam secara

perlahan. DataStudio secara otomatis akan berhenti ketika mencapai

sudut 360o.

d. Untuk mengurangi gangguan magnetik dari rangkaian elektronik,masukkan faktor penghalus (coba 8) ke alat penhitung datastudio.

Contoh: B= smooth(8,smooth(8,x). tekan Accept. Sehingga tampak

grafik baru dengan data yang lebih halus.

e. Gunakansmart cursoruntuk mengukur besar medan magnet dari titiktertinggi ke titik terendah dan untuk mentukan nilai maksimal dari

komponen total medan magnet.

4. Sudut Dip

a. Gunakan besar medan magnet pada komponen horizontal dan medanmagnet total untuk menentukan besarnya sudut dip.

b. Perhatikan grafik yang terbentuk, tentukan besar sudut ketika medanmagnet total bernilai maksimum dan minimum serta besar sudut ketika

medan magnet pada sumbu horizontal bernilai maksimum dan

minimum. Pergeseran dari besar kedua sudut yang terbentuk pada

komponen total dan komponen horizontal merupakan sudut dip.

c. Bandingkan besar sudut dip berdasarkan langkah (a) dan (b) dengansudut dipyang terbentuk pada kompas.

CATATAN: Selama eksperimen, jauhkan peralatan dari semua sumber medan

magnet dan bahan feromagnetik.

Lakukan kalibrasi setiap akan mengukur nilai medan magnet. Saat kalibrasi dilakukan, pastikan grafik yang terbentuk pada

DataStudio berupa garis lurus horizontal.

Jauhkan kompas dari peralatan selama eksperimen. Nilai medan magnet hasil pengukuran pada DataStudio dalam satuan

Gauss. Lakukan konversi satuan dari Gauss ke Tesla, 1 Gauss = 0,0001

Tesla


10/11


9

F. RANCANGAN DATA

1. Medan Magnet Bumi pada Komponen Horizontal

Percobaan Medan Magnet Maksimal (Gauss) Sudut H (o)

1

2

3

4

5

2. Medan Magnet Total

Percobaan Medan Magnet Maksimal (Gauss) Sudut T(o)

12

3

4

5

3. Sudut Dip

Percobaan

Medan Magnet

Maksimal (Tesla)*

Sudut dip= (o)

Total

Horizo nta l

B

BArcCos = T- H

Horizontal Total1

2

3

4

5

*(1 Gauss = 0,0001 Tesla)

G. PERTANYAAN EKSPERIMEN

1. Pada sudut berapa terjadi, medan magnet maksimum baik untuk komponenmedan magnet horizontal dan medan magnet total ?

2. Apakah sudut tersebut sesuai dengan arah magnet bumi seperti yangditunjukkan oleh jarum kompas ? Mengapa demikian ?

3. Apakah sudut dippada eksperimen ini terjadi di utara atau selatan sumbuhorizontal bumi ? Mengapa demikian ?

4. Apakah lokasi pengamatan mempengaruhi besarnya sudut dip ? Mengapademikian ?


11/11


10

DAFTAR PUSTAKA

Akhadi, Mukhlis dan Hasnel Sofyan. 1999. Medan Magnet Bumi: Pelindung

Radiasi Bagi Penduduk Bumi. Pusat Penelitian dan PengembanganKeselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir, Batan. Buletin ALARA 2 (3):

27-32

BMKG. 2012. Rekaman Badai Magnet di Stasiun Magnit BMKG. [serial online].

http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusat/Geofisika/Magnet_Bumi/. [1 Mei

2013]

Budiyanto. 2013. Teori Kemagnetan Bumi. [serial online].

http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xii/12620/.[ 1Mei 2013]

Eksplorasi Lab. 2009. Buku Panduan Praktikum Geomagnetik. Laboratorium

Geofisika Eksplorasi. Jurusan Teknik Geofisika. Fakultas Teknologi

Mineral. Universitas Pembangunan Nasional Veteran. Yogyakarta

Geokov. 2012. Magnetic Declination - Magnetic Inclination (Dip). [serial online].http://geokov.com/education/magnetic-declination-inclination.aspx.

[1 Mei 2013]

Hanks, Ann. 2011. Earth's Magnetic Field EX-9913. [serial online]. Modul

PASCO. http://facstaff.gpc.edu/~anduwima/Physics%20labs/Earth's%20

Magnetic%20Field.pdf.[1 Mei 2013]

Rachman, Basuni. 2010. Kemagnetan Bumi dan Sifat Panas Bumi. [serial online].

http://file.upi.edu/Direktori/DUAL-

MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_

11.pdf.[1 Mei 2013]

Rusydy, Ibnu. 2012. Medan Magnet Sebagai Perisai Bumi. [serial online].

http://www.ibnurusydy.com/medan-magnet-sebagai-perisai-bumi/. [1 Mei

2013]

USGS. 2012. Dip. [serial online]. http://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?

term=dip.[1 Mei 2013]

Wikipedia. 2013. Strike and Dip. [serial online].

http://en.wikipedia.org/wiki/Strike_and_dip.[1 Mei 2013]
http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusat/Geofisika/Magnet_Bumi/http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xii/12620/http://geokov.com/education/magnetic-declination-inclination.aspxhttp://facstaff.gpc.edu/~anduwima/Physics%20labs/Earth's%20%20Magnetic%20Field.pdfhttp://facstaff.gpc.edu/~anduwima/Physics%20labs/Earth's%20%20Magnetic%20Field.pdfhttp://file.upi.edu/Direktori/DUAL-MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_11.pdfhttp://file.upi.edu/Direktori/DUAL-MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_11.pdfhttp://file.upi.edu/Direktori/DUAL-MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_11.pdfhttp://www.ibnurusydy.com/medan-magnet-sebagai-perisai-bumi/http://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?%20term=diphttp://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?%20term=diphttp://en.wikipedia.org/wiki/Strike_and_diphttp://en.wikipedia.org/wiki/Strike_and_diphttp://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?%20term=diphttp://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?%20term=diphttp://www.ibnurusydy.com/medan-magnet-sebagai-perisai-bumi/http://file.upi.edu/Direktori/DUAL-MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_11.pdfhttp://file.upi.edu/Direktori/DUAL-MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_11.pdfhttp://file.upi.edu/Direktori/DUAL-MODES/KONSEP_DASAR_BUMI_ANTARIKSA_UNTUK_SD/BBM_11.pdfhttp://facstaff.gpc.edu/~anduwima/Physics%20labs/Earth's%20%20Magnetic%20Field.pdfhttp://facstaff.gpc.edu/~anduwima/Physics%20labs/Earth's%20%20Magnetic%20Field.pdfhttp://geokov.com/education/magnetic-declination-inclination.aspxhttp://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xii/12620/http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusat/Geofisika/Magnet_Bumi/

Documents

medan magnet bumi