Download pdf - GEJALA KEMAGNETAN

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO 1

GEJALA KEMAGNETAN

ASAL USUL KEMAGNETAN

Peristiwa kemagnetan mula-mula diamati dengan ditemukannya mahnet alam, berupa serpihan kasar

batu hitam mirip dengan besi. Batu itu ditemukan di daerah pertambangan di sebuah kota kuno, di Asia

kecil yang bernama Magnetia ( asal kata magnet ).

Menurut terjadinya magnet dapat dibedakan menjadi dua, yaitu magnet alam dan magnet buatan

a. Magnet Alam

Magnet ini terdapat dialam tanpa melalui proses pembuatan

b. Magnet Buatan

Magnet buatan dibedakan menjadi dua yaitu :

1) Magnet tetap, biasanya terbuat dari baja

2) Magnet tidak tetap, biasanya terbuat dari besi lunak

BENTUK MAGNET

Ada beberapa bentuk maknet, diantaranya :

Magnet batang, magnet ladam ( tapal kuda ) , magnet jarum dan magnet cakram ( seperti kancing baju )

S U S S

U U U

U U

Magnet batang Magnet ladam Magnet jarum Magnet cakram

( tapal kuda )

KUTUB MAGNET DAN SIFAT-SIFATNYA

Tarikan kuat pada sebuah magnet terletak pada kedua ujung-ujungnya. Ujung-ujung magnet dinamakan

kutub magnet. Sebuah magnet bagaimanapun bentuknya memilki dua kutub yang selalu bertentangan

yang terletak di kedua bagian sisinya.

Kutub-kutub magnet senantiasa menunjuk ke arah yang tetap, yaitu arah utara utara-selatan bumi.

Kutub magnet yang menunjuk ke arah utara bumi dinamakan kutub utara magnet ( U ) dan kutub

magnet yang ke arah selatan bumi dinamakan kutub selatan ( S )

a. Kutub yang tidak sejenis tarik menarik

tarik menarik

b. Kutub yang sejenis tolak-menolak

tolak menolak


MAGNET MENARIK BENDA LAIN

Benda yang dapat ditarik megnet disebut benda magnetik

Benda yang tidak dapat ditarik megnet disebut benda nonmagnetik

Benda yang ditarik magnet ada yang dapat ditarik kuat dan ada yang ditarik secara lemah.

Benda dikelompokkan menjadi tiga :

a. Benda feromagnetik

Yaitu benda yang ditarik kuat oleh magnet

Contoh : besi , baja , nikel dan kobalt.

b. Benda paramagnetik

Yaitu benda yang ditarik lemah oleh magnet

Contoh : platina , tembaga dan garam

c. Benda diamagnetik

Yaitu benda yang ditolak oleh magnet dengan lemah

Contoh : timah , aluminium , emas dan bismuth

Benda-benda magnetik yang bukan megnet 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 dibuat magnet, tetapi jika sudah menjadi magnet sifat kemagnetannya mudah hilang. Oleh

karena itu besi digunakan untuk membuat magnet sementara ( magnet remanen )

MEDAN MAGNET

Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet.

Medan magnet dilukiskan dengan garis-garis gaya magnet.

Banyaknya garis-garis gaya magnet diseb fluks magnet ( f )

Sedangkan banyaknya garis-garis gaya magnet yang tegak lurus bidang yang luasnya 1 meter persegi

disebut kerapatan fluks magnet ( B ).

Garis gaya magnet selalu bekerja dari kutub utara ke kutub selatan magnet.

U S

Arah garis-garis gaya dua kutub magnet batang yang tak sejenis

S U S U


Arah garis-garis gaya dua kutub magnet batang yang sejenis

S U U S

INDUKSI MAGNET

Jika sepotong besi atau baja diletakkan dekat dengan magnet lama-kelamaan besi atau baja itu menjadi

magnet pula. Ujung besi atau baja yang dekat dengan salah satu kutub magnet akan memperoleh kutub

yang berlawanan dengan kutub magnet itu. Peristiwa semacam ini disebut induksi magnetik.

CARA MEMBUAT MAGNET

a. Dengan cara menggosok

Ujung magnet permanen digosokkan searah ke benda

yang akan dijadikan magnet. Hal ini dilakukan

berulang-ulang hingga bahan betul-betul menjadi

magnet.

b. Dengan cara Induksi

magnet permanen

U

S

U

S bahan yang akan dibuat menjadi magnet

Cara induksi, yaitu dengan mendekatkan bahan yang akan dibuat magnet pada magnet permanen


c. Denagn cara mengalirkan arus listrik ( Elektromagnetik )

Cara ini dilakukan dengan melilitkan konduktor ( kawat )

pada bahan yang akan dibuat magnet. Kemudian mengalir

. kan arus searah pada konduktor

Cara ini lebih efektif dari pada cara lainnya. Disamping

itu, magnet yang dihasilkannyapun berkualitas baik

TEORI MAGNET

Kedudukan magnet elementer pada

besi dan baja

Kedudukan magnet elementer pada besi dan baja

yang telah menjadi magnet

Sifat kemagnetan dari sebatang magnet dijelaskan oleh Weber dalam teorinya sebagai berikut :

a. Besi dan baja dibentuk oleh kesatuan atom–atom magnetik. Atom-atom magnetik dinamakan

magnet elementer. Setiap magnet elementer memilki dua kutub, yaitu kutub U dan kutub S.

b. Pada besi kedudukan magnet elementer mudah diarahkan, sedangkan pada baja sukar

diarahkan.

c. Pada besi dan baja yang belum bersifat magnet, kedudukan magnet elementernya tidak

beraturan, tetapi selalu membentuk pola lingkaran tertutup. Kutub utara selalu berhubungan

dengan kutub selatan, demikian sebaliknya.

d. Agar besi dan baja bersifat magnet, kedudukan magnet elementernya harus diatur sedemikian

rupa sehingga membentuk pola lurus kutub U bertemu dengan kutub S

Sebuah magnet apabila dipotong-potong, susunan magnet elementernya pada masing-masing

potongannya tidak berubah. Sehingga masing-masing potongan tadi tetap merupakan magnet yang

Lengkap dengan kutub utara dan selatannya.

U S

Sebuah magnet dipotong-potong menjadi beberapa bagian

U S U S U S U S


KEMAGNETAN BUMI

Bumi dapat dipandang sebagai magnet raksasa dengan medan magnetik yang mencapai lima kali radius

bumi.

Kemagnetan bumi didapat dari unsur-unsur logam pembentuk bumi.

Kutub utara bumi

Kutub selatan magnet bumi

Kutub utara Kutub selatan bumi

magnet bumi

Kutub utara-selatan magnet jarum sebuah kompas selalu menyimpang dari arah utara-selatan bumi dan

membentuk sudut yang dinamakan sudut deklinasi.

Besarnya sudut deklinasi di berbagai tempat di permukaan bumi tidak sama dan berubah-ubah setiap

tahun akibat adanya endapan endogen yang terus-menerus.

Arah garis gaya magnet tidak sejajar dengan permukaan bumi. Sudut yang dibentuk oleh magnet jarum

dengan bidang horisontal dinamakan sudut inklinasi.

Kutub utara

bumi

Kutub selatan magnet bumi

Sudut deklinasi

Magnet jarum ( kompas )

Sudut deklinasi

Sudut inklinasi

Jarum kompas

Bidang datar

( horisontal ) Sudut inklinasi


MEDAN MAGNET DISEKITAR ARUS LISTRIK

Medan megnet di sekitar kawat berarus listrik ditemukan secara tidak sengaja oleh Hans oersted

( 1770 – 1851 ) , ketika akan memberikan kuliah bagi mahasiswa.

Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik magnet jarum kompas akan bergerak

(menyimpang ). Penyimpangan magnet jarum kompas akan besar jika kuat arus listrik yang mengalir

melalui kawat diperbesar.

Hal tersebut menunjukkan bahwa, apabila sebuah konduktor dialiri arus listrik, maka disekitar

konduktor tersebut terdapat medan magnet.

Jarum kompas

bergerak (menyimpang)

POLA MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK

a MEDAN MAGNET DISEKITAR PENGHANTAR YANG LURUS

Kaidah tangan kanan menggenggam

Arah arus listrik

Arah medan magnet yang ditimbulkan arus listrik dapat diterangkan

melalui aturan kaidah berikut. Anggaplah suatu penghantar berarus

listrik digenggam tangan kanan.

Jika arus listrik searah ibu jari , arah medan magnet yang timbul

searah keempat jari yang menggenggam. Kaidah yang demikia disebut

kaidah tangan kanan menggenggam.

Arah arus listrk

Arah medan magnet

Arah medan magnet Arah medan

magnet

Arah arus listrk


B MEDAN MAGNET DISEKITAR PENGHANTAR MELINGKAR

Sebuah penghantar melingkar, jika dialiri arus listrik

Akan menghasilkan medan listrik seperti gambar di-

Samping.

I I

SOLENOIDA

Penghantar melingkar yang berbentuk kumparan panjang

disebut solenoida.

Medan magnet yang ditimbulkan oleh solenoida akan

lebih besar dari pada yang ditimbulkan oleh sebuah

penghantar melingkar.

Untuk menentukan arah garis gaya bisa menggunakan kaidah tangan kanan.

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN

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 menja

listrik dan dilengkapi dengan besi lunak itulah yang dikenal sebagai elektromagnet.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan

a. Jumlah lilitan

Makin banyak lilitan, se

b. Kuat arus

Makin besar kuat arus yang mengalir, semakin

c. Inti besi

Makin besar ( panjang ) inti besi yang berada dalam soleno

yang dihasilkan.

KEGUNAAN ELEKTROMAGNET

a. Untuk mengangkat benda

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

magnet yang dihasilkan oleh solenoida berarus listrik tidak terlalu kuat. Agar medan magnet


besi lunak. Besi lunak merupakan besi yang tidak dapat dibuat menja


faktor yang mempengaruhi kekuatan elektromagnet :

Makin banyak lilitan, semakin besar medan magnet yang dihasilkan

Makin besar kuat arus yang mengalir, semakin besar medan magnet yang dihasilkan

Makin besar ( panjang ) inti besi yang berada dalam soleno

KEGUNAAN ELEKTROMAGNET

Untuk mengangkat benda-benda dari besi

magnet yang dihasilkan oleh solenoida berarus listrik tidak terlalu kuat. Agar medan magnet


besi lunak. Besi lunak merupakan besi yang tidak dapat dibuat menjadi megnet tetap. Solenoida berarus


makin besar medan magnet yang dihasilkan

besar medan magnet yang dihasilkan

Makin besar ( panjang ) inti besi yang berada dalam solenoida, semakin besar medan magnet

8

di megnet tetap. Solenoida berarus


b. Relai

c. Bel listrik

SAKLAR TEKAN

BATERAI

GONG

d. Telepon

e. Katrol listrik

f. Motor listrik

g. Loudspeaker

K

PEGAS


Relai adalah sebuah alat yang dengan energi

listrik ( arus listrik ) kecil dapat menghubung

kan atau memutuskan listrik yang besar.

Dengan kata lain, relai bekerja sebagai saklar

pada rangkaian listrik berarus besar.

Jika sakelar ditutup, arus segera mengalir di

Elektromagnet dan terjadi kontak di K dan

mengalirlah arus di rangkaian sekunder

( motor berputar )

SAKLAR TEKAN

BATERAI Jika sakelar ditekan maka arus akan segera mengalir

sehingga kumparan menjadi bersifat magnet

akan tertarik dan palu/ pemukul akan mengenai gong.

Pada saat besi ditarik oleh magnet maka arus akan

Terputua di interuptor. Akibatnya besi akan kembali

ke posisi semula dan arus akan kembali mengalir

pada rangkaian dan gong kembali berbunyi.

Hal ini akan diulang

Besi kembali.

INTERUPTOR

SAKLAR

MOTOR


listrik ( arus listrik ) kecil dapat menghubung

kan atau memutuskan listrik yang besar.


pada rangkaian listrik berarus besar.


Elektromagnet dan terjadi kontak di K dan

mengalirlah arus di rangkaian sekunder

( motor berputar )

SAKLAR TEKAN

Jika sakelar ditekan maka arus akan segera mengalir

sehingga kumparan menjadi bersifat magnet dan besi


Pada saat besi ditarik oleh magnet maka arus akan


ke posisi semula dan arus akan kembali mengalir

pada rangkaian dan gong kembali berbunyi.

Hal ini akan diulang-ulang sampai sakelar dilepas

9


listrik ( arus listrik ) kecil dapat menghubung-



Jika sakelar ditekan maka arus akan segera mengalir

dan besi



ulang sampai sakelar dilepas


GAYA LORENTZ

Kita tahu bahwa disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet. Dan kita juga tahu bahwa

disekitar magnet tetap juga terdapat medan magnet.

Apabila medan magnet kawat berarus listrik diletakkan ( berinteraksi ) pada

akan timbul gaya. Gaya tersebut dinamakan gaya lorentz.

U

ARAH GAYA LORENTZ

I

B

Dalam penyelidikannya Hendrik Anton Lorentz ( 1853

ditimbulkan berbanding lurus dengan kuat medan , berbanding lurus dengan kuat arus dan berbanding

lurus dengan panjang kawat.



disekitar magnet tetap juga terdapat medan magnet.

kawat berarus listrik diletakkan ( berinteraksi ) pada

akan timbul gaya. Gaya tersebut dinamakan gaya lorentz.

Apabila kawat penghantar pada gambar disamping, diali

arus listrik, maka kawat penghantar tersebut akan bergerak.

Hal ini dikarenakan adanya gaya lorentz.

S

Kawat berarus pada gambar disamping tertarik kebawah, dikarenakan

adanya gaya lorentz

Kawat berarus pada gambar disamping tertarik ke atas, dikarenakan

adanya gaya lorentz

ARAH GAYA LORENTZ

Arah arus listrik, medan magnet dan gaya lorentz dapat

ditentukan dengan menggunakan aturan

Ibu jari menunjukkan arah arus listrik ( I

Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet ( B )

Jari tengah menunjukkan

F

Dalam penyelidikannya Hendrik Anton Lorentz ( 1853 – 1928 ) menyimpulkan bahwa besar gaya yang

berbanding lurus dengan kuat medan , berbanding lurus dengan kuat arus dan berbanding

lurus dengan panjang kawat.


kawat berarus listrik diletakkan ( berinteraksi ) pada medan magnet tetap maka

Apabila kawat penghantar pada gambar disamping, dialiri

arus listrik, maka kawat penghantar tersebut akan bergerak.

Hal ini dikarenakan adanya gaya lorentz.




ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kanan

enunjukkan arah arus listrik ( I )

Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet ( B )

menunjukkan arah gaya lorentz ( F )

) menyimpulkan bahwa besar gaya yang


10

medan magnet tetap maka




tangan kanan.

) menyimpulkan bahwa besar gaya yang



Apabila arah arus listrik tegak lurus dengan arah kuat medan magnet maka secara matematis gaya

lorenz dirumuskan :

I B

F = B x I x l Keterangan :

F = gaya lorentz, satuannya Newton ( N )

B = kuat medan magnet, satuannya Tesla ( T )

I = kuat arus listrik, satuannya Ampere ( A )

L = panjang kawat, satuannya meter ( m )

Apabila arah arus listrik dengan arah kuat medan magnet membentuk sudut α maka secara

matematis gaya lorenz dirumuskan :

α

Keterangan :

F = B x I x l x sin α F = gaya lorentz, satuannya Newton ( N )

B = kuat medan magnet, satuannya Tesla ( T )

I = kuat arus listrik, satuannya Ampere ( A )

L = panjang kawat, satuannya meter ( m )

Soal

1. Sebuah kawat panjangnya 0,5 m terletak dalam medan magnet dan saling tegak lurus dialiri

arus 5 A. Berapa gaya lorentz yang terjadi pada kawat tersebut ?

2. Sebuah kawat yang tegak lurus dengan medan magnet dialiri arus listrik 2 A. Jika kuat medan

magnet 40 tesla dan gaya lorentz yang timbul 1000 N, berapakah panjang kawat tersebut ?
