Gejala Kemagnetan 48f1q

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

U

S U

U

U

U

Magnet batang

Magnet ladam ( tapal kuda )

Magnet jarum

Magnet cakram

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 FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

1

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

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

2

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

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

3

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

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

U

S

4

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 magnet bumi

Kutub selatan 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

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

5

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

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

6

B MEDAN MAGNET DISEKITAR PENGHANTAR MELINGKAR

Sebuah penghantar melingkar, jika dialiri arus listrik Akan menghasilkan medan listrik seperti gambar diSamping.

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 BOJONEGORO

7

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 menjadi megnet tetap. Solenoida berarus listrik dan dilengkapi dengan besi lunak itulah yang dikenal sebagai elektromagnet.

faktor yang mempengaruhi kekuatan elektromagnet : Faktor-faktor a. Jumlah lilitan Makin banyak lilitan, se semakin makin besar medan magnet yang dihasilkan b. Kuat arus Makin besar kuat arus yang mengalir, semakin besar medan magnet yang dihasilkan c. Inti besi Makin besar ( panjang ) inti besi yang berada dalam solenoida, soleno semakin besar medan magnet yang dihasilkan.

KEGUNAAN ELEKTROMAGNET benda-benda dari besi a. Untuk mengangkat benda

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

8

b. Relai

SAKLAR

Relai adalah sebuah alat yang dengan energi listrik ( arus listrik ) kecil dapat menghubung menghubungkan atau memutuskan listrik yang besar. Dengan kata lain, relai bekerja sebagai saklar pada rangkaian listrik berarus besar.

K Jika sakelar ditutup, arus segera mengalir di Elektromagnet dan terjadi kontak di K dan mengalirlah arus di rangkaian sekunder ( motor berputar ) PEGAS

MOTOR

c. Bel listrik

SAKLAR TEKAN BATERAI

Besi

Jika sakelar ditekan maka arus akan segera mengalir sehingga kumparan menjadi bersifat magnet dan besi 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-ulang diulang ulang sampai sakelar dilepas kembali.

INTERUPTOR

GONG

d. e. f. g.

Telepon Katrol listrik Motor listrik Loudspeaker

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

9

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 medan magnet tetap maka akan timbul gaya. Gaya tersebut dinamakan gaya lorentz.

Apabila kawat penghantar pada gambar disamping, dialiri diali arus listrik, maka kawat penghantar tersebut akan bergerak. Hal ini dikarenakan adanya gaya lorentz. S

U

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 tangan kanan kanan. Ibu jari menunjukkan enunjukkan arah arus listrik ( I ) Jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet ( B ) Jari tengah menunjukkan arah gaya lorentz ( F )

I B

F

Dalam penyelidikannya Hendrik Anton Lorentz ( 1853 – 1928 ) menyimpulkan bahwa besar gaya yang ditimbulkan berbanding lurus dengan kuat medan , berbanding lurus dengan kuat arus dan berbanding lurus dengan panjang kawat. FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

10

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

I

B

F= BxIxl

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

F = B x I x l x sin α

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 )

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 ?

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

11

FISIKA KELAS 9 SMP NEGERI 1 PADANGAN BOJONEGORO

12