M A G N E T I S M E 1. BESI MAGNET Besi magnet banyak dipakai dalam teknik listrik dan elektronika misalnya motor listrik, pengeras suara, alat ukur dan sebagainya. Besi magnet yang banyak digunakan adalah besi magnet tiruan atau besi magnet buatan (bukan magnet alam), sebab magnet tiruan atau magnet buatan dapat dibuat sangat kuat dan dapat pula diatur sifat kemagnetannya. Besi magnet memilik dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Pada kutub-kutub ini terpusatkan gaya magnet, yaitu gaya tarik atau gaya tolak dari magnet tersebut. Dari percobaan-percobaan dengan mendekatkan dua kutub dari dua buah magnet ternyata bahwa : Kutub-kutub senama saling menolak dan Kutub-kutub tak senama saling menarik. 2. FLUKS MAGNET DAN MEDAN MAGNET Pada kutub utara magnet terpancar keluar garis-garis gaya magnet yang kemudian mengalir dalam ruang lalu masuk kembali ke besi magnet lewat kutub selatan, lihat gambar 1. Didalam besi magnet, garis-garis gaya magnet mengalir dari kutub selatan ke utara. Jadi satu garis gaya magnet merupakan satu garis tertutup. Gambar 1, Besi magnet bentuk tapak kuda dengan garis-garis gaya magnetnya Halaman 1 dari 6
Besarnya (kuat) arus garis-garis gaya magnet (biasa disebut arus gaya atau magnetic flux/fluks magnet) dinyatakan dengan satuan weber (Wb). Satu weber terdiri dari 10 8 garis gaya ( 1 Wb = 10 8 garis gaya ). Ruang di sekitar besi magnet di mana terdapat garisgaris gaya magnet disebut medan magnet. Di dalam medan magnet inilah terdapat pengaruh kemagnetan. Di luar medan magnet, besi magnet tidak berpengaruh. Medan magnet di suatu ruang dikatakan kuat, kalau dalam ruang bersangkutan mengalir kian banyak garis-garis gaya magnet. Lihat gambar 1, di titik A medan magnet lebih kuat dibanding di titik B, sebab titik A dialiri lebih banyak garis-garis gaya magnet dibandingkan titik B. Kuat medan magnet di suatu titik ditentukan oleh : a. Jarak antara titik tersebut dengan kutub magnet. Makin dekat pada kutub magnet, makin kuat medan magnetnya (sebab disitu dilewti kian banyak garis gaya). b. Kuat kutub magnet. Sebab kalau kutub magnetnya kuat, akan terpancar kian banyak garis gaya lewat titik itu. 3. PERMEABILITAS RELATIF Garis-garis gaya magnet lebih mudah mengalir melalui medium besi dibanding melalui medium udara. Jika di dekat besi magnet kita letakkan. sepotong besi, maka garis-garis gaya pun sebagian terbesar membelok dan mengalir lewat besi itu. Pada gambar 2, dalam medan magnet diletakkan cincin besi. Terlihat bahwa sebagian garis-garis gaya magnet mengalir melalui cincin besi, Hanya sedikit garis-garis gaya magnet yang mengalir melalui udara. Dengan demikian bahwa besi lebih mudah menghantarkan arus gaya magnet dibandingkan dengan udara. Halaman 2 dari 6
Karena didalam besi terdapat jauh lebih banyak garisgaris gaya magnet dibanding di udara, maka medan magnet di dalam besi itu pun jauh lebih besar daripada medan magnet di udara. Gambar 2, Daya hantar kemagnetan besi lebih besar dibanding daya hantar kemagnetan udara Daya hantar kemagnetan suatu bahan disebut permeabilitas. Jadi permeabilitas relatif besi lebih besar dibandingkan dengan permeabilitas relatif udara. (Kejadian ini identik dengan daya hantar listrik kawat penghantar, relatif terhadap bahan isolasi). 4. HUKUM OERSTED Penemuan bahwa arus listrik menghasilkan pengaruh kemagnetan dibuat oleh Hans Christian Oersted pada tahun 1820, dan penemuannya ini dikenal dengan Hukum Oersted. Hukum Oersted menyatakan bahwa disekitar kawat berarus terdapat garis-garis gaya magnet. Gambar 3, Di sekitar kawat berarus terdapat medan magnet. Halaman 3 dari 6
Arah arus dan garis-garis gaya magnet pada Hukum Oersted dapat ditentukan dengan menggunakan Kaidah Tangan Kanan, yaitu : Genggam kawat dengan tangan kanan, maka ibu jari menunjuk arah arus dan keempat jari lainnya melingkar mengitari kawat merupakan arah garis-garis gaya magnet. Jika arah arus mendekati kita (pembaca) penampang kawat diberi tanda ( ), dan bila menjauhi kita diberi tanda (x). Gambar 4 memperlihatkan garisgaris gaya magnet disekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik dengan arah masing-masing menjauhi dan mendekati kita (pembaca). I I Gambar 4, Garis-garis gaya magnet disekitar penghantar membentuk lingkaranlingkaran konsentrik. (a). Arah arus menjauhi kita (b). Arah arus menuju kita ( a ) ( b ) 5. KUMPARAN (SOLENOIDA) Dua buah kawat penghantar yang dialiri arus listrik dengan arah yang sama kemudian didekatkan satu sama lain, maka medan magnet dicelah antara kawat-kawat itu menjadi saling melemahkan sebab arah medan magnetnya saling berlawanan. Tetapi medan magnet diluar kedua kawat tersebut saling menguatkan sebab arahnya sama, lihat gambar 6 (a). Jikalau arah arus pada kedua kawat penghantar tersebut saling berlawanan maka medan magnet dicelah antara kedua kawat menjadi kuat sebab arah medannya sama tetapi di luar kedua kawat medan magnet saling melemahkan. Halaman 4 dari 6
Gambar 5, Keadaan meda n magnet di celah antara dua kawat. (a). Kalau arah arusnya sama, (b). Kalau arah arusnya berlawanan. Kejadian di atas dapat dimanfaatkan dalam sebuah kumparan. Kumparan adalah gulungan kawat yang terlilit secara terpilin (spiral). Jika kumparan dialiri arus listrik, maka arus-arusnya yang ada di sebelah menyebelah sama arahnya, sehingga medan magnet di luar kawat-kawat itu saling menguatkan. Demikian pula medan magnet yang ada di ruang di dalam kumparan menjadi kuat. Gambar 7, memperlihatkan keadaan medan magnet pada suatu kumparan. Gambar 6. Kumparan yang dialiri arus listrik berubah menjadi magnet. Dengan mengalirkan arus listrik pada kumparan maka diperoleh bentuk magnet baru, sebab kumparan mengalirkan garis-garis gaya magnet yang jalannya tidak beda dari yang ada pada magnet biasa. Maka ujung-ujung kumparan tersebut merupakan kutub utara dan kutub selatan. Penentuan kutub Halaman 5 dari 6
utara dan kutub selatan ditentukan oleh arah aliran arus yang masuk ke kumparan. Medan magnet di dalam kumparan akan menjadi lebih kuat, kalau di dalam kumparan diberi inti besi, gambar 7. Dan akan lebih kuat lagi bila inti besi itu dibuat tertutup, gambar 8. Karena fluks magnet mangalir seluruhnya didalam inti besi tertututup tersebut. Gambar 7, Kumparan dengan inti besi Gambar 8, Kumparan dengan inti besi tertutup Halaman 6 dari 6