KEMAGNETAN DAN PEMANFAATANNYA

 KEMAGNETAN DAN PEMANFAATANNYA

 

Maglev Adalah Singkatan dari magentic levitation. Kereta api maglev (Gambar 1.1) yang dapat melaju dengan kecepatan tinggi. Saat ini, kereta api maglev digunakan di Jepang, Korea Selatan, dan Tiongkok. Kereta ini bergerak dengan memanfaatkan sifat kemagnetan. Badan kereta diangkat dan didorong menggunakan medan magnet pada jalurnya, sehingga tidak bersentuhan dengan rel. kemampuan maglev yang dapat melayang di atas rel membuatnya sanggup menghindari beragam risiko akibat gesekan. Kelebihannya, jarang ada penggantian rel dan roda kereta yan aus. Dengan kata lain, biaya perawatan pun dapat ditekan. Kereta maglev termasuk salah satu contoh dari kemagnetan dalam produk teknologi. Kalian akan mempelajarinya pada bab berikut ini.

Gambar 1.1 Kereta Maglev

 A.      Pemanfaatan Medan Magnet pada Migrasi Hewan

Tahukah Kamu, apa yang dimaksud dengan migrasi hewan? Migrasi hewan merupakan pergerakan musiman yang dilakukan oleh hewan secara terus menerus dari satu tempat ke tempat lain dan kembali ke tempat semula. Pernahkah kalian melihat fenomena migrasi burung atau migrasi ikan paus secara berkelompok atau bergerombol? Mengapa hewan-hewan ini tersebtu bermigrasi?.

Pada dasarnya, banyak makhluk hidup yang dapat merasakan kekuatan magnet Bumi untuk membantuk navigasi mereka dalam melakukan migrasi. Beberapa hewan yang melakukan migrasi dengan memanfaatkan medan magnet antara lain sebagai berikut.

1.    Migrasi Penyu

Penyu pada umumnya melakukan migrasi seorang diri tanpa mengikuti penyu lain. Migrasi penyu dimulai setelah penyu itu menetas, mereka akan melakukan migrasi hingga ribuan kilometer jauhnya dari tempat mereka dilahirkan, dan dengan menggunakan bantuan medan magnet Bumi, Setelah bertahun-tahun bermigrasi, penyu akan kembali ke tempat di mana ia dilahirkan untuk bertelur.

Gambar 1.2. Migrasi Penyu

2.    Migrasi Burung

Burung-burung yang melakukan migrasi biasanya akan terbang ke belahan Bumi utara pada musim panas utuk berkembang biak dan kembali lagi ke belahan Bumi selatan ketika di utara mengalami musim dingin. Burung-burung yang melakukan migrasi, mereka menggunakan bantuan medan magnet Bumi sebagai petunjuk arah.

Gambar 1.3 Migrasi Burung

3.    Migrasi Lobster Duri

Peneliti Kenneth Lohman juga mengobservasi kemampuan Lobster duri untuk mendeteksi medan magnet dengan cara meletakkan lobster duri ke dalm bak air yang dapat di atur medan magnetnya.

Setiap kali medan magnet diubah, lobster duri akan menyesuaiakan diri untuk tetap bergerak menuju arak kutub utara. Hasil dari observasi tersebut membuktikan bahwa lobster duri mampu merasakan medan magnet Bumi untuk memandu migrasi yang dilakukan dari lepas pantai Florida menuju lautan lepas yang lebih hangat dan tenang di setiap akhir musi gugur.

Gambar 1.4 Migrasi Lobster Duri

4.    Migrasi Ikan Salmon

Ikan salmon menetas di sungai dan tinggal di sungai selama tiga tahun sebelum bermigrasi ke laut. Ikan salmon akan kembali lagi ketempat mereka dilahirkan ketika mereka akan berkembang biak. Agar tidak tersesat ke tempat asalnya, ikan salmon memanfaatkan medan magnet Bumi sebagai petunjuk arah.

Gambar 1.5 Migrasi Ikan Salmon

Tipe-tipe Migrasi Hewan

v  Migrasi Harian yaitu migrasi yang dilakukan dalam waktu satu hari atau kurang untuk pergi dan kembali

v  Migrasi musiman disebut juga migrasi annual. Dalam hal ini, waktu yang diperlukan hewan untuk pergi dan kembali, atau menetap (sementara atau seterusnya) kurang lebih satu musim, sehingga dalam tahun yang sama hewan berada di dua tempat yang berbeda

v   Migrasi lokal tidak melibatkan perubahan ketinggian tempat dan tidak sampai melintasi garis lintang. Jarak yang ditempuh amat terbatas. Migrasi nini banyak dijumpai di daerah padang rumput tropis.

A.      Teori Dasa r Kemagnetan

1.             Konsep Gaya Magnet

a.       Bagian-bagian Magnet

1)             Kutub-kutub Magnet

Kutub-kutub magnet terletak di bagia ujung magnet. Kutub magnet merupakan bagian yang memiliki kekutatan paling besar untuk menarik partikel besi. Setiap magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub selatan dan kutub utara.

v   Kutub utara adalah kutub magnet yang menghadap ke utara ketika magnet bergerak bebas.

v   Kutub selatan adalah kutub magnet yang menghadap ke selatan ketika magnet bergerak bebas.

Jika sebuah magnet dipotong, maka setiap potongan akan tetap memiliki dua kutub dan menjadi sebuah magnet yang baru. Sifat-sifat interaksi kutub magnet adalh sebagai berikut.

v   Dua kutub magnet yang sejenis (utara dengan utara atau selatan dengan selatan) jika didekatkan akan tolak menolak.

v   Dua kutub magnet yant berlawanan jenis (utara dengan selatan) jika didekatkan akan tarik menarik.

2)             Sumbu Magnet

Setiap magnet memiliki bagian sumbu. Sumbu magnet merupakan garis yang menghubungkan kedua kutub magnet.

3)             Magnet Elementer

     Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri dari magnet-magnet kecil yang disebut magnet elmenter. Magnet elementer adalah magnet yang paling kecil yang berupa atom. Suatau benda akan bersifat magnet jika magnet-magnet elementernya mempunyai arah yang cenderung sama/beraturan dan benda yang tidak mempunyai sifat magnet jika magnet elementernya mempunyai arah acak (sembarang)

    Pada sebuah magnet, magnet-magnet elementernya tersusun rapi dan menunjuk arah yang sama, sehingga menimbulkan kutub-kutub magnet. Antarmagnet elementer tersebut terdapat gaya tolak menolak dan gaya tarik-menarik. Akan tetapi, dibagian ujung magnet hanya terdapat gaya tolak-menolak. Itulah sebabnya pada ujung-ujung magnet terdapat gaya magnet paling kuat sedangkan bagian tengahnya lemah.

   Pada benda bukan magnet, magnet-magnet elementernya tersusun ddengan arah yang berlaianan atau arah yang acak sehingga tidak menimbulkan kutub magnet. Karena arahnya acak, gaya tarik menarik dan tolak menolak antarmagnet elementer saling meniadakan. Itulah sebabnya pada besi bukan magnet tidak terdapat gaya magnet (sifat magnet). Perhatikan gambar di bawah.

Gambar 1.6. Pada benda yang belum menjadi magnet, susunan magnet elementernya Acak atau tidak beraturan

Gambar 1.7 Pada benda yang telah menjadi magnet, susunan dan arah magnet elementernya sangat teratur

a.       Bahan Magnetik dan Nonmagnetik

Tidak semua bahan dapat ditarik oleh magnet. Untuk memudahkan pengelompokan, maka bahan digolongkan menjadi dua, yaitu bahan magnetik dan bahan nonmagnetik. Perhatikan uraian berikut dengan sungguh-sungguh.

1)             Bahan magnetik (feromagnetik)

Bahan magnetik adalah bahan yang dapat ditarik oleh magnet secara kuat. Bahan magnetik disebut juga feromagnetik. Bahan ini dapat dibuat menjadi magnet. Contoh bahan magnetik dan bahan nongmanetik diantarannya besi, baja, nikel, dan kobalt.

2)             Bahan nonmagnetik

Bahan  nonmagnetik adalah bahan yang tidak dapat ditarik kuat atau bahkan ditolak oleh magnet. Bahan nonmagnetik dikelompokan menjadi dua, yaitu paramagnetik dan diamagnetik.

a.  Bahan paramagnetik adalah bahan yang dapt ditarik oleh magnet, tetapi tarikannya sangant lemah. Contohnya aluminium, tembaga, dan platina.

b.   Bahan diamagnetik adalah bahan yang apabila didekatkan dengan magnet, maka magnet akan menolaknya (menjauhinya). Contohnya adalah emas, bismuth, dan timah hitam.

b.      Jenis-jenis magnet

1.      Berdasarkan ketahanan sifat kemagnetannya

a.  Magnet tetap (permanen), yaitu magnet yang sifat kemagnetan tetap (sifat kemagnetan dapat bertahan dalam waktu yang relatif lama). Contohnya magnet yang dibuat dari baja.

b.    Magnet sementara, yaitu magnet yang sifat kemagnetannya tidak tetap atau bersifat sementara. Contohnya magnet yang terbuat dari besi lunak.

2.      Berdasarkan Asalnya

Berdasarkan asalnya, magnet dikelompokan menjadi magnet alam dan magnet buatan. Magnet-magnet yang ada sekarang ini hampir semua merupakan mangnet buatan. Bahan untuk membuat magnet dikelompokan menjadi dua,  yaitu magnet keras dan magnet lunak.

Bahan magnet keras sukar dijadikan magnet tetapi jika sudah menjadi magnet mampu meimpan sifat kemagnetan dalam waktu lama, misalnya baja dan alkomak (paduan besi)

Bahan magnet lunak lebih mudah dijadikan magnet, tetapi sifat kemagnetannya tidak dapat bertahan lama, misalnya besi dan mumetil (logam paduan nikel).

d. Bentuk Magnet

     Magnet dapat berupa magnet alam dan magnet buatan. Magnet alam mempunyai bentuk yang tidak teratur, seperti bongkahan batuan. Oleh karena itu, pembicaraan bentuk magnet di sini dimaksudkan untuk magnet buatan. Berdasarkan bentuknya, magnet buatan terdiri atas magnet batang, magnet tabung, magnet U, dan magnet ladam.

e. Medan magnetik

    Medan magnet merupakan ruang di sekitar magnet yang di dalamnya masih bisa dirasakan adanya gaya magnet. Medan magnet dapat diartikan sebagai wilayah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi oleh gaya magnet. Garis-garis yang menggambarkan pola medan magnet disebut garis-garis gaya magnet. Garis-garis gaya magnet tidak pernah berpotongan satu sama lainya. 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. Apapunn bentuknya, sebuah maget memiliki medan magnet yang digambar berupa garis lengkung.

Gambar 1.8 Arah garis-garis gaya magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan

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 tari-menarik. Adapaun dua kutub magnet yang sejenis, garis-garis gaya magnet yang keluar dari kutbu utara masing-masing cenderung saling menolak. Karena arah garis gaya berlawanan, terjadilah tolak-menolak antara garis-garis yang keluar keuda kutub utara magnet. Hal itulah yang menyebabkan dua kutub yang sejenis saling menolak.

Gambar 1.9 Arah garis-garis gaya magnet dari dua kutub magnet yang sejenis

 

Gambar 1.10 Arah garis-garis gaya magnet dari dua kutub magnet yang berbeda jenis

Berkaitan dengan pola garis gaya magnet dapat dinyatakan sebagai berikut.

1.        Arah garis gaya magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan.

2.        Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotonga

3.    Tempat yang garis-garis gaya magnetnya rapat menunjukan medan magnetnya kuat. Adapun yang garis-garis gaya magnetnya renggang menunjukan medan magnetnya lemah.

f.    Pembuatan magnet

Menurut teori magnet, proses pembuatan magnet adalah dengan memuatar magnet elementer pada benda feromagnetik hingga arahnya teratur dan searah. Terdapat tiga cara untuk membuat bahan magnet menjadi magnet, yaitu menggosok, induks, dan arus listrik.

1.      Menggosokan magnet pada bahan feromagnetik

Gambar 1.11 Membuat magnet dengan menggosok

Pada gambar diatas, ujung A menjadi kutub selatan sedangakan ujung B menjadi kutub utara. Cara ini dapat dilakukan dengan menggosokan magnet pada benda feromagnetik secara searah. Bagian benda yang terakhir digosok akan mempunayi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penggosok.

2.      Mengaliri bahan feromagnetik dengan arus listrik searah (DC)

Gambar 1.12 Membuat magnet dengan listrik searah (DC)

Untuk menentukan kutub-kutub magnetnya, digunakan kaidah tanan kanan. Cara ini dapat dilakukan dengan magalirkan arus listrik searah melalui kawat yang dililitkan pada bahan feromagnetik yang hendak dijadikan magnet. Magnet jenis ini disebut magnet listrik atau elektromagnet. Kemagnetan pada magnet yang dibuat dengan arus listrik bersifat sementara. Artinya, jika arus listrik diputus maka kemagnetan yang timbul akan hilang. Keuntungan magnet yuang dibuat dengan arus listrik, antara lain sebagai berikut.

Ø  Kemagnetan dapat diatur kuat lemahnya. Untuk memperkuat kemagnetan jumlah lilitan harus diperbanyak atau arus listrik harus diperbesar.

Ø  Sifat kemagnetannya sementara sehingga saat tidak diperlukan magnet dapat disimpan.

Ø  Jenis kutubnya dapat ditukar dengan cara mengubah arah arus listrik.

Ø  Cara menyimpan relatif mudah atau tidak membutuhkan perlakuan khusus.

3.      Menginduksi bahan feromagnetik

Gambar 1.13 Membuat magnet dengan cara menginduksi

Pada gambar diatas, ujung A menjadi kutub selatan. Cara ini dapat dilakukan dengan mendekatkan bahan feromagnetik yang hendak dijadikan magnet pada suatu magnet utama (tanpa menyentuhnya). Ujung bahan feromagnetik yang didekatkan ke ujung magnet utama akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub utama yang didekatakan. Magnet yand dibuat dengan induksi tersebut disebut magnet induksi. Tingkat kekuatan magnet dari benda ini dipengaruhi oleh jarak magnet pendinduksi. Selain itu, kekuatan magnet penginduksi juga sangat mempengaruhi kualitas magnet induks yang dihasilkan. Magnet induksi mempunyai sifat sementara. Artinya, jika magnet menginduksi dijauhkan, sifat kemagnetan benda yang diinduksi akan hilang.

g.    Menghilangkan sifat kemagnetan

Kamu sudah mengetahui benda magnetik dapat dijadikan magnet. Sebaliknya magnet juga dapat dihilangkan kemagnetannya. Bagaimana caranya? Sebuah mgnet akan hilang sifat kemagnetannya jika magnet dipanaskan, dipukul-pukul, dan diarliri arus listrik bolak-balik.

Gambaer 1.14 Beberapa cara menghilangkan sifat kemagnetannya

1.   Magnet yang mengalami pemansaan dan pemukulan akan menyebabkan perubahan susunan magnet elementer menjadi tidak teratur dan tidak searah.

2.  Penggunaan arus bolak-balik (AC) menyebabkan arah listrik yang selalu berubah-ubah. Perubahan arah arus listrik memengaruhi letak dan arah magnet elementer. Apabila letak dan arah magnet elementer berubah, sifat kemagnetannya hilang.

h.   Cara menyimpan magnet

Setelah kita dapat membuat magnet tentu saja ingin menyimpannya. Agar sifat kemagnetan sebuah magnet dapat tahan lama, maka dalam menyimpan manet diperlukan angker (sepotong besi) yang dipasang pada kutub magnet.

Gambar 1.15 Cara Menyimpan Magnet

Pemasangan angker bertujuan untuk mengarahkan magnet elementer hingga membentuk rantai tertutup. Untuk menyimpan dua buah magnet batang diperlukan dua angker yang dihubungkan dengan dua kutub magnet yang berlawanan. Jika berupa magnet U untuk meyimpan deperlukan satu angker yang dihubungkan pada kedua kutubnya, selain itu, dalam menyimpan magnet perlu memperhatikan hal-hal berikut.

1.      Menyimpan magnet secara berpasangan.

2.      Menjauhkan magnet dari sumber panas,

3.   Menjauhkan magnet dari medan listrik.

Untuk Materi Teori Kemagnetan Bumi klil link berikut