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