Kemagnetan

9.11. Kemagnetan

Elok Sudibyo

Pernahkah kamu berpikir bahwa alat-alat teknologi banyak yang memanfaatkan magnet, seperti pengeras suara, radio, dan disket? Tahukah kamu bahwa alat-alat tersebut melibatkan magnet? Setelah belajar bab ini, kamu akan mengetahui gejala kemagnetan dan pemanfaatannya dalam produk teknologi.

Peta Konsep

A. Sifat-sifat Magnet

Lebih dari 2000 tahun yang lalu, orang Yunani yang hidup di Magnesia menemukan batu yang istimewa. Batu tersebut dapat menarik benda-benda yang mengandung logam. Ketika batu itu digantung sehingga dapat berputar, salah satu ujungnya selalu menunjuk arah utara. Karena batu itu ditemukan di Magnesia, orang Yunani menamainya magnetit. Orang Yunani tidak mengetahui lebih lanjut bagaimana sifat-sifatnya, namun mereka telah mengamati ciri-ciri bahan yang disebut magnet.

Pada saat ini berbagai teknologi banyak sekali yang melibatkan magnet. Pengeras suara, layar TV, kaset, dan disket merupakan contoh-contohnya. Kamu dapat mulai belajar tentang magnet dengan melakukan Kegiatan 1 berikut ini. Selanjutnya, dalam bagian berikutnya kamu dapat melanjutkan belajarmu tentang magnet dan berbagai penggunaannya.

Pernahkah kamu merasakan adanya gaya tarikan, saat kamu mencoba mendekatkan magnet pada benda yang terbuat dari besi? Pernahkah kamu memisahkan dua buah magnet yang melekat jadi satu dengan menarik magnet itu? Peristiwa yang kamu alami itu merupakan contoh gejala kemagnetan. Kemagnetan melibatkan kutub-kutub magnet. Apakah kutubkutub magnet itu, dan bagaimanakah sifat-sifatnya?

1. Kutub-kutub magnet

Semua magnet memperlihatkan ciri-ciri tertentu. Seperti yang kamu amati dalam Kegiatan 1, setiap magnet memiliki dua tempat yang gaya magnetnya paling kuat. Daerah ini disebut kutub magnet. Ada 2 kutub magnet, yaitu kutub utara (U) dan kutub selatan (S). Seringkali kamu menjumpai magnet yang bertuliskan N dan S. N merupakan kutub utara magnet itu (singkatan dari north yang berarti utara) sedangkan S kutub selatannya (singkatan dari south yang berarti selatan).

Magnet dapat berada dalam berbagai bentuk dan ukuran. Bentuk yang paling sederhana berupa batang lurus. Bentuk lain yang sering kamu jumpai misalnya bentuk tapal kuda (ladam) dan jarum. Pada bentuk-bentuk ini, kutub magnetnya berada pada ujung-ujung magnet itu. Gambar 11.1 memperlihatkan berbagai bentuk magnet yang sering kamu jumpai.

Jika dua buah magnet saling didekatkan, magnet pertama akan mengerjakan gaya pada magnet kedua, dan magnet kedua mengerjakan gaya kepada magnet pertama. Gaya magnet, seperti halnya gaya listrik, berupa tarikan dan tolakan. Jika dua kutub utara didekatkan, maka keduanya tolak-menolak. Dua kutub selatan juga saling menolak. Namun, jika kutub selatan didekatkan pada kutub utara, maka kedua kutub ini akan tarik-menarik. Sehingga kita dapat membuat aturan untuk kutub magnet: kutub senama tolak-menolak, dan kutub tak senama tarik-menarik. Perhatikan Gambar 11.2.

Kutub-kutub magnet selalu berpasangan yaitu kutub utara dan kutub selatan. Selama bertahun-tahun para ilmuwan mencoba mendapatkan satu kutub saja yang ada pada sebuah magnet. Menurutmu, bagaimanakah caranya? Kamu mungkin berpikir bahwa cara yang paling masuk akal untuk memisahkan kutub magnet adalah dengan memotong magnet manjadi dua. Cara ini memang masuk akal, namun hasilnya tidak demikian. Jika sebuah magnet dipotong menjadi dua, ternyata hasilnya berupa dua magnet yang lebih kecil dan masing-masing tetap memiliki kutub utara dan selatan.

2. Medan magnet

Walaupun gaya-gaya magnet yang terkuat terletak pada kutub-kutub magnet, gaya-gaya magnet tidak hanya berada pada kutub-kutubnya saja. Gaya-gaya magnet juga timbul di sekitar magnet. Daerah di sekitar magnet yang terdapat gaya-gaya magnet disebut medan magnet.Garis gaya magnet dapat digambarkan dengan cara menaburkan serbuk besi pada kertas yang diletakkan di atas magnet. Perhatikan Gambar 11.4. Di manakah tempat garis gaya magnetnya paling rapat? Jika pada suatu tempat garis gaya magnetnya rapat, berarti gaya magnetnya kuat. Sebaliknya jika garis gaya magnetnya renggang, berarti gaya magnetnya lemah.

Seperti halnya garis gaya listrik yang menggambarkan medan listrik, garis gaya magnet dapat menggambarkan medan magnet. Namun tidak seperti garis gaya listrik yang dapat berawal dan berakhir pada satu muatan listrik, garis gaya magnet tidak ada awal dan akhirnya. Garis gaya magnet membentuk lintasan tertutup dari kutub utara ke kutub selatan. Jadi, medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih bekerja gaya magnet, digambarkan oleh garis gaya magnet yang menyebar dari kutub-kutub magnet.

3. Bahan magnetik

Apa yang terjadi jika kamu mendekatkan magnet pada benda-benda yang terbuat dari besi, baja, nikel, dan kobalt? Benda-benda itu dapat ditarik oleh gaya magnet, atau bersifat magnetik. Sebaliknya, benda-benda dari kayu, kertas, dan kaca tidak dapat ditarik magnet. Benda-benda ini bersifat nonmagnetik, artinya tidak dapat ditarik oleh gaya magnet.

Bahan-bahan magnetik dapat dibagi menjadi dua, yaitu feromagnetik dan paramagnetik. Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat. Bahan feromagnetik contohnya besi, baja, nikel, dan kobalt. Selain dapat ditarik magnet dengan kuat, bahan feromagnetik dapat dibuat menjadi magnet. Nama feromagnetik sendiri berasal dari bahasa latin ferrum yang artinya besi. Bahan paramagnetik merupakan bahan yang ditarik magnet dengan gaya magnet yang lemah. Contoh bahan paramagnetik misalnya aluminium, platina, dan mangan.

4. Penjelasan tentang gejala kemagnetan

Apa yang terjadi jika kamu mencoba menempelkan paku besi pada pintu kulkas? Tentu saja paku tersebut jatuh. Walaupun berasal dari besi, paku tersebut tidak bersifat magnet. Mengapa ada besi yang bersifat magnet dan ada yang tidak?

Sifat-sifat kemagnetan suatu bahan tergantung pada struktur atomnya. Para ilmuwan mengetahui bahwa tiap atom memiliki sifat-sifat magnet, artinya menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini berasal dari gerakan elektronelektronnya. Kadang-kadang sekelompok atom bergabung sedemikian hingga medan magnetnya memiliki arah yang sama. Daerah yang ditempati atom-atom yang medan magnetnya berarah sama disebut magnet elementer. Kamu dapat membayangkan model magnet elementer ini sebagai magnet mini yang memiliki kutub utara dan selatan. Semua benda tersusun atas magnet-magnet elementer. Perhatikan Gambar 11.5. Untuk benda yang tidak bersifat magnet, magnet elementernya tersusun secara acak (arahnya ke segala penjuru). Karena magnet elementernya mengerjakan gaya magnet ke arah yang berbeda-beda, sifat magnetnya saling meniadakan. Akibatnya benda tersebut tidak menghasilkan gaya magnet. Sedangkan benda-benda yang bersifat magnet memiliki magnet-magnet elementer yang menunjuk ke satu arah.

5. Pembuatan magnet

Magnet ada yang diperoleh langsung dari alam dan dibuat manusia. Magnet yang diperoleh dari alam berupa mineral magnetit. Magnet yang dibuat manusia berasal dari bahan ferromagnetik seperti besi dengan membuat magnet-magnet elementernya menjadi searah.

Cara pertama, kamu dapat menggosok-gosok besi tersebut dengan magnet. Arah penggosokannya harus tetap. Jika besi digosok dengan magnet, maka magnet-magnet elementer besi yang semula berarah tidak teratur menjadi searah.

Cara kedua, seperti yang kamu lakukan dalam Kegiatan 3, jika sebuah besi yang tidak bersifat magnet diletakkan di dekat magnet yang cukup kuat maka besi tersebut menjadi bersifat magnet. Pembuatan magnet dengan cara ini disebut induksi. Pada saat besi didekatkan pada magnet, maka magnet-magnet elementer besi disearahkan oleh gaya magnet dari magnet itu. Pada saat magnet-magnet elementernya searah, maka besi tersebut berubah menjadi magnet.

Cara ketiga pembuatan magnet adalah dengan mengalirkan arus listrik pada kawat. Jika arus listrik dialirkan pada kawat, maka di sekitar kawat akan timbul medan magnet. Gejala kemagnetan akibat arus listrik ini disebut elektromagnetik. Elektromagnetik akan kamu pelajari pada bab berikutnya.

Benda-benda feromagnetik ada yang mudah dan ada yang sukar dibuat menjadi magnet. Besi lunak mudah dibuat menjadi magnet, namun sifat kemagnetannya mudah hilang. Bahan-bahan lain seperti baja, kobalt, dan nikel lebih sulit dibuat magnet, namun sifat kemagnetannya tidak mudah hilang. Magnet yang seperti ini disebut magnet tetap atau magnet permanen. Untuk membuat magnet permanen yang kuat, digunakan campuran aluminium, nikel, dan kobalt. Campuran ini biasa disebut alnico (singkatan dari aluminium, nikel, dan kobalt).

Magnet permanen dapat pula hilang sifat kemagnetannya. Sebagai contoh, jika magnet sering jatuh atau dipukulpukul maka sifat kemagnetannya akan berkurang, bahkan hilang. Pemanasan pada magnet juga menyebabkan sifat kemagnetannya berkurang atau bahkan hilang. Hal ini terjadi karena tambahan energi akibat pemanasan menyebabkan partikel-partikel bahan bergerak lebih cepat dan lebih acak, maka sebagian magnet elementernya tidak lagi menunjuk arah yang sama seperti semula. Bahkan setiap benda di atas suhu tertentu sama sekali tidak dapat dibuat menjadi magnet.

B. Bumi sebagai Magnet

Seperti yang telah kamu amati dalam kegiatan Lab Saku mengenai kutub-kutub magnet, ujung-ujung sebuah magnet yang dapat berputar bebas saat diam akan menunjuk arah utara-selatan. Oleh karena itu, penamaan kutub-kutub magnet disesuaikan dengan arah geografis bumi yang ditunjuknya, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Mengapa kutub-kutub magnet selalu menunjuk arah utara selatan, dan tidak ke arah lain?

Ilmuwan Inggris yang bernama William Gilbert pada tahun 1600 mengajukan gagasan bahwa bumi bersifat magnet. Ia memperkirakan kutub-kutub magnet bumi dapat dicari dan ditemukan.

Pendapat Gilbert ternyata benar. Pada saat ini ilmuwan telah mengetahui bahwa bumi memiliki magnet batang raksasa yang terkubur di dalamnya. Bumi mengerjakan gaya magnet serta terdapat medan magnet di sekitar bumi. Medan magnet bumi yang terkuat terletak di daerah kutub-kutub magnet bumi.

Asal mula medan magnet bumi ini belum sepenuhnya dipahami. Medan magnet bumi diperkirakan berasal dari gerakan inti bumi (banyak mengandung nikel dan besi).

Arah medan magnet bumi ternyata tidak tetap. Ilmuwan mempelajari arah medan magnet bumi di masa lalu dengan menganalisis rekaman medan magnet pada mineral magnetik dalam lapisan-lapisan batuan bumi. Pada saat batuan magnetik masih berwujud magma, magnet-magnet elementernya disearahkan oleh medan magnet bumi. Ketika batuan itu membeku, arah medan magnetnya tidak berubah, hingga saat ini. Pola kemagnetan pada lapisan batuan menunjukkan bahwa medan magnet bumi telah berputar beberapa kali, satu kali putaran setiap setengah juta tahun.

Binatang-binatang tertentu, seperti merpati memanfaatkan medan magnet bumi sebagai navigasinya sehingga dapat kembali ke sarang atau kandangnya setelah dilepas dari tempat yang jauh. Migrasi musiman kelompok burung tertentu dari satu tempat ke tempat lain juga memanfaatkan jalur-jalur medan magnet bumi.

1. Kompas

Pernahkah kamu menggunakan

kompas untuk menentukan arah? Jika kamu pernah menggunakan kompas, kamu mengetahui bahwa jarum kompas selalu menunjuk arah utara dan selatan.

Jarum kompas berupa magnet. Jarum ini memiliki kutub utara dan selatan. Medan magnet bumi mengerjakan gaya magnet kepada jarum kompas. Kutub utara jarum kompas menunjuk ke arah kutub utara geografis bumi. Namun apakah kutub utara geografis juga merupakan kutub utara magnet Bumi? Seperti yang telah kamu pelajari, kutub magnet yang senama tolak-menolak dan yang tak senama tarik-menarik. Jadi, yang ditunjuk oleh kutub utara jarum kompas sebenarnya adalah kutub selatan magnet bumi. Sedangkan yang ditunjuk oleh kutub selatan jarum kompas sebenarnya kutub utara magnet bumi.

Kutub-kutub magnet bumi sebenarnya tidak tepat berimpit dengan kutub-kutub geografisnya. Kutub selatan magnet Bumi ternyata terletak di daerah Kanada bagian utara, sekitar 1500 km dari kutub utara geografis. Sedangkan kutub utara magnet Bumi terletak di dekat Lingkar Antartika. Oleh karena itu, ketika kita menggunakan kompas, jarum kompas tidak tepat benar menunjuk arah utara selatan, namun agak menyamping. Sudut yang dibentuk antara jarum kompas dengan arah utara selatan geografis disebut sudut deklinasi. Di daerah khatulistiwa sudut deklinasi hampir nol. Namun semakin dekat ke kutub, sudut deklinasi ini semakin besar.

Kamu telah mengetahui bahwa bumi dapat dipandang memiliki magnet batang raksasa yang terkubur di dalamnya. Jika demikian, maka kutub-kutub magnet bumi juga terletak di dalam bumi. Akibatnya posisi jarum kompas tidak tepat mendatar, tapi membentuk sudut. Sudut yang dibentuk antara jarum kompas dengan permukaan bumi disebut sudut inklinasi. Sudut inklinasi tidak sama untuk berbagai belahan bumi. Di daerah khatulistiwa, sudut inklinasinya kecil. Jika semakin dekat dengan kutub magnet bumi, maka sudut inklinasinya membesar. Tepat di daerah kutub magnet bumi (misalnya di Kanada bagian utara), sudut inklinasinya paling besar, dan bahkan jarum kompas hampir tegak lurus dengan

permukaan bumi.

Rangkuman

1. Kutub-kutub magnet yang senama tolak-menolak, sedangkan yang tak senama tarik-menarik.

2. Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih bekerja gaya magnet. Medan magnet dapat digambarkan oleh garis gaya magnet.

3. Magnet tersusun dari magnet-magnet elementer yang searah.

4. Bumi bersifat sebagai magnet, oleh karena itu dikelilingi medan magnet.

5. Kutub utara magnet bumi terletak di dekat kutub selatan geografis, dan kutub selatan magnet bumi terletak di dekat kutub utara geografis.

6. Kompas tidak persis menunjuk arah utara selatan. Kompas menunjuk arah kutub magnet bumi. Sudut antara kutub utara selatan magnet bumi (yang ditunjuk kompas) dengan kutub utara selatan geografis disebut deklinasi. Sedangkan sudut yang dibentuk jarum kompas dengan bidang datar disebut inklinasi.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s