KEMAGNETAN

Aprilia RahmawatiFara Arinda Zulfa

1. Menyelidiki gejala kemagnetan dan cara membuat magnet

a. Menjelaskan pengertian magnet dan menyebutkan macam-macam magnet

b. Membedakan bahan feromagnetik,paramagnetik,dan diamagnetik

c. Menjelaskan cara membuat magnet dan cara menghilangkan sifat kemagnetan

d. Menjelaskan pengertian medan magnet dan garis gaya magnet

e. Mengamati gaya antar kutub magnet dan kuat medan magnet

f. Menyebutkan faktor yang mempengaruhi besarnya medan magnet

g. Mengamati kuat medan magnet disekitar kawat yang berarus listrik

1 a. Pengertian magnet dan macam- macam magnet

Magnet adalah benda yang mempunyai medan magnet dan mempunyai gaya tolak menolak dan tarik menarik terhadap benda-benda tertentu.

Efek tarik menarik dan tolak menolak pada magnet disebut magnetisme.

magnet mempunyai dua kutub yang terletak di bagian ujung-ujungnya yaitu kutub selatan dan kutub utara.

Macam-macam magnet

1. Magnet AlamMagnet alam adalah magnet

yang tidak dibuat orang. Magnet itu sudah bersifat magnet sejak semula.

Contohnya magnet Gunung Ida

• Contoh magnet alam

• Magnet buatan magnet yang dibuat manusia. Magnet buatan terbuat dari besi atau baja. Bentuk-bentuk magnet buatan misalnya berbentuk batang, silinder, jarum, dan ladam (tapal kuda).

1 b. Bahan feromagnetik, paramagnetik, & diamagnetik

• FerromagnetikBahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar.

Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah:•Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis atomis besar.•Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet permanen•Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar (bisa ribuan kali).Permeabilitas bahan ini: u > uo ( miu > miu nol)Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.

• paramagnetikadalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul dalam bahan nol. Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah:•Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah tidak nol.•Jika solenoida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik yang lebih besar.•Permeabilitas bahan: u > u o.Contoh: aluminium, magnesium, wolfram, platina, kayu

• Diamagnetik Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol.

Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah:•Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah nol.•Jika solenoida dirnasukkan bahan ini, induksi magnetik yang timbul lebih kecil.•Permeabilitas bahan ini: u <> o. Contoh: Bismuth, tembaga, emas, perak, seng, garam dapur.

1c. Cara membuat magnet & cara menghilangkan sifat kemagnetan

Cara membuat magnet1. Dengan cara menggosokBesi yang semula bukan magnet,dapat dijadikan magnet.Caranya besi digosok dengan salah satu ujung magnet tetap. Arah gosokan dibuat searah agar magnet elementer yang terdapat pada besi letaknya menjadi teratur dan mengarah ke satu arah.

2. Dengan cara induksiBesi dan baja dapat dijadikan magnet dengan cara induksi. Caranya adalah besi dan baja diletakkan di dekat magnet tetap. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh atau terinduksi magnet tetap yang menyebabkan letaknya teratur dan mengarah ke satu arah.

3. Dengan cara mengaliri arus listrikBesi dan baja dapat juga dijadikan magnet dengan arus listrik. Caranya besi dan baja dililiti kawat yang dihubungkan dengan baterai. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh aliran arus searah (DC) yang dihasilkan baterai. Hal inimenyebabkan magnet elementer letaknya teratur dan mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet dan dapat menarik serbuk besi yang berada di dekatnya.

cara menghilangkan sifat kemagnetan

sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara1. dijatuhkan/dipukul-pukuldengan dijatuhkan akan menyebabkan magnet tersebut kehilangan kemagnetannya sedikit femi sedikit2. pemanasan pada magnetpemanasan pada magnet dapat menyebabkan perubahan susunan magnet elementernya. Akibat pemamasan magnet elementer menjadi tidak teratur dan tidak searah,sehingga sifat kemagnetannya akan berkurang bahkan hilang3. dialiri arus listrikperubahan arus listrik memengaruhi letak dan arah magnet elementer. Apabila letak dan arah magnet elementerberubah, sifat kemagnetannya hilang

1 d. Menjelaskan pengertian medan magnet dan garis gaya magnet

Medan magnet adalah ruang di mana sebuah benda yang berada di dalam ruang itu mendapat gaya magnet. Makin besar kekuatan suatu magnet, makin besar pula medan magnetnya. Medan magnet digambarkan sebagai garis-garis lengkung yang disebut garis gaya magnet. Garis gaya magnet bermula dari kutub utara dan berakhir di kutub selatan magnet.

Garis gaya magnet adalah garis-garis lengkung yang menunjukkan adanya gaya magnet.

1e. Mengamati gaya antar kutub magnet dan kuat medan magnet

Gaya antar kutub magnet• Jika dua kutub utara saling

dikekatkan, maka keduannya akan tolak menolak karena satu jenis kutub, begitu juga sebaliknya kutub selatan

• Namun jika kutub utara dengan kutub selatan didekatkan, maka kedua kutub ini akan tarik menarik.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa: kutub senama tolak menolak, dan kutub tak senama tarik menarik.

Kuat medan magnet

Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil kuat medan magnetnya.

1f. Faktor yang mempengaruhi besarnya medan magnet

1. Waktu Magnet permanen zaman dulu seperti magnet yang terbuat dari campuran tembaga dan besi mengalami perubahan metalurgikal seiring perubahan waktu, jika magnet termagnetisasi sebelum perubahannya stabil, maka akan terjadi perubahan flux dikarenakan ketidakstabilan medan magnetnya efek ini mengakibatkan pengurangan medan flux yang diakibatkan faktor perubahan waktu.

2. Temperatur Efek temperatur digolongkan dalam 3 ketegori, antara lain : Metalurgi (kelogaman), Irreversible,dan Reversible.

• - Perubahan metalurgi dapat diakibatkan terlalu tingginya suhu. Hal ini mengakibatkan perubahan flux yang ekstrim dan kemagnetan tidak dapat dikembalikan dengan cara re-magnetisasi.

• - Irreversible diartikan demagnetisasi parsial magnet atau kehilangan sementara kemagnetannya, diakibatkan perubahan suhu yang terlalu ekstrim (terlalu rendah atau terlalu tinggi).

• - Reversible dapat diakibatkan karena perubahan suhu. Sebagai contoh jika alnico dipanaskan 1 derajat diatas ambang temperatur maka akan terjadi penyusutan 0.19% flux. Namun flux dan medan magnet akan kembali pada keadaan semua saat suhu mencapai ambang batas suhu normal bahan.

3. Guncangan, getaran, dan getaran Pengaruh dari guncangan, tekanan, getaran (dibawah batas wajar/tidak mengakibatkan kerusakan fisik magnet) pada sebagian besar magnet permanen kecil kemungkinannya menghilangkan sifat kemagnetan. Tiap karakter bahan magnet memiliki daya tahan berbeda-beda terhadap efek ini.

4. Radiasi Efek dari radiasi pada bahan magnet permanen bervariasi berdasarkan golongan bahannya. Semua jenis magnet permanen dapat menerima pancaran radiasi hingga 3 x 1017 neutron per cm2 (energi neutron lebih besar dari 0.5 EV) tanpa mengalami perubahan flux. Untuk Alnico dan lodex dapat menerima 2 x 1018 neutron per cm2, sedikit mengalami penurunan saat menerima radiasi sebesar 3 x 1017 neutron per cm2 meskipun kurang dari 10%.

5. Material Magnet Berbagai campuran logam dan bahan lain digunakan untuk mendapatkan kualitas magnet buatan yang tinggi, diantaranya adalah : - Alnico (alumunium-nikel-besi)- Indox adalah magnet yang terbuat dari materi kimia, dengan menggunakan campuran atom MO-FeO3 (M adalah barium, strontium, salah satu atau kombinasi keduanya). - Lodex merupakan keluarga domain tunggal (hanya disusun dari satu unsur saja, misal hanya terbuat dari unsur Fe (besi), partikel magnet yang baik dapat ditekan atau dibentuk menjadi magnet. -Magnet Alam dibagi menjadi dua, yang pertama adalah Batuan Magnet Alam yang terbentuk dari campuran Erbium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, dan Samarium yang sedikit dikombinasikan dengan Cobalt. sedangkan yang kedua adalah Magnet bumi itu sendiri.

1g. Mengamati kuat medan magnet disekitar kawat berarus listrik

Medan magnet di sekitar kawat berarus listrik ditemukan secara tidak sengaja oleh Hans Christian 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 makin besar jika kuat arus listrik yang mengalir melalui kawat diperbesar. Arah penyimpangan jarum kompas bergantung arah arus listrik yang mengalir dalam kawat.

Gejala itu terjadi jika kawat dialiri arus listrik. Jika kawat tidak dialiri arus listrik, medan magnet tidak terjadi sehingga magnet jarum kompas tidak bereaksi.Perubahan arah arus listrik ternyata juga memengaruhi perubahan arah penyimpangan jarum kompas. Perubahan jarum kompas menunjukkan perubahan arah medan magnet.

2. Mendeskripsikan pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi

2a. Menjelaskan pengertian elektromagnet2b. Menjelaskan aplikasi elektromagnet dalam beberapa produk teknologi2c. Menjelaskan faktor yang mempengaruhi besarnya gaya Lorentz2d. Menjelaskan aplikasi gaya Lorentz dalam kehidupan sehari hari

2a. Pengertian elektromagnet

Elektromagnet adalah prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus listrik.

2b. Aplikasi elektromagnet dalam beberapa produk teknologi

a. Aplikasi elektromagnet dalam bidang komunikasi• Penggunaan telepon. Telepon merupakan salah satu

alat yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik sebagai media perantara atau penghubungnya. Ketika kita menggunakan telepon tetap biasa, gelombang suara menyebabkan diafragma bergetar dalam medan magnet. Getaran ini dikonversi menjadi impuls listrik dan ditransmisikan sepanjang kawat untuk penerima.

• Radio merupakan salah satu alat komunikasi yang populer. Alat ini bekerja karena adanya gelombang radio.

• Pesawat televisi. gelombang televisi memiliki frekuensi lebih tinggi daripada gelombang radio, gelombang televisi merambat lurus sehingga tidak dapat dipantulkan oleh lapisan-lapisan atmosfer bumi.

b. Aplikasi elektromagnet dalam bidang kesehatan• Sinar inframerah. inframerah dapat digunakan untuk

mengurangi rasa sakit pada rematik dan menghangatkan permukaan kulit.

• Sinar-X disebut juga sinar rontgen. Dalam bidang kedokteran sinar ini digunakan untuk memotret bagian tulang yang patah, batu ginjal, paru-paru, dan bagian tubuh lainnya.

• Sinar gamma. Sinar gamma termasuk gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi antaraSinar gamma merupakan hasil reaksi yang terjadi dalam inti atom yang tidak stabil.

• Sinar ultraviolet. Sinar ultraviolet dapat digunakan untuk membunuh mikroorganisme.

c. Aplikasi elektromagnet dalam bidang militer• Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan

melihat ditempat yang gelap ataupun berkabut.• sinar inframerah dibidang militer dimanfaatkan untuk membuat

satelit mata-mata dan saat ini tengah dicoba untuk membuat Pesawat militer yang menggunakan sinar inframerah sebagai motor penggeraknya yang berpusat dari satelit.

• Antena radar dapat bertindak sebagai pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik.

d. Aplikasi elektromagnet dalam bidang astronomi• Teleskop ruang angkasa digunakan untuk mengatasi

gangguan pengamatan yang berasal dari atmosfer.• Astronomi optikal menunjuk kepada teknik yang dipakai

untuk mengetahui dan menganalisa cahaya pada daerah sekitar panjang gelombang yang bisa dideteksi oleh mata. Alat yang bisa dipakai adalah :

• Teleskop• CCD• Spektograf.• Astronomi radio memakai alat yang betul-betul berbeda

untuk mendeteksi radiasi dengan panjang gelombang mm.• Kamera inframerah digunakan untuk mendeteksi cahaya

dan benda yang memancarkan panas.

2c. Faktor yang mempengaruhi besarnya Gaya Lorentz

Gaya lorentz pada penghantar bergantung pada faktor sebagai berikut :1. kuat medan magnet (B)2. besar arus listrik (I)3. panjang penghantar (l)

2d. Menjelaskan aplikasi Gaya Lorentz dalam kehiupan sehari hari

F = B.I.L keterangan : • F = gaya lorentz (N) • B = kuat medan magnet (Tesla) • I = kuat arus listrik (A) • L = panjang penghantar (m) sehingga gaya Lorentz pada penghantar bergantung pada faktor sebagai berikut : • (1) kuat medan magnet (B) • (2) besar arus listrik (I) • (3) panjang penghantar

3. Menerapkan konsep indikasi elektromagnetik untuk menjalankan prinsip

kerja

3a. Menjelaskan pengertian induksi elektromagnetik3b. Menjelaskan pengertian induksi elektromagnetik3c. Membedakan arus listrik searah (dc) dan arus listrik bolak balik (ac)3d. Menjelaskan pengertian gaya gerak listrik (GGL)3e. Menjelaskan faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi

3f. Menjelaskan fungsi dan prinsip kerja transformator serta kegunaannnya3g. Membedakan trafo step up, trafo step down, dan efisiensi trafo

3a. Menjelaskan pengertian induksi elektromagnetik

Induksi Elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya GGL atau arus listrik pada suatu penghantar atau kumparan akibat mengalami perubahan garis-garis gaya magnet (fluks magnetik ).

3b. Menjelaskan pengertian arus listrik induksi

Sebuah rangkaian listrik tertutup dengan energi yang mengalir menggambarkan dua bagian dari gaya elektromagnetik: listrik dan magnet. Listrik diproduksi ketika produk elektron terdorong melalui kawat yang dijalankan oleh sumber tegangan – baterai.

3c. Membedakan arus listrik searah (dc) dan arus listrik bolak balik (ac)

• DC (Diret Current)Diret Current adalah suatu arus listrik yang tidak adanya gelombang frekuensi. DC tidak terdapat pada listrik instalasi namun, arus DC hanya terdapat pada batrai (akumulator).Dc dapat dihasilkan dari AC hanya saja, jika arus AC diconverting menjadi arus DC degan mengunakan Rectifier bright (perubah arus listrik AC menjadi DC). Arus DC biasanya digunakan untuk instalasi elektro arus lemah, adapun arus DC yang besar sering digunakan untuk mobil-mobil yang menggunakan dinamo listrik untuk melaju.

• AC (Alternating Current)Alternating Current adalah arus yang terjadi globang frekuensi sebanyak 50 kali dalam 1 detiknya (HZ). Arus AC banyak digunakan dalam bidang industri, perkantoran, banguna toko, dan perumahan. Arus AC dapat di tentukan besaran dayanya dengan keluaran berapaun tergantung MCB (Miniature Circuit Breaker) yang digunakan. Arus Ac dapat di bersarkan tegangannya dengan menggunkan transformator step up akan tetapi, jikalau voltase naik, ampere (i) akan turun dan sebaliknya.

3d. Menjelaskan pengertian gaya gerak listrik (GGL)

Gaya gerak listrik induksi adalah timbulnya gaya gerak listrik di dalam kumparan yang mencakup sejumlah fluks garis gaya medan magnetik, bilamana banyaknya fluks garis gaya itu divariasi. Dengan kata lain, akan timbul gaya gerak listrik di dalam kumparan apabila kumparan itu berada di dalam medan magnetik yang kuat medannya berubah-ubah terhadap waktu.

3e. Menjelaskan faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi adalah:• jumlah lilitan kumparan• kecepatan perubahan garis gaya magnet

3f. Menjelaskan fungsi dan prinsip kerja transformator dan kegunaannya

• Fungsi trafo1. menaikkan tegangan arus listrikfungsi transformator ini digunakan di lemari es, televisi, dan komputer sebagai penaik tegangan arus listrik.2. menurunkan tegangan arus listrikJumlah lilitannya berbalik dengan transformator step up, jika step up lilitan yang terbanyak ada pada lilitan sekunder maka transformator step down ini lilitan yang terbanyak adalah lilitan primernya dibanding dengan lilitan sekunder.

• Prinsip kerja trafo

Sebuah Transformator yang sederhana pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kebanyakan Transformator, kumparan kawat terisolasi ini dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan Inti Besi (Core). Ketika kumparan primer dialiri arus AC (bolak-balik) maka akan menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Kekuatan Medan magnet (densitas Fluks Magnet) tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang dialirinya. Semakin besar arus listriknya semakin besar pula medan magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan pertama (primer) akan menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) dalam kumparan kedua (sekunder) dan akan terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Dengan demikian, terjadilah pengubahan taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan tinggi menjadi tegangan yang rendah.

Kegunaan transformatortransformator atau seringkali dimaksud trafo yaitu suatu komponen listrik yg merubah & memindahkan arus listrik dari satu skema/rangkaian listrik atau lebih ke skema/rangkaian listrik yang lain dngn tanpa mengubah system frekuensi lewat gandengan magnet & berdasar pada prinsip induksi elektromagnetik. Transformator banyak dipakai secara luas dlm sektor tenaga listrik ataupun elektronika. Dngn pemakaian transformator dlm system catu daya sangat mungkin kita untuk menentukan tegangan/voltage yg sesuai keperluan & ekonomis.

3 g. Membedakan trafo step up, trafo step down dan efisiensi trafo

Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np), sedangkan

Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Efisiensi transformator didefinisikan sebagai perbandingan antara daya listrik keluaran dengan daya listrik yang masuk pada transformator. Pada transformator ideal efisiensinya 100 %, tetapi pada kenyataannya efisiensi tranformator selalu kurang dari 100 %.hal ini karena sebagian energi terbuang menjadi panas atau energi bunyi.