Halaman
Kemagnetan
249
P
eta
K
onsep
Setelah kalian memahami peta konsep di atas, perhatikan kata-kata kunci berikut
yang merupakan kunci dan cara memahami materi ini.
•
Magnet
•
Paramagnetik •
Induksi
•
Gaya Lorentz
•
Ferromagnetik •
Diamagnetik
•
Medan Magnet
1. Ferromagnetik
2. Paramagnetik
3. Diamagnetik
1. Tarik-menarik
2. Tolak-menolak
Cara Menghilangkan
Sifat Magnet
Gaya Lorentz dan
Penggunaannya
Sifat Kutub
Magnet
Sifat Magnet
Bahan
Cara membuat Magnet:
1. Menggosok
2. Aliran Arus Listrik
3. Induksi
Medan Magnet
Teo r i
Kemagnetan
Bumi
Alat dengan
Prinsip
Elektromagnetik
Kemagnetan
dibedakan
dibedakan
membahas
aplikasi
Untuk mempermudah memahami materi ini, perhatikan peta konsep berikut ini.
Pada suatu hari Ani mendekati ibunya yang sedang menjahit. Ia
memperhatikan gerakan jarum di atas kain. Tanpa sengaja Ani mengambil gunting
yang ada di depannya. Kemudian ia menempelkan ujung gunting pada kancing baju
yang terbuat dari plastik.
Ani tidak melihat kejadian yang mengherankan baginya. Ani terheran-heran
pada saat ujung gunting ia tempelkan pada jarum.Ternyata jarum menempel pada
ujung gunting yang sedang ia pegang. Sambil meloncat-loncat kegirangan Ani
bertanya kepada ibunya. Bu, kenapa jarum bisa menempel pada ujung gunting?
Sambil melontarkan senyum Ibu Ani menoleh ke arah Ani, dan berusaha untuk
menjawab bahwa gunting dan jarum terbuat dari bahan besi. Diskusi Ani dan ibunya
hanya bermuara pada bahan yang digunakan untuk gunting dan jarum. Tentu tidak
semua besi bisa menarik benda lain, untuk mengetahui penyebabnya, marilah kita
ikuti penjelasan dalam materi pokok berikut.
Kemagnetan
Bab
12
K
ata
K
unci
IPA Terpadu IX
250
A. Sifat Kutub Magnet
A. Tujuan
Mengetahui sifat kemagnetan suatu benda.
B. Alat dan Bahan
1. Paku besi, paku baja, kawat aluminium, kawat tembaga, timah
(zeng), gabus, kertas, kaca, kayu, dan batu.
2. Magnet batang.
C. Cara Kerja
1. Peganglah ujung magnet batang dan ujung lainnya dekatkan
pada paku besi.
2. Apa yang dialami oleh paku besi? Jelaskan.
3. Ulangi kegiatan yang sama untuk paku baja. Apa yang terjadi
pada paku baja? Mengapa demikian?
4. Ulangi kegiatan yang sama untuk masing-masing benda yang
telah tersedia di atas, antara lain: kawat aluminium, kawat
tembaga, timah, gabus, kertas, kaca, kayu, dan batu.
5. Amatilah apa yang dialami oleh masing-masing benda ketika
ujung magnet batang didekatkan.
6. Catat dalam tabel pengamatan yang kalian peroleh.
7. Mengapa benda-benda tersebut ada yang menempel dan
ada yang tidak menempel ketika ujung magnet didekatkan?
Tabel 12.1 Data Pengamatan
Kegiatan 12.1
Nama Benda yang
Yang Dialami oleh Benda
Didekatkan Magnet
Paku besi
........................................
Paku baja
........................................
Aluminium
........................................
Tembaga
........................................
Timah
........................................
Kemagnetan
251
A. Tujuan
Menentukan jenis benda yang mempunyai sifat kemagnetan.
B. Alat dan Bahan
1. Rakitan statif
2. Sebuah magnet batang
3. Mur, pelat seng, pelat besi atau baja, pelat tembaga dan
pelat timbal, kertas, plastik, aluminium foil, dan kayu
C. Cara Kerja
1. Jepitlah magnet batang pada statif dalam posisi horizontal.
2. Dekatkan mur pada permukaan magnet yang menghadap
ke bawah. Maka mur akan menempel pada magnet.
D. Hasil Pengamatan
Dari hasil pengamatan, ternyata apabila masing-masing benda
diselipkan di antara mur dan magnet, ada dua kemungkinan
kejadian yaitu mur tetap menempel atau mur jatuh. Apa
kesimpulan kalian dari kejadian ini?
Kegiatan 12.2
8. Coba kelompokkan kedua jenis benda didasarkan pada bisa
tidaknya benda menempel pada magnet. Amati jenis kedua
kelompok itu didasarkan pada jenis logam dan bukan logam.
9. Apakah semua benda jenis logam bisa ditarik oleh magnet?
10. Apakah semua jenis benda bukan logam dapat ditarik oleh
magnet?
11. Apa komentar kalian tentang kedua jenis benda tersebut?
D. Hasil Pengamatan
Berilah suatu kesimpulan untuk menjawab jenis benda mana
yang mudah ditarik oleh magnet dan berilah alasan!
IPA Terpadu IX
252
A. Tujuan
Mengetahui kekuatan magnet batang.
B. Alat dan Bahan
1. Sehelai kertas
2. Paku-paku kecil atau serbuk besi
3. Sebuah magnet batang
C. Cara Kerja
1. Tempatkan paku-paku kecil atau serbuk besi pada kertas
dan letakkan di atas meja.
2. Gulunglah sebuah magnet batang tersebut pada paku-paku
kecil atau serbuk kecil.
3. Angkat magnet batang tadi, dan amati bagian mana yang
banyak ditempeli oleh paku-paku kecil atau serbuk besi?
4. Apakah pada semua bagian magnet memiliki kekuatan yang
sama untuk menarik benda-benda kecil di sekitarnya?
D. Hasil Pengamatan
Berilah suatu kesimpulan untuk menjawab! Apa komentar kalian
mengenai kekuatan magnet batang dan apa arti itu semua?
Kegiatan 12.3
Info
MEDIA
Jika sebuah magnet digantung di tengahnya, magnet tersebut mencoba
untuk menunjuk ke arah utara dan selatan. Hal ini karena kutub-kutubnya
ditarik oleh kutub-kutub megnetis bumi. Dalam sebuah magnet, “kutub
utara” sebenarnya berarti “kutub pencari arah utara”. Inilah ujung yang
mencoba menunjuk ke utara.
A. Tujuan
Mengetahui sifat antarkutub magnet.
Kegiatan 12.4
Kemagnetan
253
B. Alat dan Bahan
1. Sebuah balok atau batang kayu
2. Dua buah magnet batang
3. Sebuah baskom atau sejenisnya yang sudah diisi air
secukupnya
C. Cara Kerja
1. Ambil baskom yang sudah berisi air tadi.
2. Masukkan batang kayu ke dalam baskom.
3. Letakkan pelan-pelan sebuah magnet di atas kayu dan
lepaskan.
4. Mengarah ke manakah magnet itu?
5. Putarlah magnet itu sedikit dan lepaskan.
Mengarah ke manakah magnet itu?
6. Salah satu kutub magnet itu selalu berusaha menghadap
utara maka kutub magnet tersebut disebut kutub apa?
7. Kutub magnet yang satu lagi selalu berusaha menghadap
selatan maka kutub magnet disebut kutub apa?
8. Menurut pendapat kalian sebuah magnet memiliki berapa
kutub? Sebutkan kutub-kutub magnet tersebut.
9. Berilah tanda masing-masing untuk kutub utara dan kutub
selatan magnet batang yang terapung di dalam air.
10. Ambillah sebuah magnet batang yang lain.
11. Dekatkan kutub selatan magnet ini pada kutub utara magnet
yang terapung.
12. Amatilah, apa yang kalian lihat pada magnet yang terapung
di air?
13. Dekatkan kutub selatan magnet yang kalian pegang dengan
kutub selatan magnet yang terapung.
14. Amatilah, apa yang terjadi pada magnet yang terapung di air?
15. Apa komentar kalian saat kedua ujung magnet yang berbeda
kalian dekatkan dan begitu sebaliknya ujung magnet yang sama
jenis.
D. Hasil Pengamatan
Berilah suatu kesimpulan untuk menjawab pertanyaan, mengapa
kedua ujung yang berbeda akan tarik-menarik dan sebaliknya
akan tolak-menolak!
IPA Terpadu IX
254
Di dalam kehidupan sehari-hari
kata “magnet” sudah sering kita
dengar. Namun sering juga berpikir
bahwa jika mendengar kata magnet
selalu berkonotasi menarik benda.
Kita bisa mengambil suatu barang
hanya dengan sebuah magnet,
misalkan pada peralatan perbeng-
kelan biasanya dilengkapi dengan
sifat magnet sehingga memudah-
kan untuk mengambil benda yang
jatuh di tempat yang sulit dijangkau
oleh tangan secara langsung.
Bahkan banyak peralatan yang sering kita gunakan,
antara lain bel listrik, telepon, dinamo, alat-alat ukur
listrik, kompas yang semuanya menggunakan magnet.
Asal kata magnet diduga dari kata magnesia yaitu
nama suatu daerah di Asia kecil. Menurut cerita di
daerah itu + 4.000 tahun yang lalu telah ditemukan
sejenis batu yang memiliki sifat dapat menarik besi
atau baja atau campuran logam lainnya. Benda yang
dapat menarik besi atau baja inilah yang disebut
magnet.
Info
MEDIA
Penelitian tentang kemagnetan
pertama kali dilakukan oleh
Pierre de Maricourt pada 1269.
Dari penelitian ini disimpulkan
bahwa magnet memiliki dua
kutub yang searah dengan
kutub utara dan selatan bumi.
Pada 1600, William Gilbert
menyimpulkan bumi merupa-
kan magnet raksasa.
B. Sifat Magnet Bahan
Berdasarkan kegiatan 12.1 - 12.4, sifat kemagnetan
suatu benda digolongkan menjadi dua golongan yaitu:
benda magnetik dan benda nonmagnetik.
Benda magnetik yaitu benda-benda yang dapat
ditarik oleh magnet sedangkan benda nonmagnetik
yaitu benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh
magnet.
Di dalam percobaan yang lebih teliti diperoleh
penggolongan benda yang terdiri atas ferromagnetik,
paramagnetik, dan diamagnetik. Ferromagnetik
adalah benda yang ditarik kuat oleh magnet dan
paramagnetik adalah benda yang ditarik lemah oleh
magnet sedangkan diamagnetik adalah benda yang
Kemagnetan
255
C. Cara Membuat Magnet
Kegiatan 12.5
ditolak oleh magnet, contoh benda ferromagnetik
antara lain besi, baja, nikel, kobalt dan berbagai
logam campuran yang lain. Sedangkan contoh benda
diamagnetis adalah bismut dan timah, aluminium,
serta stainless.
Telah kalian ketahui bahwa magnet adalah benda
yang dapat menarik suatu benda tertentu misalnya
besi atau baja yang ada di dekatnya. Setiap magnet
terdiri atas dua bagian yang mempunyai daya tariknya
terbesar. Pada magnet batang, daya tarik terbesar
terdapat pada ujung-ujung magnet tersebut. Bagian
magnet yang daya tariknya terbesar disebut kutub
magnet. Oleh karena itu setiap magnet mempunyai
dua buah kutub yaitu kutub utara, U, dan kutub
selatan, S.
Apabila kutub utara dengan kutub selatan
didekatkan akan tarik-menarik, (U-S), sedangkan
kutub utara apabila didekatkan dengan kutub utara
akan tolak-menolak, (U-U).
Kutub selatan apabila didekatkan dengan kutub
selatan akan terjadi tolak-menolak, (S-S). Atau
dengan kata lain kutub senama tolak-menolak, tidak
senama tarik-menarik.
A. Tujuan
Mengetahui suatu gejala kemagnetan dari magnet buatan.
B. Alat dan Bahan
1. Sebuah magnet tetap yang cukup kuat
2. Batang besi atau baja
3. Benda-benda kecil, misal: paku dan jarum
IPA Terpadu IX
256
C. Cara Kerja
1. Ambil magnet dan gosokkan salah satu ujungnya ke
batang besi sepanjang batang dalam satu arah secara
berulang-ulang seperti ditunjukkan oleh gambar.
2. Dekatkan batang besi yang telah digosok dengan paku-
paku kecil. Amati, apa yang terjadi pada paku-paku tersebut.
3. Apakah paku tersebut ditarik oleh batang besi? Jelaskan.
4. Gantilah paku besi dengan jarum.
5. Amati apa yang terjadi pada jarum? Jelaskan.
D. Hasil Pengamatan
Berilah suatu kesimpulan disertai alasan untuk menjawab
mengapa besi setelah digosok mempunyai sifat kemagnetan!
magnet
besi
U
S
Kemagnetan
257
A. Tujuan
Membuat jenis magnet buatan dengan paku yang dililiti
kumparan dan dialiri arus listrik.
B. Alat dan Bahan
1. 1 paku besar atau besi beton
2. Beberapa paku kecil
3. Kawat transformator atau kawat berisolasi
4. 1 baterai
C. Cara Kerja
1. Ambil paku besar dan dekatkan pada paku-paku kecil.
2. Bagaimana interaksi paku kecil?
3. Apakah paku-paku kecil tersebut ditarik oleh paku besar?
4. Mengapa demikian?
5. Lilitkan kawat transformator pada paku besar searah dari
pangkal sampai ujung.
6. Hubungkan kedua ujung kawat dengan kutub-kutub
sebuah baterai dan dekatkan pada paku-paku kecil, seperti
gambar di bawah ini.
7. Amati apa yang terjadi pada paku-paku kecil.
8. Apakah paku-paku kecil ditarik oleh paku besar? Mengapa
demikian?
Kegiatan 12.6
IPA Terpadu IX
258
9. Lepaskan baterai, amati apa yang terjadi pada paku-paku
kecil.
10. Apakah paku-paku kecil tetap menempel atau berjatuhan?
Mengapa demikian?
D. Hasil Pengamatan
Bagaimanakah kesimpulan kalian, setelah melakukan
Kegiatan 12.6?
A. Tujuan
Membuat magnet buatan dengan cara menggosok.
B. Alat dan Bahan
1. Sebuah magnet batang yang cukup kuat
2. Sebuah statif
3. Paku besi atau paku baja yang besar
4. Paku-paku kecil
C. Cara Kerja
1. Tariklah magnet pada statif seperti pada gambar.
Kegiatan 12.7
U
S
Kemagnetan
259
2. Ambil paku besar dan dekatkan pada magnet.
3. Apa yang terjadi pada paku besar?
4. Apakah paku besar menempel pada magnet? Mengapa
demikian?
5. Jika paku besar menempel pada magnet, kemudian dekatkan
paku-paku kecil pada paku besar.
6. Apakah paku-paku kecil menempel pada paku besar? Mengapa?
D. Hasil Pengamatan
Bagaimanakah kesimpulan kalian setelah melakukan Kegiatan 12.7?
1. Cara Membuat Magnet
Magnet ada dua jenis yaitu magnet alam dan
magnet buatan. Ada berbagai cara untuk membuat
magnet, antara lain:
a. dengan cara menggosokkan magnet tetap,
b. dengan aliran arus listrik,
c. dengan induksi (influensi atau imbas).
a. Dengan cara menggosokkan magnet tetap
Benda-benda kecil, misalnya jarum atau paku
apabila kita dekatkan dengan sebatang besi atau
sebatang baja ternyata benda-benda kecil tersebut
tidak dapat ditarik oleh batang besi atau baja. Hal ini
menunjukkan bahwa besi atau baja tidak bersifat
sebagai magnet. Besi atau baja dapat dibuat magnet
antara lain dengan cara menggosokkan salah satu
ujung magnet tetap di sepanjang batang besi, atau
baja ke satu arah secara berulang-ulang. Secara fisika
bahwa benda-benda yang bisa dibuat magnet adalah
benda atau material yang sudah mempunyai sifat
kemagnetan yang terdiri dari domain-domain atau
magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer.
Saat terjadi penggosokan dengan arah yang
teratur mengakibatkan adanya pengaruh medan
magnet dari magnet permanen yang dapat digunakan
untuk menyearahkan posisi domain. Dengan posisi
yang searah tentu mengakibatkan adanya gaya yang
ditimbulkan oleh domain tersebut sehingga
menjadikan benda bermagnet.
IPA Terpadu IX
260
b. Dengan aliran arus listrik
Pada Kegiatan 12.6 ditun-
jukkan bahwa paku besar yang
dililiti oleh sebuah kumparan
setelah dihubungkan dengan
baterai kemudian dekatkan dengan
paku-paku kecil, ternyata paku
kecil akan menempel pada paku
besar tersebut. Apabila baterai
atau sumber arus listrik searah
(DC) diganti dengan sumber arus
listrik bolak-balik (AC) ber-
tegangan rendah maka paku besar
tetap bersifat sebagai magnet. Jika
arus listrik diputus maka paku-
paku kecil yang menempel pada
paku besar dalam hitungan detik
akan berjatuhan atau lepas. Berarti
paku besar sudah hilang kemag-
netannya. Jadi, sifat kemagnetan
paku besar hanya terjadi selama
ada aliran listrik. Dikatakan bahwa
paku besi menjadi magnet
sementara. Seandainya paku besi
diganti dengan logam baja, maka
setelah arus listrik diputus, logam
tetap bersifat sebagai magnet. Karena baja dapat
dibuat magnet yang bersifat permanen (tetap).
Secara fisika dapat dijelaskan bahwa medan listrik
yang ditimbulkan oleh arus listrik akan mempengaruhi
posisi domain yang mengakibatkan posisi yang tidak
teratur berubah menjadi teratur atau searah. Dengan
posisi searah akan mempunyai kekuatan yang
bersifat magnet.
Bagaimana cara menentukan kutub utara atau
selatan dari magnet buatan ini, kita bisa melakukan
dengan cara, misalkan sebatang besi atau baja yang
telah dililiti kawat berisolasi/kumparan (kawat
transformator) dan dihubungkan dengan baterai telah
menjadi magnet. Maka untuk menentukan kutub-
kutub magnetnya dapat dilihat pada Gambar 12.1!
Gambar 12.1
Arah kutub-kutub magnet
Gambar 12.2
Arah kutub-kutub magnet
setelah arus listrik dibalik
US
U
S
kutub magnet
Kemagnetan
261
Gambar 12. 3
Berbagai bentuk
magnet
Untuk menentukan arah kutub-kutub magnet
digunakan aturan tangan kanan menggenggam. Jari-
jari yang menggenggam menunjukkan arah arus
listrik. Sedangkan ibu jari menunjuk kutub utara.
Jika arah arus listrik dibalik maka arah kutub juga
akan sebaliknya, seperti Gambar 12.2.
c. Dengan induksi (influensi atau imbas)
Sebuah paku besar didekatkan
dengan sebuah magnet yang
ditaruh pada statif maka paku akan
menempel pada magnet. Paku
besar yang telah menempel pada
magnet jika didekati paku-paku
kecil, ternyata paku-paku kecil
menempel pada paku besar. Hal ini
disebabkan oleh paku besar yang
berada di dalam medan magnet
terkena induksi sehingga bersifat
sebagai magnet. Secara konsep sama dengan
pembuatan magnet cara digosok atau dililiti
kumparan yang dialiri listrik. Akibat dari pengaruh
medan magnet sehingga paku yang menempel pada
magnet permanen memungkinkan posisi domain-
domainnya menjadi teratur dan bersifat sebagai
benda magnet.
Magnet buatan memiliki beberapa bentuk, di
antaranya: berbentuk batang persegi (magnet
batang), berbentuk jarum (magnet jarum) berbentuk
silinder (magnet silinder) dan berbentuk U dan
berbentuk tapak kuda, lihat Gambar 12.3!
2. Cara Menghilangkan Sifat Kemagnetan
Sifat kemagnetan suatu benda dapat dihilangkan
dengan cara dipukul atau dipanaskan. Dengan
dipukul atau dipanaskan maka domain-domain
bergerak secara random dan tak teratur, sehingga
sifat magnet yang dimiliki jadi hilang.
IPA Terpadu IX
262
D. Teori Kemagnetan Bumi
A. Tujuan
Mengetahui arah jarum kompas dikaitkan dengan arah magnet
bumi.
B. Alat dan Bahan
1. Selembar kertas
2. Sebuah mistar
3. Sebuah pensil
4. Sebuah kompas
C. Cara Kerja
1. Letakkan kertas di atas meja.
2. Tunjukkan dengan tanda mana utara dan mana selatan.
3. Hubungkan kedua tanda tersebut menggunakan garis.
4. Letakkan kompas pada garis tersebut.
5. Amati jarum kompas; menunjuk arah manakah jarum
kompas tersebut?
6. Penunjukan jarum kompas apakah berhimpit dengan garis
yang kalian buat?
7. Jika tidak berhimpit, gambarkan penunjukkan jarum
kompas pada garis yang kalian buat tadi.
8. Berilah tanda pada sudut yang dibentuk oleh penunjukan
jarum kompas dengan arah utara yang sebenarnya.
9. Berilah pula sudut antara penunjukan jarum kompas
dengan arah selatan yang sebenarnya.
10. Ulangi kegiatan ini menggunakan kertas yang lain.
D. Hasil Pengamatan
Apakah kesimpulan kalian, setelah melakukan Kegiatan 12.8,
jika dikaitkan dengan arah medan magnet bumi?
Kegiatan 12.8
Kemagnetan
263
Sebuah magnet yang bebas bergerak ternyata
selalu menempatkan dirinya menurut arah utara –
selatan. Hal ini menunjukkan bahwa di permukaan
bumi terdapat medan magnet dan gaya yang
mempengaruhi kutub-kutub magnet tersebut.
Kutub utara magnet selalu menghadap ke arah
utara. Hal ini dapat dijelaskan dengan beranggapan
bahwa:
a. Di kutub utara bumi terdapat suatu kutub selatan
magnet
b. Di kutub selatan bumi terdapat suatu kutub utara
magnet
c. Bumi sebagai sebuah magnet besar dengan
kutub selatan terletak di dekat kutub utara dan
kutub utara terletak di dekat kutub
selatan bumi (lihat Gambar (12.4)!
Magnet di dalam kompas pada
umumnya tidak dapat menun-
jukkan utara–selatan tetapi agak
menyimpang. Sebab letak kutub-
kutub magnet bumi tidak tepat
pada kutub-kutub bumi. Oleh
karena itu garis-garis gaya magnet
bumi tidak berimpit arahnya
dengan arah utara-selatan.
Penyimpangan dari arah utara–
selatan yang sebenarnya ini
disebut deklinasi, lihat Gambar 12.5!
Besarnya deklinasi ini dinyatakan dengan sudut
antara arah utara sebenarnya dengan arah utara
yang ditunjukkan oleh magnet.
Sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis
mendatar disebut inklinasi. Adanya inklinasi ini
disebabkan garis-garis gaya magnet bumi, ternyata
tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena
itu sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada
sumbu mendatar biasanya tidak menempatkan diri
pada kedudukan mendatar, tetapi miring.
Gambar 12.4
Bumi sebagai magnet
Deklinasi
Utara
S
Gambar 12.5
Deklinasi
U
IPA Terpadu IX
264
E. Medan Magnet di Sekitar Kawat
Berarus Listrik
Kegiatan 12.9
A. Tujuan
Mengetahui pengaruh medan magnet terhadap kawat
berarus.
B. Alat dan Bahan
1. Sebuah magnet jarum
2. Kawat penghantar
3. Dua buah baterai
C. Cara Kerja
1. Ambillah satu baterai, magnet jarum dan kawat
penghantar.
2. Rangkailah alat tersebut seperti gambar di bawah ini.
3. Amatilah apa yang terjadi.
4. Bagaimana arah gerak magnet jarum?
5. Jika arah arus kalian balik, bagaimana perbedaan arah
magnet jarumnya?
6. Dengan cara yang sama, jauhkan jarak kawat berarus
dengan magnet jarum. Apa yang terjadi? Jelaskan!
7. Ambil baterai yang lain, tambahkan pada rangkaian
tersebut sehingga menjadi dua baterai.
Medan Magnet di Sekitar Kawat Penghantar Lurus
U
S
AB
+
–
U
Kemagnetan
265
8. Lakukan dengan cara yang sama seperti di atas, amati
apa yang terjadi?
9. Jauhkan sedikit letak magnet jarum dengan kawat berarus.
Bagaimana besar simpangannya dibandingkan dengan
sebelumnya?
D. Hasil Pengamatan
Bagaimana kesimpulan kalian setelah melakukan Kegiatan 12.7
jika dikaitkan besarnya arus yang mengalir pada kawat
penghantar terhadap penyimpangan jarum magnet?
Kegiatan 12.10
Medan Magnet Sebuah Kumparan
A. Tujuan
Menunjukkan pengaruh medan magnet terhadap sebuah
kumparan.
B. Alat dan Bahan
1. Sebuah kumparan
2. Dua buah magnet jarum
3. Baterai
C. Cara Kerja
1. Susunlah alat-alat tersebut seperti gambar.
2. Perhatikan dengan cermat kedua magnet jarum.
3. Apakah kutub-kutub magnet ditarik oleh kumparan?
4. Baliklah kutub yang dekat dengan kumparan untuk
masing-masing magnet jarum itu.
US
US
+–
IPA Terpadu IX
266
5. Amatilah kedua magnet jarum.
6. Apakah kutub-kutub magnet ditarik oleh kumparan?
D. Hasil Pengamatan
Susunlah kesimpulan kalian dari Kegiatan 12.10 yang
mengidentifikasikan hubungan antara medan magnet dan
sebuah kumparan!
Medan Magnet
Medan magnet
adalah suatu daerah di sekitar
magnet di mana masih ada pengaruh gaya magnet.
Adanya medan magnet ini dapat kita tunjukkan
dengan menggunakan serbuk besi dan dapat pula
menggunakan kompas.
1. Letakkan sebuah magnet batang.
2. Di atas magnet tersebut, letakkan sehelai kertas
putih (misal kertas karton).
3. Taburkan serbuk besi merata di atas kertas itu.
4. Kemudian ketuk-ketuk kertas itu beberapa kali.
Perhatikan dengan cermat bagaimana letak
serbuk besi. Ternyata serbuk besi akan
membentuk pola seperti Gambar 12.6.
Gambar 12.6
Pola serbuk besi di sekitar magnet batang
Kemagnetan
267
Apabila kita perhatikan Gambar 12.6 di atas.
Serbuk besi terlihat mengikuti suatu pola yang
berbentuk seperti Gambar 12.7.
Garis-garis yang terletak pada Gambar 12.7
disebut garis-garis gaya magnet. Beberapa contoh
garis-garis gaya magnet dapat dilihat pada gambar
12.8!
Berdasarkan pengamatan Gambar 12.8, maka
dapat diambil kesimpulan tentang garis gaya magnet.
1. Garis gaya magnet adalah arah medan magnet
yang berupa garis-garis yang menghubungkan
kutub-kutub magnet.
2. Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan
kutub utara dan menuju kutub selatan.
3. Garis gaya magnet selalu tidak berpotongan.
4. Tempat di mana garis gayanya rapat maka
menunjukkan bahwa medan magnetnya juga
kuat begitu pula sebaliknya.
US
Gambar 12.7
Garis-garis gaya magnet
S
S
U
U
UU
Gambar 12.8
Beberapa contoh garis-garis gaya magnet
IPA Terpadu IX
268
1. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Berarus Listrik
Seorang ahli Ilmu Pengetahuan Alam yang juga
guru besar pada Universitas Kopenhagen yang
bernama
Hans Christian Oersted
(1777 – 1851)
dalam penyelidikannya telah menemukan bahwa di
sekitar arus listrik terdapat medan magnet.
Dari percobaan yang dilakukannya Oersted
menyimpulkan bahwa:
a. Di sekitar arus listrik terdapat medan magnet.
Ini dapat dideteksi dengan menggunakan serbuk
besi yang memerlukan kuat arus yang tinggi,
jadi tidak bisa dengan baterai yang kecil.
b. Arah medan magnet (garis-garis gaya magnet)
bergantung pada arah arus listrik. Jika arah arus
diubah, maka arah medan magnet berubah.
c. Besar medan magnet dipengaruhi oleh kuat arus
dan jarak terhadap kawat.
Untuk menentukan arah garis-
garis gaya magnet di sekitar
penghantar lurus yang dialiri arus
listrik agar lebih mudah digunakan
kaidah tangan kanan, lihat Gambar
12.9! Jika ibu jari menunjukkan
arah arus, maka arah garis gaya
magnet dinyatakan oleh jari-jari
yang menggenggam.
Cara ini dapat digunakan untuk
menentukan arah garis-garis gaya
di sekitar penghantar yang
bentuknya lain seperti terlihat pada
Gambar 12.10!
Info
MEDIA
Dalam kuliahnya di Universitas
Kopenhagen pada tahun 1820,
Oersted menghubungkan baterai
dengan sebuah kawat yang
bergerak dekat jarum kompas.
Jarum magnetik berputar dan
Oersted segera tahu apa arti
gerakan ini. Kawat yang mem-
bawa arus bertindak sebagai
magnet, membuktikan hubungan
magnetisme dan listrik.
Kemagnetan
269
2. Medan Magnet Sebuah Kumparan
Pengaruh medan magnet yang dihasilkan oleh
sebuah penghantar arus terhadap benda yang ada
di sekitarnya sangat kecil. Hal ini disebabkan medan
magnet yang dihasilkan sangat kecil atau lemah.
Agar mendapatkan pengaruh medan yang kuat,
penghantar itu harus digulung menjadi sebuah
kumparan. Pada kumparan, medan magnet yang
ditimbulkan oleh lilitan yang satu diperkuat oleh lilitan
yang lain. Apabila kumparan itu panjang disebut
solenoida
.
Apabila di dalam kumparan diberi inti besi lunak
maka pengaruh kemagnetannya menjadi jauh lebih
besar. Karena kumparan yang dililitkan pada inti besi
lunak akan menimbulkan sebuah magnet yang kuat.
Pengaruh hubungan antara kuat arus dan medan
magnet disebut
elektromagnet
atau
magnet listrik
.
Magnet listrik banyak digunakan dalam bidang
teknik, misalnya pembuatan bel listrik, kunci pintu
listrik, indikator untuk bahan bakar pada mobil (
fuel
level
), kereta cepat tanpa roda, telepon dengan uang
logam dan detektor logam.
Gambar 12.9
Kaidah tangan kanan untuk
penghantar lurus berarus listrik
Gambar 12.10
Arah garis gaya magnet
pada penghantar melingkar
I
B
I
IPA Terpadu IX
270
F. Peralatan yang Menggunakan Prinsip
Elektromagnetik
Carilah literatur di perpustakaan tentang penggunaan prinsip
elektromagnet, misalnya bel listrik dan kunci pintu atau yang lain!
Tugas 12.1
Keuntungan magnet listrik adalah:
a. Sifat kemagnetannya sangat kuat.
b. Kekuatan magnet itu dapat diubah-ubah dengan
mengubah kuat arus.
c. Kemagnetannya dapat dihilangkan dengan
memutuskan arus listrik.
Magnet listrik dibuat dalam berbagai bentuk,
antara lain: berbentuk huruf U, berbentuk batang,
berbentuk silinder, dan lingkaran. Di antara bentuk-
bentuk magnet listrik tersebut yang paling kuat daya
tarik magnetnya adalah yang berbentuk U.
1. Cermatilah bermacam-macam alat di bawah ini.
a. Bel listrik
g. Voltmeter
b. Kompor listrik
h. Galvanometer
c. Telepon
i. Setrika listrik
d. Telegraf
j.
Solder
listrik
e. Relai
k. Radio listrik
f. Amperemeter
l.
Mixer
2. Alat manakah yang bekerjanya atas dasar kemagnetan listrik/
elektromagnetik dan yang bukan atas dasar kemagnetan listrik?
Tugas 12.2
Kemagnetan
271
Banyak alat-alat listrik yang bekerjanya atas dasar
kemagnetan listrik. Misalnya bel listrik, telepon,
telegraf, alat penyambung atau relai, kunci pintu listrik,
detektor logam dan
loudspeaker
. Alat-alat ukur seperti
amperemeter, voltmeter dan galvanometer dapat
dijelaskan dengan prinsip kemagnetan listrik.
1. Bel Listrik
Bagian-bagian utama bel listrik:
a. Sebuah magnet listrik (A dan B), berupa magnet
listrik berbentuk U
b. Pemutusan arus atau interuptor: C
c. Sebuah pelat besi lunak: D yang dihubungkan
dengan pegas E dan pemukul bel; F (lihat Gambar
12.11)!
Cara Kerja Bel Listrik
Apabila arus listrik dialirkan
dengan jalan menekan sakelar,
SK, maka arus listrik mengalir
melalui kumparan. A dan B
menjadi magnet, dan menarik D.
Oleh karena itu arus yang melalui
titik C terputus, sehingga sifat
kemagnetannya hilang. D terlepas
dari tarikan AB. Kontak C
tersambung lagi, dan arus
mengalir lagi. A dan B menjadi
Gambar 12.11
Prinsip bel listrik
Info
MEDIA
Alexander Graham Bell (1847-
1922) adalah ilmuan dan guru
tunarungu asal Scotlandia yang
terkenal dengan penemuannya
seperti telegraf ganda (1874),
telepon (1876), fotofon (1880),
dan piringan hitam (1886). Pada
umumnya hasil penemuan Bell
merupakan bentuk pengabdian
terhadap penderita tunarungu.
SK
E
C
D
AB
G
F
IPA Terpadu IX
272
Kotak karbon
Diafragma
Kotak karbon
(B)
D
S
A
A
U
M
(a) Mikropon
(b) Telepon
Butir-butir
karbon (C)
Gambar 12.12
Pesawat telepon dan dasar kerjanya
magnet lagi, menarik D demikian seterusnya
berulang-ulang. Selama SK ditekan. Tiap kali D ditarik
oleh AB, maka pemukul F memukul bel G, maka bel
berbunyi.
2. Pesawat Telepon
Sebuah pesawat telepon pada dasarnya terdiri
atas dua bagian utama yaitu:
a. pesawat pengirim, yang biasa disebut mikrofon
b. pesawat penerima, biasanya disebut telepon.
Lihat Gambar 12.12a! Perhatikan prinsip-prinsip
yang mendasar pada sebuah mikrofon. Sebuah pelat
tipis yang disebut diafragma D, selalu bersentuhan
dengan butir-butir karbon, C, yang terdapat di dalam
kotak karbon, B, jika getaran suara jatuh ke
permukaan diafragma maka diafragma itu bergetar.
Getaran ini menyebabkan butir-butir karbon tertekan
atau tidak tertekan. Pada waktu tertekan, hambatan
butir-butir karbon itu kecil, begitu sebaliknya jika
tidak tertekan, hambatannya besar. Karena getaran
diafragma dan hambatan C berubah-ubah sesuai
dengan getaran suara. Arus yang mengalirpun
berubah-ubah sampai ke telepon. Arus yang
berubah-ubah menjadi suara.
Gambar 12.12b memperlihatkan dasar kerja
pesawat telepon. Telepon terdiri atas sebuah
diafragma, M, sebuah magnet listrik, A–A, dan magnet
Kemagnetan
273
tetap US. Magnet tetap selalu memagnetkan inti
magnet listrik. Karena itu diafragma yang terbuat dari
bahan, ditarik oleh magnet, selalu tertarik ke arah
AA dan dalam bentuk agak cekung ke arah AA. Jika
arus yang datang melalui kumparan magnet listrik
itu berubah-ubah besarnya. Maka kekuatan magnet
listrik berubah-ubah juga. Perubahan gaya tarik sesuai
dengan getaran suara yang dikirim oleh mikrofon.
Perubahan gaya tarik menyebabkan diafragma
bergetar sesuai dengan getaran suara pengirim.
3. Relai
Relai adalah sebuah alat yang dapat
menghubungkan atau memutuskan arus yang besar
meskipun dengan energi kecil. Bagian utama sebuah
relai yaitu:
a. Magnet listrik (M)
b. Sauh (S)
c. Kontak (K)
d. Pegas (P)
Cara Kerja Relai
Apabila arus mengalir melalui kumparan, M, maka
sauh ditarik oleh M, sehingga kontak K bersentuhan.
Arus yang mengalir melalui kumparan disebut arus
primer. Arus yang dialirkan oleh kontak disebut arus
sekunder. Jika arus primer tidak mengalir, maka sauh
tertarik oleh pegas, kontak terputus. Skema relai
ditunjukkan pada Gambar 12.13b.
S
P
K
D
M
Gambar 12.13
Relai dan skemanya
Kumparan
relai
Kontak
(a)
(b)
IPA Terpadu IX
274
Relai banyak digunakan dalam bidang teknik
untuk mengatur suatu alat dari jarak jauh, misalnya
pada motor listrik.
Motor listrik dihubungkan dan diputuskan dengan
cara menutup dan membuka sakelar S. Ketika S
ditutup, arus listrik kecil mengalir melalui elektro-
magnet, ujung kiri elektromagnet menarik jangkar besi
lunak yang berbentuk L. Pergerakan ini menyebabkan
jangkar besi lunak menekan kontak C yang berada di
bawah sehingga naik ke atas dan terhubung. Dengan
terhubungnya kontak C, maka baterai terhubung ke
motor listrik, dan arus listrik mengalir ke dalam motor
listrik. Ketika sakelar S dibuka, arus listrik yang melalui
elektromagnet terputus, kontak C terbuka dan motor
berhenti berputar.
Perhatikan Gambar 12.14. Ada dua rangkaian
terpisah dan kontak relai C terbuka. Dengan
menutup sakelar S di rangkaian sebelah kiri, kontak
C akan menutup dan menghubungkan rangkaian di
sebelah kanan. Satu keuntungan dari sistem ini
adalah sakelar-sakelar dan kabel-kabel penerangan
yang hanya sesuai untuk arus kecil dapat dipakai
untuk mengatur mesin-mesin listrik yang berarus
besar, misalnya pada dinamo starter mobil.
Sakelar pengatur
isolator
Baterai
Gambar 12.14
Relai magnetik pada motor listrik
4. Kunci Pintu Listrik
Kunci pintu listrik bekerja didasarkan pada
elektromagnetik. Kunci ini mempunyai kumparan dari
jenis solenoida yang dihubungkan ke saklar di dalam
rumah. Jika seseorang menekan sakelar, arus
relai
kontak C
jangkar besi
lunak
elektromagnet
Kemagnetan
275
mengalir ke solenoida. Elektromagnetik yang
dihasilkan akan menarik kunci besi ke dalam solenoida
sehingga seorang di luar bisa membuka pintu.
5. Metal
Detector
Sebuah detektor logam yang digunakan untuk
mengecek senjata logam, terdiri atas kumparan besar
yang dapat dialiri/membawa arus listrik. Seseorang
yang berjalan lewat di bawah pintu detektor yang
membawa senjata logam dapat diketahui. Senjata
logam dapat mengubah elektromagnetik yang
dihasilkan oleh kumparan. Perubahan ini akan
terdeteksi dan alarm akan berbunyi.
6.
Loudspeaker
Loudspeaker
adalah alat pengeras suara yang
menggunakan prinsip elektromagnetik. Sinyal arus
listrik diubah menjadi gelombang bunyi. Sinyal yang
melalui kumparan dalam bentuk solenoida yang
diletakkan di belakang speaker. Kumparan ini berlaku
sebagai elektromagnetik dan ada magnet permanen
yang ditempakan didekatnya. Arus yang lewat hanya
satu arah, gaya magnet akan menekan elektromagnetik
dan keluar ke speaker. Arus yang lewat berlawanan
akan menarik speaker sehingga terjadi getaran.
Getaran dari speaker menghasilkan gelombang bunyi.
G. Gaya Lorentz dan Penggunaannya
1. Gaya Lorentz
Gaya Lorentz adalah gaya yang terjadi pada
sebuah penghantar berarus listrik di dalam medan
magnet. Untuk menentukan arah gaya Lorentz dapat
digunakan kaidah tangan kanan sebagaimana terlihat
pada Gambar 12.15!
IPA Terpadu IX
276
Dengan ketentuan sebagai berikut:
a. Ibu jari menunjukkan arah arus
listrik,
I
.
b. Telunjuk menunjukkan arah
medan magnet,
B
.
c. Jari tengah menunjukkan arah
gaya Lorentz,
F
.
Besar gaya Lorentz sebanding
dengan kuat medan magnet, arus
listrik, dan panjang kawat. Jika
kedudukan gaya, kuat medan magnet
dan arus listrik saling tegak lurus, maka besarnya
gaya Lorentz dapat dirumuskan:
F
=
B I
"
Dengan
F
adalah gaya Lorentz dinyatakan dalam
newton, medan magnet dinyatakan dalam satuan (N/
Am), (weber/m
2
) atau tesla (T), dan
"
adalah panjang
kawat penghantar dinyatakan dalam meter (m).
2. Penggunaan Konsep Gaya Lorentz (Gaya Magnet)
Adanya gaya magnet pada penghantar berarus
listrik di dalam medan magnet memungkinkan
berputarnya kumparan penghantar berarus listrik di
dalam medan magnet. Beberapa contoh penerapan
konsep ini antara lain motor listrik dan alat ukur listrik.
a. Motor listrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi
listrik menjadi energi kinetik. Dasar kerja motor listrik
ini hampir sama dengan dasar kerja sebuah
galvanometer. Apabila arus listrik dialirkan melalui
kumparan, permukaan kumparan yang bersifat
sebagai kutub utara bergerak menghadap selatan
magnet. Permukaan yang bersifat sebagai kutub
selatan bergerak menghadap ke kutub utara magnet.
Setelah itu maka kumparan berhenti berputar.
Untuk melanjutkan putaran, tepat pada saat
kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet,
arah arus dalam kumparan dibalik. Dengan
I
F
B
Gambar 12.15
Kaidah tangan kanan
pada gaya Lorentz
Kemagnetan
277
terbaliknya arah arus maka kutub utara kumparan
berubah menjadi kutub selatan, kutub selatannya
menjadi kutub utara. Sekarang kutub utara
kumparan berhadapan dengan kutub utara magnet.
Kutub selatan kumparan berhadapan dengan kutub
selatan magnet. Kutub-kutub itu menolak kumparan
berputar setengah putaran sampai
kutub utara kumparan berhadapan
dengan kutub selatan magnet dan
kutub selatan kumparan ber-
hadapan dengan kutub utara
magnet, pada saat itu arus dalam
kumparan dibalik lagi. Akibat
kumparan itu berputar setengah
putaran lagi, demikian seterusnya,
kumparan berputar terus, lihat
Gambar 12.16!
b. Alat pengukur listrik
Jenis alat pengukur listrik yang banyak digunakan
adalah pengukur jenis kumparan berputar. Pada
dasarnya alat pengukur ini terdiri atas:
1) Sebuah magnet tetap berbentuk U
2) Ruang di antara kutub-kutubnya berbentuk
silinder.
Di antara kutub-kutub itu
terdapat sebuah inti besi lunak
berbentuk silinder. Inti besi ini
terpasang tetap pada tempat-
nya, tidak dapat berputar. Di
antara inti besi dan kutub-kutub
magnet terdapat sebuah
kumparan, K, yang dapat ber-
putar bersama dua batang
poros. Pada tiap poros itu
dipasang sebuah pegas spiral.
Gambar 12.16
Cara kerja motor listrik
J
inti besi
K
P
Poros
Gambar 12.17
Pengukur jenis kumparan
berputar
IPA Terpadu IX
278
B
Perhatikan gambar di atas, jika besar arus 2 A dan
panjang kawat 4 meter serta kuat medan magnet
25 tesla, hitung besar gaya Lorentz!
Penyelesaian:
Diketahui :
I
= 2 A
"
= 4 m
B
= 25 tesla
Ditanya
:
F
= . . .?
Jawab
:
F
=
B I
"
= 250 tesla × 2 A × 4 m
= 2000N = 2 × 10
3
N
Pegas spiral, P, ini mengatur agar jarum
penunjuk, J menunjukkan angka nol, kalau tidak ada
arus melalui K.
Apabila kumparan dialirkan arus, maka kumparan
itu berputar sebab salah satu permukaan kumparan
bersifat sebagai kutub utara dan sebagai kutub
selatan. Kumparan tidak dapat berputar terus karena
ditahan oleh pegas spiral. Besar putarannya
tergantung pada besarnya arus, di mana makin besar
arus makin besar sudut putarnya.
Prinsip kerja seperti ini banyak digunakan pada
peralatan seperti: amperemeter, galvanometer, dan
voltmeter.
Contoh soal:
I
Kemagnetan
279
Refleksi
Rangkuman
1. Sifat-sifat magnet antara lain:
a. dapat menarik besi
b. menimbulkan gaya satu sama lain (tolak-menolak dan tarik
menarik).
2. Penggolongan benda berdasarkan sifat magnetik:
a. paramagnetik,
b. diamagnetik,
c. ferromagnetik.
3. Cara membuat magnet:
a. menggosokkan magnet tetap,
b. aliran arus listrik,
c. induksi.
4. Cara menghilangkan sifat kemagnetan:
a. dipukul,
b. dipanaskan.
5. Deklinasi: penyimpangan dari arah utara selatan yang
sebenarnya.
6. Inklinasi: sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis
mendatar.
7. Medan magnet: suatu daerah di sekitar magnet dimana masih
ada pengaruh gaya magnet.
8. Keuntungan magnet listrik:
a. sifat kemagnetannya sangat kuat,
b. kekuatan magnet dapat diubah dengan mengubah arus,
c. kemagnetan dapat dihilangkan dengan memutuskan arus
listrik.
9. Peralatan yang menggunakan prinsip elektromagnetik: bel listrik,
telepon, relai, kunci pintu listrik.
10. Penggunaan gaya Lorentz pada: motor listrik, amperemeter,
galvanometer dan voltmeter.
Mengapa arah jarum pada kompas selalu menunjuk ke arah utara
dan selatan dengan sedikit penyimpangan? Jelaskan untuk bahan
refleksi kalian menuju bab berikutnya!
IPA Terpadu IX
280
A. Pilihlah satu jawaban yang benar dengan memberi tanda
silang (X) pada huruf
a, b, c,
atau
d
!
1. Menurut sifat kemagnetannya benda digolongkan menjadi dua
macam yaitu benda bukan magnetik dan benda . . . .
a. nonmagnetik
b. magnetik
c. ferromagnetik
d. atletik
2. Berikut ini yang termasuk benda magnetik adalah . . . .
a. aluminium, karet
b. besi, kobalt
c. besi, kertas
d. kertas, karet
3. Arah garis gaya pada gambar di bawah ini yang benar adalah . . . .
a.
c.
b.
d.
4. Magnet tersusun oleh magnet-magnet kecil yang biasanya disebut
. . . .
a. magnet partikel
b. magnet elementer
c. magnet permanen
d. magnet bagian
Uji Kompetensi
Kemagnetan
281
U
S
5. Berikut ini
bukan
cara untuk membuat magnet adalah . . . .
a. paku dililiti kawat berisolasi dan dialiri listrik
b. besi lunak diletakkan di sekitar magnet
c. besi digosok dengan magnet ke satu arah
d. baja digosok-gosok dengan magnet ke segala arah
6. Bumi dianggap sebagai magnet batang yang sangat besar. Kutub
utara magnet terletak di daerah . . . .
a. kutub utara
b. kutub selatan
c. khatulistiwa
d. permukaan bumi
7. Jika sebuah magnet batang dipotong menjadi dua, maka potongan-
potongan magnet tersebut yang tidak benar adalah . . . .
a. bersifat magnet
b. memiliki dua kutub
c. memiliki kutub utara dan selatan
d. hanya memiliki kutub utara saja
8. Perhatikan gambar di bawah ini!
Sudut yang terbentuk oleh penyimpangan jarum kompas disebut
. . . .
a. inklinasi
b. deklinasi
c. aklin
d. isoklin
IPA Terpadu IX
282
i
i
i
i
B
B
B
B
9. Arah medan magnet yang benar ditunjukkan oleh gambar di bawah
adalah . . . .
a.
c.
b.
d.
10. Alat yang menggunakan prinsip elektromagnetik adalah . . . .
a. bel listrik, pesawat telepon, dan telegraf
b. bel listrik, TV, dan relai
c. pesawat telepon, dan telegrap
d. TV, radio listrik, dan telepon
B. Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas!
1. Sebutkan sifat-sifat magnet!
2. Sebutkan cara membuat magnet!
3. Apakah yang dinamakan:
a. gaya Lorentz
b. garis gaya magnet?
4. Sebutkan alat listrik yang menggunakan prinsip elektromagnetik!
5. Apakah yang dimaksud:
a. benda Ferromagnetik,
b. benda Paramagnetik,
c. benda Diamagnetik?
Proyek
Buatlah alat/bahan sederhana yang menggunakan sifat
kemagnetan bersama kelompok kalian. Sebagai sumber referensi
carilah informasinya dari internet.