IPA KELAS 9

 

 

MATERI DARING KLS IX

MTs MATHLA'UL ANWAR SUKADIRI

 

                          KEMAGNETAN   

 

 

1. Sifat-Sifat

Magnet bisa membuat sendok, paku, dan peniti melekat, seperti halnya orang yang sedang berpegangan tangan. Di daerah Magnesia sekitar 600 tahun sebelum masehi, bangsa Yunani sudah menemukan suatu bahan yang mempunyai sifat bisa menarik benda - benda lain. Seorang ahli Matematika dan Astronomi berkebangsaan Yunani yang bernama Thales menaruh perhatian pada benda ini. Bahkan, seorang Albert Einstein ilmuwan besar Fisika selalu mengingat kenangan yang sangat indah pada saat diberi mainan jarum kompas oleh ayahnya di hari ulang tahunnya yang ke-4.

a. Benda Magnetik dan Benda Nonmagnetik

Pada saat kita mendekatkan beberapa benda ke magnet, terdapat benda yang tertarik oleh magnet dan ada juga benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Bahan-bahan yang bisa ditarik oleh magnet disebut bahan magnetik, contoh bahan magnetik adalah adalah besi, nikel, baja, dan kobalt. Sedangkan untuk bahan-bahan yang tidak bisa ditarik oleh magnet disebut bahan nonmagnetik, contoh bahan nonmagnetik adalah kayu, plastik, kertas, dan juga karet. Berdasarkan kuat atau tidaknya magnet menarik suatu benda, sifat bahan magnet dibedakan menjadi 3 macam antara lain a).ferromagnetik, b).paramagnetik, dan c).diamagnetik. Pengertian bahan ferromagnetik adalah bahan yang sangat kuat jika ditarik oleh magnet, misalnya besi, baja, nikel, dan kobalt. Pengertian bahan paramagnetik adalah bahan-bahan yang ditarik dengan lemah oleh magnet, misalnya saja aluminium dan platina. Sedangkan pengertian bahan diamagnetik adalah bahan yang tidak bisa ditarik oleh magnet, bahkan sedikit ditolak, contohnya pada emas dan bismut.

b. Jenis-Jenis Magnet

Teman - teman mungkin sering melihat bahwa magnet yang terbuat dari bahan logam keras. Logam tersebut pada awalnya susah untuk dijadikan sebagai magnet. Tetapi apabila logam tersebut sudah menjadi magnet maka kemagnetannya akan bertahan lama. Jenis magnet seperti ini disebut sebagai magnet keras atau magnet permanen, misalnya magnet baja. Magnet permanen sering dipakai misalnya pada loudspeaker (pengeras suara), alat ukur listrik,dll. Contoh magnet permanen pada pengeras suara seperti pada gambar berikut.

Namun juga terdapat jenis bahan yang apabila sudah dijadikan magnet, sifat kemagnetan benda tersebut tidak akan bertahan lama. Magnet seperti ini disebut sebagai magnet lunak atau magnet sementara. Bahan seperti ini dapat dengan mudah dijadikan sebagai magnet, tetapi mudah juga hilang sifat kemagnetannya, contoh bahannya yaitu besi.

c). Kutub-Kutub Magnet

Bentuk magnet berbeda-beda misalnya ada yang berbentuk seperti batang, cincin, jarum, atau tapal kuda (ladam). Magnet mempunyai sifat yang sama, meskipun bentuk dan ukurannya berbeda-beda. Pada magnet kompas selalu akan mengarah ke arah utara dan arah selatan geografi Bumi. Mengapa demikian? hal ini menunjukkan bahwa magnet mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Teman - teman sudah tahu mana kutub utara magnet dan manakah kutub selatan magnet. Ujung magnet yang selalu mengarah ke arah utara disebut kutub utara magnet, yang mengarah ke selatan disebut kutub selatan magnet.

Kutub-kutub magnet tersebut bisa berinteraksi dengan kutub-kutub magnet yang lain. Kutub-kutub magnet yang sejenis akan saling tolak-menolak, misalnya antara kutub utara suatu magnet akan menolak kutub utara pada magnet yang lain, begitu juga antara kutub selatan dengan kutub selatan magnet lainnya. Kutub-kutub tidak sejenis akan tarik-menarik, misalnya kutub utara dengan kutub selatan. Oleh sebab sifat inilah yang menjadikan magnet jarum pada kompas selalu mengarah ke Utara dan Selatan geografi Bumi. Kutub utara magnet jarum pada kompas mengarah ke utara arah mata angin, hal tersebut berarti bahwa di utara geografi bumi terdapat kutub selatan magnet bumi. Sedangkan di selatan bumi terdapat kutub utara magnet bumi.

Serbuk besi tersebut menunjukkan garis gaya medan magnet. Pada kedua ujung magnet, terlihat garis gaya pada kedua ujungnya yang rapat dan magnet akan menarik atau menolak lebih kuat. Apabila kita memotong sebuah magnet, maak secara otomatis potongan - potongan magnet tersebut akan membentuk pasangan kutub utara dan kutub selatan. Dapat digamberkan sebagai berikut

Pengaruh dari medan magnet pada suatu benda mempunyai batas tertentu dan tidak semua daerah memperoleh pengaruh medan magnet yang sama kuat. Besarnya pengaruh medan magnet sangat bergantung terhadap banyaknya garis gaya yang menembus suatu luas tertentu di sekitar benda magnet. Pola medan magnet tidak bisa dilihat, dengan cara meletakkan selembar kertas di atas sebuah magnet dan menaburkan serbuk besi di atas kertas tersebut.

Medan magnet bisa kita gambarkan dengan garis khayal yang disebut garis-garis gaya magnet.

Untuk menggambarkan garis-garis gaya magnet, ada aturannya yaitu:
a). Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan.
b). Garis-garis gaya magnet selalu keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan membentuk kurva tertutup.
c). Untuk daerah yang garis gaya magnetnya terlihat rapat, menunjukkan medan magnet kuat, sedangkan pada daerah yang garis gaya magnetnya terlihat renggang, menunjukkan medan magnetnya lemah.

Medan magnet yang paling kuat yaitu terletak pada kedua ujung kutub - kutub magnet. Dengan mengetahui pola garis gaya magnet, kita bisa menjelaskan tentang peristiwa tolak-menolak dan tarik-menarik antarkutub sejenis dan tidak sejenis. Lihatlah gambar yang berikut ini:

Pada gambar tersebut memperlihatkan pola garis gaya magnet kutub utara-utara dan kutub utara-selatan. Garis-garis gaya magnet yang sejenis, misalnya saja kutub utara dengan kutub utara tidak saling bertemu sehingga akan terlihat saling menolak. Sedangkan garis-garis gaya kutub magnet yang tidak sejenis akan saling berhubungan sehingga akan terlihat tarik menarik.

2. Cara Membuat Magnet dan Menghilangkanya

Terdapat tiga cara untuk membuat magnet antara lain dengan cara : a). menggosok, b).induksi, dan c).elektromagnetik.

a. Membuat Magnet dengan Cara Menggosok

Menurut teori kemagnetan, setiap bahan magnetik tersusun atas magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Bahan magnet permanen mempunyai susunan magnet elementer yang arahnya teratur, sedangkan pada bahan yang belum menjadi magnet, arah magnet elementernya tidak teratur.

Menggosok baja dengan magnet permanen pada arah tertentu membuat susunan magnet elementer menjadi teratur. Dari bahan yang digosok menghasilkan kutub magnet yang berlawanan dengan magnet penggosoknya.

b. Membuat Magnet dengan Cara Induksi

Membuat magnet selain dengan cara digosok terdapat juga dengan cara induksi, yaitu mendekatkan magnet permanen yang cukup kuat pada benda yang akan dijadikan magnet.

Bahan bukan magnet bisa berubah menjadi magnet dengan cara ditempelkan pada magnet permanen yang cukup kuat. Magnet yang terjadi itu dinamakan magnet induksi. Sesudah paku besi dan baja dipisahkan dari magnet permanen, ternyata sifat kemagnetan baja akan bertahan lama. Sementara itu, sifat kemagnetan besi akan cepat hilang. Hal tersebut menjelaskan bahwa baja sangat baik untuk dijadikan magnet permanen.

 

 

 

c. Membuat Magnet dengan Cara Elektromagnetik

Cara membuat magnet dengan cara elektromagnetik adalah dengan cara mengalirkan arus listrik pada kawat yang dililitkan pada bahan tertentu.

Magnet yang dihasilkan dengan cara elektromagnetik sangat kuat olehkarenanya bisa dimanfaatkan untuk mengangkat besi-besi tua. Selain itu magnet yang dibuat dengan cara elektromagnetik dipakai pada peralatan elektronik, seperti halnya pada transformator dan bel listrik.

d. Cara Menghilangkan Sifat Magnet dari Benda Magnetik

Sifat magnet suatu benda bisa hilang, berikut adalah penyebab hilangnya sifat magnet suatu benda.

§     Magnet dipanaskan

§     Cara menghilangkan sifat magnet yang selanjutnya yaitu dengan dipukul-pukul atau dijatuhkan dari ketinggian tertentu pada benda keras, misalnya pada lantai.

§     Dihilangkan lewat proses demagnetisasi, yaitu memberikan medan magnet yang berlawanan arah dengan kutub - kutub magnet.

3. Bumi Memiliki Sifat Magnet

Sudah ratusan tahun yang lampau para pelaut melakukan pelayaran disamudera tanpa punya peta modern ataupun mesin elektronik untuk megetahui arah dari mata angin. Mereka tahu arah utara, selatan, timur, dan barat sehingga mereka mengetahui ke arah mana akan berlayar. Dari mana mereka tahu arah tersebut, ternyata para pelaut tersebut mempunyai alat kompas.

a. Bumi sebagai Magnet yang Besar

Bukti bahwa bumi mempunyai kemagnetan adalah magnet jarum pada kompas akan selalu mengarah ke Utara dan Selatan Bumi. Di kutub utara dan selatan bumi yang kita tempati ini terdapat suatu tarikan besar yang memengaruhi magnet pada kompas. Medan magnet yang dihasilkannya mempunyai sifat-sifat yang sama seperti halnya sifat medan magnet pada magnet batang, yaitu dapat memengaruhi medan magnet yang ada di sekitarnya. Kutub magnet bumi ada 2 yaitu kutub utara dan kutub selatan. Pada magnet batang yang digantung dan juga pada jarum kompas, kutub-kutub magnet akan mengarah ke kutub utara dan kutub selatan bumi. Apabila kutub utara magnet bebas mengarah ke kutub utara geografi bumi, di kutub tersebut terdapat kutub selatan magnet bumi. Begitu juga sebaliknya, di kutub selatan geografi bumi terdapat kutub utara magnet bumi. Kutub utara dan kutub selatan magnet bumi tidak berimpit dengan kutub utara dan selatan geografi bumi, tetapi sedikit agak menyimpang. Sudut penyimpangan kutub - kutub magnet bumi dari kutub utara dan kutub selatan arah geografi dinamakan sudut deklinasi. Untuk besarnya sudut deklinasi berbeda-beda, hal tersebut tergantung pada letak suatu wilayah di permukaan bumi. Sudut deklinasi tersebut mengalami perubahan dari tahun ke tahun. Arah garis gaya magnet bumi ternyata tidak sejajar dengan permukaan bumi atau garis horisontal, namun agak miring. Hal tersebut yang menyebabkan jarum kompas tidak berimpit dengan bidang datar. Sudut yang dibentuk antara kutub selatan magnet bumi dan arah horisontal bumi disebut sudut inklinasi. Besarnya sudut inklinasi di berbagai wilayah atau daerah di permukaan bumi ini tidak sama. Sudut inklinasi yang paling besar di kutub utara dan kutub selatan magnet bumi, adalah sebesar 90°. Sedangkan untuk sudut inklinasi terkecil adalah 0° yang terdapat di daerah khatulistiwa. Sudut inklinasi terkecil dinamakan aklin.

b. Merancang Jarum Kompas Sederhana

Apabila teman - teman tidak mempunyai kompas dan ingin membuatnya secara sederhana seperti berikut ini

§     Sediakan alatnya berupa sebuah pisau silet, gabus, wadah plastik, dan air.

§     Keringkanlah pisau silet tersebut dengan lap kering.

§     Selanjutnya silet digosok pada sebuah magnet.

§     Letakkan silet yang sudah disediakan di atas gabus yang mengambang pada permukaan air.

§     Kemudian lihatlah yang terjadi, menunjuk ke arah manakah ujung pisau silet tersebut? Berilah tanda pada ujung-ujung silet supaya dapat membedakan arah utara dan selatannya.

4. Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik

a. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Berarus Listrik

Seperti yang kita tahu bersama bahwa salah satu cara membuat magnet adalah denga mengalirkan arus listrik ke sebuah penghantar yang dililitkan pada sebuah inti besi. Percobaan yang dilakukan oleh ilmuwan Fisika bernama Hans Christian Oersted (1777– 1851) memperoleh kesimpulan bahwa di sekitar penghantar berarus listrik terdapat adanya medan magnet. Apabila teman - teman menaburkan serbuk besi di sekitar penghantar berarus listrik, maka akan melihat pola garis gaya yang ditunjukkan seperti gamber berikut ini:

Pada gambar tersebut, terlihat bahwa pola garis gaya magnet di sekitar penghantar berarus listrik bisa ditunjukkan dengan menggunakan tangan kanan kita yang digenggam atau disebut kaidah tangan kanan.

Apabiala tangan kita mengepal kawat penghantar, maka ibu jari akan menunjukkan arah arus listrik, sedangkan keempat jari lainnya akan menunjukkan arah medan magnet. Untuk besarnya medan magnet yang ada di sekitar kawat penghantar ditentukan oleh besarnya kuat arus listrik, jarak pada kawat penghantar, dan juga kemagnetan bumi. Semakin besar arus listrik, maka akan semakin besar pula medan magnetnya. Semakin jauh jarak benda dari penghantar, maka akan semakin kecil pengaruh medan magnetnya.

b. Medan Magnet di Sekitar Kumparan Berarus Listrik

Medan magnet yang ditimbulkan oleh kawat berarus listrik sangat kecil, tetapi bisa diperbesar dengan cara membuat lilitan. Kawat yang dililitkan tersebut disebut kumparan.

Suatu magnet bisa kita buat dengan cara melilitkan sebuah kawat pada inti besi. Oleh karena inti besi yang dialiri kawat berarus bisa untuk menarik benda-benda lain dengan kuat. Inti besi bisa mempunyai sifat seperti halnya magnet batang yang mempunyai kutub-kutub magnet. Besarnya medan magnet pada kumparan berarus listrik bergantung pada banyaknya lilitan, besarnya arus listrik, penggunaan inti besi, dan panjang kumparan. Elektromagnet banyak dipakai pada peralatan elektronik, seperti halnya pada bel listrik, dan telepon.

c. Gaya Magnet

Pada penghantar berarus listrik yang terletak pada suatu medan magnet, bekerja gaya yang bisa menarik atau mendorong penghantar sesuai dengan arah arus listrik. Gaya yang timbul akibat penghantar berarus listrik diletakkan dalam medan magnet dinamakan gaya magnet. Arah gaya magnet akan bergantung pada arah arus listrik dan juga arah medan magnet. Arah gaya magnet bisa ditunjukkan oleh kaidah tangan kanan. Apabila telapak tangan kananmu dibuka, keempat jarimu menunjukkan arah medan magnet, ibu jari menunjukkan arah arus listrik, dan arah tegak lurus telapak tangan menunjukkan arah gaya magnet.
Besarnya gaya magnet akan bergantung pada a.besar kuat arus listrik, b.besar medan magnet, dan c.panjang penghantar. Apabila kita ingin memperbesar gaya magnet, kita bisa memperbesarnya dengan cara sebagai berikut.
a. Memperbesar kuat arus listrik.
b. Memperbesar medan magnet.
c. Memperpanjang kawat penghantar.

5. Pemanfaatan Kemagnetan dalam Produk Teknologi

Prinsip gaya magnetik digunakan dalam produk teknologi sederhana, misalnya pada alat ukur listrik dan motor listrik. Alat-alat yang menggunakan motor listrik, antara lain kipas angin, pengering rambut, mixer, dan bor listrik.

a. Alat Ukur Listrik

Salah satu penerapan gaya magnetik yaitu terdapat pada alat ukur listrik, contohnya pada amperemeter dan voltmeter. Pada prinsipnya, alat tersebut memakai sebuah lilitan kawat yang diletakkan di tengah-tengah medan magnet.

Gambar tersebut menunjukkan sebuah alat ukur listrik sederhana yang dapat kita buat sendiri. Kumparan dilengkapi dengan jarum yang dipakai untuk menunjukkan skala alat ukur. Pada waktu arus listrik mengalir di kumparan, maka timbul gaya magnet yang berbeda arah pada kedua sisi kumparan. Kedua gaya tersebut bekerja berlawanan arah oleh karenanya membentuk momen gaya yang bisa memutar kumparan. Putaran kumparan tersebut dijaga oleh pegas spiral supaya kumparan tidak berputar. Tetapi, penunjuk yang ditempelkan pada kumparan akan menyimpang sesuai dengan besarnya kuat arus listrik. Besarnya simpangan jarum penunjuk pada kumparan telah dikalibrasi skalanya sehingga akan menunjukkan nilai kuat arus listrik

b. Motor Listrik

Motor listrik merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Cara kerjanya adalahmirip dengan cara kerja alat ukur listrik.

Bagian motor listrik terdiri dari sebuah kumpulan kawat yang dililitkan pada suatu tempat melalui sebuah poros. Letak dari kumparan tersebut adalah di dalam medan magnet. Pada setiap ujung kumparan dihubungkan dengan cincin belah (komutator) yang memiliki fungsi sebagai penukar arus listrik pada waktu kumparan berputar. Pada cincin tersebut menempel semacam sikat kawat yang funsinya yaitu untuk menghubungkan kutub-kutub arus listrik. Sikat-sikat tersebut tidak ikut berputar dan diberi beda potensial listrik yang tetap. Apabila sikat kawat dialiri arus listrik, pada kumparan akan menyebabkan terjadinya gaya magnetik yang arahnya berlawanan pada kedua sisi kumparan sehingga kumparan akan berputar pada porosnya.

c. Alat Pengangkat Besi Tua

Untuk memisahkan antara besi-besi tua dengan onggokan sampah dipakai dengan menggunakan alat pengangkat besi. Alat pengangkat besi tersebut menggunakan kawat yang dililitkan pada bahan magnet. Apabila dialiri arus listrik, kawat akan memiliki sifat magnet yang disebut elektromagnet. Pada saat alat ini akan dipakai untuk memisahkan bahan besi dari sampah, kawat dialiri arus listrik.

Bagian besi yang terlilit kawat pun juga mengalami perubahan menjadi magnet. Sesudah bahan besi menempel pada alat tersebut, selanjutnya dibawa ke tempat penampungan, untuk melepaskan besi dari alat ini cukup dengan memutuskan arus listriknya.

Selengkapnya tentang materi pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam kelas IX dapat di lihat melalui link berikut ini >>> Rangkuman Materi Pelajaran IPA SMP/ MTs Kelas 9

d. Spektrometer Massa

Fungsi utama spektrometer massa yaitu memisahkan ion-ion (atom-atom bermuatan atau molekul-molekul) berdasarkan pada massanya. Spektrometer massa dipakai untuk mengukur massa atom dari hasil reaksi nuklir dan juga dipakai oleh peneliti sains dan kedokteran yaitu untuk menyelidiki dan mengidentifikasi jenis dan konsentrasi atom yang ada pada sampel. Spektrometer massa adalah yang penting untuk menyelidiki polutan yang berbahaya di lingkungan. Spektrometer juga dimanfaatkan dalam industri makanan, petrokimia, industri elektronik, dan monitoring fasilitas nuklir internasional. Prinsip kerja spektrometer massa menggunakan medan magnet. Awalnya elektron dipancarkan dari katoda panas dan dipercepat oleh beda potensial sehingga energi kinetik yang dimilikinya cukup besar. Elektron-elektron melintas melewati lubang di antara pelat-pelat pemercepat. Berkasnya kemudian dibelokkan oleh medan magnet. Berdasarkan penyelidikan ini, dapat ditentukan massa suatu atom.