Pengenalan Fenomena Magnet

Tidak hanya listrik saja yang mampu melakukan interaksi seperti tarik-menarik dan tolak-menolak.

Ada satu fenomena lagi yang mampu melakukan hal tersebut, yaitu magnet.

Cukup menarik untuk dipertanyakan bagaimana kita dapat membedakan magnet dengan listrik.

Mungkin di antara kalian ada yang keingat kalau listrik dapat memberikan gaya tanpa adanya sentuhan karena konsep medan.

Apakah magnet juga demikian? Jawabannya benar, fenomena magnet ini juga dideskripsikan oleh konsep yang sama.

Jika pada listrik kita mengenal muatan negatif serta positif, pada magnet kita mengenalnya sebagai polaritas. Yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Ada lagi yang menarik di sini, yaitu suatu material yang mempunyai sifat kemagnetan selalu mempunyai dua polaritas.

Pada sifat kelistrikan suatu partikel, muatan yang dimilikinya bisa salah satunya. Berbeda pada magnet selalu terbentuk dua polaritas yang berbeda.

Mungkin kita perlu deskripsi yang lebih rinci lagi mengenai magnet dengan mempelajari perilakunya (sifat).

Jadi, selain polaritasnya harus berpasangan, ada sifat lainnya yang mirip dengan konsep listrik.

Yakni magnet akan saling tarik-menarik ketika polaritasnya berbeda. Dan akan saling tolak-menolak apabila polaritasnya sama.

Jadi secara keseluruhan kutub utara dengan kutub selatan akan saling tarik-menarik.

Sedangkan kutub selatan dengan kutub selatan serta kutub utara dengan kutub utara akan saling tolak-menolak.

Kemudian yang ketiga, sifat magnet ini dapat dimiliki oleh suatu bahan, jadi tanpa perlu diapa-apakan oleh kita.

Seperti halnya pada listrik statis perlu digosokkan dahulu penggaris plastiknya.

Nah pada magnet, sifatnya sudah menjadi bagian dari benda dengan bahan tersebut. Material yang mempunyai sifat ini dinamakan sebagai magnet permanen.

Uniknya meskipun disebut permanen, sejatinya sifat kemagnetannya dapat berkurang bahkan hingga menghilang.

Apa saja yang menyebabkannya? Salah satunya yaitu jika magnet tersebut sering terbentur atau terbanting.

Lalu sifat yang keempat, lagi-lagi ada kesamaan lagi dengan konsep kelistrikan, di mana besar gaya magnet berbanding terbalik dengan jaraknya.

Fakta itu mengartikan kalau semakin dekat jaraknya dengan sumber medan magnet maka semakin besar gaya magnetnya, dan sebaliknya.

Konsep mengenai medan memang tidak dapat dilihat, namun dapat memvisualisasikannya keberadaannya.

Pada suatu batang magnet, medannya diibaratkan seperti garis-garis yang kurang lebih seperti berikut ilustrasinya:

Garis-garis tersebut keluar dari kutub utara kemudian menuju ke kutub selatan.

Besar medan magnet ini diukur menggunakan satuan T atau tesla.

Dan sebagai informasi tambahan, bumi juga mempunyai medan magnet yang mengarah dari utara ke selatan.

Interval magnitudonya di mulai dari 25 hingga 65 μT. Di mana μ adalah mikro, yang nilainya setara dengan 10^-6.

Pada sifat-sifat sebelumnya bisa diamati kalau magnet dan listrik begitu banyak mempunyai kesamaan.

Di sini juga kita akan melihat bahwa tidak hanya memiliki kesamaan, keduanya juga saling berhubungan. Maksudnya keduanya bisa saling menghasilkan.

Medan magnet pada kondisi tertentu dapat menghasilkan arus listrik. Begitu sebaliknya arus listrik pada kondisi tertentu juga dapat menghasilkan medan magnet.

Keduanya dapat diinduksikan satu sama lain.

Sebelum lanjut, kalian perlu mengetahui satu konsep terlebih dahulu yaitu yang dinamakan sebagai fluks.

Jadi yang bakal diamati ialah medan magnet yang menembus suatu luas permukaan.

Nah, jadi ada suatu fenomena di mana perubahan fluks dapat menginduksikan arus listrik pada suatu rangkaian tertutup.

Peristiwa ini pertama kali diamati oleh Michael Faraday, seorang ilmuwan asal Inggris.

Mungkin terlihat aneh ketika kita melihat fenomena tersebut, mengingat konsep yang kita kenal selama ini sedikit berbeda.

Arus listrik itu terjadi ketika ada hambatan serta tegangan pada suatu rangkaian apabila mengacu pada hukum Ohm. Sedangkan pada rangkaian tadi tidak ada sumber tegangannya.

Nah, pada kasus ini ada juga besaran yang mirip dengan tegangan, yang disebut sebagai GGL atau gaya gerak listrik

Sampai sini di antara kalian mungkin ada yang bertanya, apa saja faktor yang mempengaruhi besar GGL ini?

Jadi besar GGL ini dipengaruhi oleh jumlah lilitan, serta cepat atau lembatnya pesat perubahan fluks dalam interval waktu tertentu.

Selain dua itu, besar medan magnet yang dihasilkan oleh batang magnet tersebut juga merupakan faktornya.

Secara matematis, apabila perubahan yang dialami fluks magnet tersebut linear, kita bisa dapatkan besar GGL tersebut yaitu:

Penjelasan variabel:

• merupakan perubahan fluks.
• merupakan selang waktu perubahan yang terjadi.
• jumlah lilitan.

Perlu ditekankan bahwa rumus tersebut hanyalah mewakili besar dari GGL saja.

Karena pada dasarnya GGL mirip seperti tegangan, keduanya mempunyai polaritas.

Pada rumus itu diabaikan polaritasnya, karena cuman mencari besarnya saja.

Terdapat begitu banyak penerapan dari fenomena magnet, salah satunya melalui induksi elektromagnetik. Paling umumnya sih di ranah industri.

Seperti motor listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak, kemudian generator yang menghasilkan energi listrik dari energi gerak.

Dan ada satu lagi yang akan dibahas kali ini yaitu transformator atau kebanyakan orang menyebutnya trafo.

Tujuan utama dari transformator yaitu merubah level besaran listrik, bisa itu tegangan ataupun arus.

Misal ada suatu sumber listrik yang besarnya 100 volt maka dengan trafo ini bisa kita turunkan, contohnya menjadi 10 volt.

Begitu pula sebaliknya bisa juga dinaikkan nilainya, seperti dari 110 volt menjadi 220 volt.

Catatan: Garis-garis warna kuning tersebut merupakan fluks magnet.

Transformator yang menaikkan level tegangan disebut sebagai transformator step-up. Sedangkan yang menurunkan disebut sebagai step-down.

Di sisi lain, ada besaran juga yang berubah levelnya ketika tegangannya berubah, yaitu arus.

Perubahan arus ini kondisinya keterbalikan dengan perubahan tegangannya. Apabila tegangan naik maka arusnya turun, begitu sebaliknya.

Buat kalian yang penasaran bagaimana prinsip kerjanya bisa banget baca materi rangkaian arus bolak-balik.

Secara matematis, suatu persamaan yang mewakili alat ini yakni seperti berikut:

Di mana:

• N_i merupakan jumlah lilitan pada belitan ke-i.
• V_i adalah tegangan pada bagian i.
• I_i yaitu arus pada bagian ke-i.

Belitan satu yang terhubung dengan sumber umumnya disebut sebagai belitan primer. Untuk di sisi keluarannya atau output-nya disebut sebagai belitan sekunder.

Nah dari persamaan sebelumnya kita melihat transformator akan bersifat step-up jika:

Yaitu ketika jumlah belitan sekunder lebih banyak dari primer.

Dan bersifat step-down apabila: