Konsep Kemagnetan

Konsep dasar fisika tentang kemagnetan
Konsep dasar fisika tentang kemagnetan.
Daftar Isi

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 bagaiamna kita dapat membedakkan magnet dengan listrik.

Mungkin diantara kalian ada yang berpikir bahwa, jika 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 dan positif, pada magnet kita mengenalnya sebagai polaritas, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Ada yang menarik di sini yaitu, suatu material yang mempunyai sifat kemagnetan selalu mempunyai dua polaritas.

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

Sifat-Sifat Magnet

Mungkin kita perlu deskripsi yang lebih rinci lagi mengenai magnet dengan mempelajari perilakunya (sifat). Jadi, selain polaritasnya harus berpasangan, sifat yang kedua ini 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 menggosok pada penggaris plastik) kemagnetannya sudah menjadi bagian dari benda dengan bahan tersebut. Hal ini dinamakan sebagai magnet permanen.

Uniknya meskipun disebut permanen, sejatinya sifat kemagnetannya dapat berkurang bahkan hingga berkurang, 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. Artinya, semakin dekat jaraknya dengan sumber medan magnet maka semakin besar gaya magnetnya dan sebaliknya.

Konsep mengenai medan memang tidak dapat dilihat, namun kita dapat memvisualisasikannya. Pada suatu batang magnet, garis-garis medannya kurang lebih seperti berikut ilustrasinya.

Garis-garis medan magnet

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

Besar medan magnet ini diukur menggunakan satuan \text{T} atau \text{tesla}. Dan sebagai informasi tambahan, bumi juga mempunyai medan magnet yang mengarah dari utara ke selatan, yang rentang kuatnya mulai dari 25 hingga 65\,\mu\text{T} (\mu adalah mikro, setara dengan 10^{-6}).

Induksi Elektromagnetik

Pada sifat-sifat sebelumnya kita melihat bahwa magnet dan listrik begitu banyak mempunyai kesamaan, dan di sini 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, dan sebaliknya arus listrik pada kondisi tertentu juga dapat menghasilkan medan magnet, keduanya dapat diinduksikan.

Sebelum lanjut, kita perlu mengetahui satu konsep terlebih dahulu yaitu yang dinamakan sebagai fluks, jadi yang kita amati 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.

Perubahan fluks menginduksikan arus

Mungkin terlihat aneh ketika kita melihat fenomena tersebut, mengingat konsep yang kita kenal selama ini arus listrik itu terjadi ketika ada hambatan dan tegangan pada suatu rangkaian. Nah, pada kasus ini ada juga besaran yang mirip dengan tegangan, yang disebut sebagai GGL atau gaya gerak listrik

Sampai sini diantara kalian mungkin ada yang bertanya, apa saja faktor yang mempengaruhi besar GGL ini? Jadi besar GGL ini dipengaruhi oleh jumlah lilitan, cepat atau lembatnya pesat perubahan fluks dalam interval waktu tertentu.

Selain dua itu, besar medan magnet yang dihasilkan oleh batang magnet tersebut juga merupaka faktornya. Secara matematis, apabila perubahan yang dialami fluks magnet tersebut linear, kita bisa dapatkan besar GGL tersebut yaitu

\text{ggl} = N\frac{\Delta \phi}{\Delta t}

, di mana \Delta \phi merupakan perubahan fluks, \Delta t merupakan selang waktu perubahan tersebut, dan N jumlah lilitan.

Perlu ditekankan bahwa rumus tersebut merupakan besar dari GGL, karena pada dasarnya GGL mirip seperti tegangan, keduanya mempunyai polaritas, dan kita mengabaikan polaritasnya apabila mencari besarnya saja.

Transformator (Trafo)

Ada begitu banyak penerapan dari fenomena induksi elektromagnetik ini, seperti motor listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak, kemudian generator yang menghasilkan energi listrik dari energi gerak, dan yang akan kita bahas kali ini yaitu transformator.

Tujuan utama dari transformator atau trafo ini yaitu menurunkan level besaran listrik, misal ada suatu sumber listrik yang besarnya 100\,\text{V} maka dengan trafo ini bisa kita turunkan, misal menjadi 10\,\text{V}, atau sebaliknya bisa juga kita naikkan.

Transformator atau trafo

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.

Dan perubahan arus ini berbanding terbalik dengan perubahan tegangannya, apabila tegangan naik maka arusnya turun, dan 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

\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}=\frac{I_2}{I_1}

, di mana N_i merupakan jumlah lilitan pada belitan i, V_i merupakan tegangan pada bagian i, dan I_i merupakan arus pada bagian i.

Belitan satu yang terhubung dengan sumber umumnya disebut sebagai belitan primer, sedangkan keluarannya atau output-nya disebut sebagai belitan sekunder. Nah dari persamaan sebelumnya kita melihat transformator akan bersifat step-up apabila N_2 > N_1, dan bersifat step-down apabila N_2 < N_1.

Label
< Materi SebelumnyaKalor dan Perpindahannya
Search icon