Magnet

Teori Tentang Kemagnetan Bumi

          Kemanapun seorang pendaki gunung, pecinta alam, maupun pengembara pergi, pasti dia membawa suatu alat penunjuk arah, yaitu Kompas. Dengan satu tujuan agar tidak tersesat. Kompas, adalah alat penunjuk arah yang dilengkapi magnet berbentuk jarum yang selalu menunjuk ke  arah utara dan selatan. Arah tersebut tidak pernah berubah dimanapun kita berada di permukaan bumi ini sehingga dapat digunakan sebagai penunjuk jalan. Hal ini juga menunjukkan bahwa bumi memiliki kutub-kutub magnet. Magnet yang tergantung bebas di udara akan selalu menunjuk ke arah utara dan selatan bumi. Hal yang sama dilakukan oleh kompas. Kutub utara magnet jarum kompas akan tertarik pada kutub selatan geografi atau magnet bumi yang berada di sekitar kutub utara bumi. Sementara kutub selatan magnet jarum kompas menunjuk ke arah selatan karena di kutub selatan bumi terdapat kutub utara magnet bumi.

          Bumi ini berperilaku seperti sebuah magnet batang yang besar. Walaupun demikian, hal ini tidak mungkin terjadi karena inti bumi ini terlalu panas dan sifat magnetic bahan hilang jika dipanaskan. Pada saat kompas digeser mendekati kutub utara model bumi, ternyata kutub utara jarum kompas condong ke bawah. Hal ini terjadi karena kutub utara jarum kompas tertarik oleh kutub selatan magnet model bumi.

Pada kenyataannya, kutub-kutub geografis bumi yang tetap tidak tepat berimpit dengan kutub-kutub magnet bumi. Penelitian menunjukkan bahwa kutub selatan magnetic bumi (kutub utara yang ditunjuk oleh jarum kompas) tepatnya berada di Timur Laut Kanada, yaitu sekitar 1.500 km dari kutub utara gegografis bumi. Ini berarti ada penyimpangan atau sudut sebesar 15˚ antar kutub magnetic dan kutub geografis bumi. Sudut penyimpangan ini disebut juga sebagai sudut deklinasi dan perlu diperhitungkan pada saat menggunakan kompas. Selain sudut penyimpangan garis utara-selatan kutub bumi, ada juga sudut penyimpangan secara horizontal yang disebut sudut inklinasi.

1.       Sudut Deklinasi

Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara-selatan jarum kompas dengan kutub utara-selatan geografis atau menunjukkan arah yang sebenarnya. Sudut deklinasi akan bernilai positif apabila kutub utara jarum kompas menyimpang ke timur dan bernilai negative jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke barat. Besar sudut deklinasi di berbagai tempat di bumi ini tidaklah sama. Sudut deklinasi ini juga mengalami perubahan setiap tahunnya.

2.       Sudut Inklinasi

Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh ujung jarum kompas atau medan magnet bumi dengan posisi horizontal di permukaan bumi. Sudut inklinasi bernilai positif apabila kutub utara jarum kompas berada di sebelah atas garis mendatar. Tetapi, sudut inklinasi akan bernilai negative apabila kutub utara jarum kompas berada di sebelah bawah garis mendatar. Sudut inklinasi di permukaan bumi berkisar antara -90˚ dan +90˚, dengan sudut inklinasi 0˚ di garis khatulistiwa.

Sifat Medan Magnet Secara Kualitatif di Sekitar Kawat Bermuatan Listrik

          Medan Magnet, adalah daerah di sekitar magnet dimana magnet lain masih dipengaruhi oleh gaya magnetic jika diletakaan pada daerah tersebut. Jika di daerah tersebut ditaburkan serbuk besi, serbuk besi akan ditarik oleh kuat magnet dan membentuk pola garis yang dinamakan garis gaya magnet.

Garis Gaya Magnet adalah garis medan magnet yang menghubungkan arah gaya magnet di setiap titik. Dan arah garis-garis gaya magnet tersebut adalah selalu menuju kutub selatan magnet dan meninggalkan kutub utara magnet. Beberapa sifat gaya magnet, adalah :

1).     Garis gaya magnet keluar dari kutub utara dan masuk kembali melalui kutub selatan magnet. Dan jumlah garis gaya yang keluar dari kutub utara magnet selalu sama dengan jumlah garis gaya yang masuk ke kutub selatan magnet.

2).     Garis gaya magnet tidak pernah berpotongan

3).   Tempat yang mempunyai garis gaya magnet rapat menunjukkan medan magnet yang kuat. Sebaliknya, tempat yang mempunyai garis gaya magnet renggang menunjukkan medan magnet yang lemah.

          Dua kutub magnet yang berlainan apabila didekatkan akan saling tarik-menarik. Garis-garis gaya magnet kedua kutub magnet tersebut membentuk sebuah medan yang menghubungkan kutub utara dan kutub selatan magnet.

          Pada dua kutub magnet sejenis yang berdekatan akan membentuk suatu titik netral karena interaksi saling tolak-menolak yang timbul diantara kedua kutub. Pada titik netral tersebut tidak ada garis gaya magnet karena kedua magnet saling menghilangkan. Jadi, tidak ada medan magnet pada titik netral.

Hans Christian Oersted (1777-1851) berhasil melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa di sekitar kawat yang berarus listrik terdapat medan magnet. Berdasarkan percobaannya, diperoleh bahwa :

-). Semakin jauh kawat berarus atau semakin jauh kompas dari kawat, semakin kecil medan magnetnya atau semakin kecil sudut simpangan jarum kompas. Hal ini berarti bahwa hubungan antara kuat medan magnet dengan jarak adalah berbanding terbalik.

-). Semakin besar kuat arusnya listrik yang mengalir, semakin kuat medan magnetnya atau semakin besar sudut simpangan jarum kompas terhadap kawat. Ini berarti kuat medan magnet sebanding dengan kuat arus listrik yang melalaui kawat.

Penympangan jarum kompas ini hanya terjadi apabila kawat dialiri arus listrik. Pada saat arus listrik tidak melalui kawat, arah jarum kompas tetap pada posisi normal utara-selatan.

1).    Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik

       Bagaimanakah menentukan arah medan magnet kawat lurus berarus listrik jika kita tidak mempunyai kompas? Ada satu cara mudah untuk mengetahui arah medan magnet di sekitar kawat berarus listrik, yaitu dengan memakai aturan tangan kanan.

          Untuk kawat lurus berarus listrik, arah medan magnet atau garis gaya magnet melingkar mengelilingi kawat dan memenuhi aturan genggaman tangan kanan. Bila kawat berarus listrik digenggam dengan tangan sedemikian rupa sehingga arah arus sama dengan arah ibu jari, maka arah medan magnet atau arah garis gaya magnet kawat searah dengan arah genggaman jari yang lain atau arah lingklaran keempat jari yang lain. .

2).    Medan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar Berarus Listrik 

          Untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan kawat berarus, kawat dapat dililitkan membentuk kumparan. Kumparan yang demikian dinamakan solenoida. Solenoida mempunyai sifat yang sama dengan magnet batang yang mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Untuk menentukan ujung yang menjadi kutub utara dapat digunakan aturan genggaman tangan kanan. Jika solenoida digenggam dengan tangan kanan arah arus yang sama dengan arah genggaman tangan, maka ibu jari akan menunjukkan yang menjadi kutub utara.