Isi Magnet dan Manfaatnya.pmd

Magnet & Manfaatnya
bagi Manusia
Rahmat O.
Pendahuluan
1
Hak cipta dilindungi oleh undang-undang.
Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin
tertulis dari penerbit.
Ketentuan pidana pasal 72 UU No. 19 tahun 2002
1. Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak mengumumkan atau memperbanyak
suatu ciptaan atau memberikan izin untuk itu, dipidana dengan pidana penjara paling
singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp 1.000.000, 00 (satu juta
rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling
banyak Rp 5.000.000.000, 00 (lima miliar rupiah).
2. Barangsiapa dengan sengaja menyerahkan, menyiarkan, memamerkan mengedarkan,
atau menjual kepada umum suatu Ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta
atau Hak Terkait sebagaimana dimaksud pada ayat (1), dipidana dengan pidana penjara
paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp 500.000.000, 00 (lima
ratus juta rupiah).
MAGNET & MANFAATNYA BAGI MANUSIA
Penyusun
:
Editor
:
Design Sampul :
Lay Out
:
Cetakan Pertama :
Cetakan Kedua :
Rahmat O.
Edi Warsidi dan Reissa Y.
Andri Sheva
Robby Novendi
Tahun 2009
Tahun 2013 (Edisi Revisi)
Penerbit:
PT. PURI DELCO
Jl. Terusan Martanegara No. 12 Bandung 40275 - INDONESIA
Telp. 022-7321271 / 7301277
Fax. 022-7321271
E-mail: [email protected]
Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan (KDT)
O., Rahmat
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia / Rahmat O.
Cet. 2 (Ed. Revisi) - Bandung: Puri Delco, 2013.
iv + 60 hlm.; ilus; 21 cm
Bibliografi: hlm. 63
ISBN 978-602-8713-26-9
1. Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
I. Judul
Kata Pengantar
Lebih dari 2000 tahun yang lalu, orang Yunani yang hidup di
Magnesia menemukan batu yang istimewa. Batu tersebut dapat
menarik benda-benda yang mengandung logam. Ketika batu itu
digantung sehingga dapat berputar, salah satu ujungnya selalu
menunjuk arah utara. Karena batu itu ditemukan di Magnesia, orang
Yunani menamainya magnetit. Orang Yunani tidak mengetahui lebih
lanjut bagaimana sifat-sifatnya, namun mereka telah mengamati ciriciri bahan yang disebut magnet.
Pada saat ini, berbagai teknologi banyak sekali yang melibatkan
magnet. Pengeras suara, layar TV, kaset, dan disket merupakan
contoh-contohnya. Kamu dapat mulai belajar tentang magnet dengan
mengikuti materi yang ada dalam buku ini.
Penulis
Kata Pengantar
Pendahuluan
iii
3
Daftar Isi
Kata Pengantar ..................................................................... iii
Daftar Isi ................................................................................ iv
Bagian 1
Pendahuluan ................................................................................. 5
Bagian 2
Mengenal Kutub dan Medan Magnet ......................................... 7
Bagian 3
Bahan Magnet dan Gejala Kemagnetan ..................................... 13
Bagian 4
Garis Gaya Magnet ...................................................................... 17
Bagian 5
Pembuatan Magnet ...................................................................... 23
Bagian 6
Elektromagnetik .......................................................................... 27
Bagian 7
Magnetosfer Bumi ....................................................................... 35
Bagian 8
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia ............................. 41
Glosarium .............................................................................. 60
Indeks .................................................................................. 61
Daftar Pustaka ...................................................................... 62
Tentang Penulis..................................................................... 63
iv
4
Magnet
Magnet dan
dan Manfaatnya
Manfaatnya bagi
bagi Manusia
Manusia
Bagian
1
Pendahuluan
Magnet atau magnit adalah suatu objek yang mempunyai suatu
medan magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani
magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama
sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa
(sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet
yang ditemukan sejak jaman dulu di wilayah tersebut.
Sumber: www.thegreektravel.com
Pendahuluan
5
Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai
suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet
tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir
semuanya adalah magnet buatan.
Magnet selalu memiliki dua kutub, yaitu : kutub utara (north/N)
dan kutub selatan (south/S). Walaupun magnet itu dipotong-potong,
potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
Sumber: www.static.howstuffworks.com
Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan
Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda, bahkan
tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun, tidak
semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet.
Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik
yang tinggi oleh magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh
materi yang mempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet.
Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan
Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik
adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla yang mempengaruhi satu meter
persegi.
6
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
2
Mengenal Kutub
dan Medan Magnet
Pernahkah kamu merasakan adanya gaya tarikan, saat kamu
mencoba mendekatkan magnet pada benda yang terbuat dari besi?
Pernahkah kamu memisahkan dua buah magnet yang melekat jadi
satu dengan menarik magnet itu? Peristiwa yang kamu alami itu
merupakan contoh gejala kemagnetan.
Kemagnetan melibatkan kutub-kutub magnet. Apakah kutubkutub magnet itu, dan bagaimanakah sifat-sifatnya?
Mengenal Kutub dan Medan Magnet
7
A. Kutub-kutub Magnet
Sumber: www.hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
Kutub-kutub magnet
Semua magnet memperlihatkan ciri-ciri tertentu. Setiap magnet
memiliki dua tempat yang gaya magnetnya paling kuat. Daerah ini
disebut kutub magnet. Ada 2 kutub magnet, yaitu kutub utara (U)
dan kutub selatan (S). Seringkali kamu menjumpai magnet yang
bertuliskan N dan S. N merupakan kutub utara magnet itu (singkatan
dari north yang berarti utara), sedangkan S kutub selatannya (singkatan
dari south yang berarti selatan).
Magnet dapat berada dalam berbagai bentuk dan ukuran. Bentuk
yang paling sederhana berupa batang lurus. Bentuk lain yang sering
kamu jumpai, misalnya bentuk tapal kuda (ladam) dan jarum. Pada
bentuk-bentuk ini, kutub magnetnya berada pada ujung-ujung
magnet itu.
8
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: www.i.ehow.com
Gaya magnet adalah tarikan dan tolakan
Jika dua buah magnet saling didekatkan, magnet pertama akan
mengerjakan gaya pada magnet kedua, dan magnet kedua
mengerjakan gaya kepada magnet pertama. Gaya magnet, seperti
halnya gaya listrik, berupa tarikan dan tolakan. Jika dua kutub utara
didekatkan, maka keduanya tolak-menolak.
Mengenal Kutub dan Medan Magnet
9
Kumparan pada magnet
Sumber: www.swe.org
Dua kutub selatan juga saling menolak. Namun, jika kutub
selatan didekatkan pada kutub utara, maka kedua kutub ini akan
tarik-menarik, sehingga kita dapat membuat aturan untuk kutubkutub magnet selalu berpasangan, yaitu kutub utara dan kutub selatan.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan mencoba mendapatkan satu
kutub saja yang ada pada sebuah magnet.
Kamu mungkin berpikir, bahwa cara yang paling masuk akal
untuk memisahkan kutub magnet adalah dengan memotong magnet
manjadi dua. Cara ini memang masuk akal, namun hasilnya tidak
demikian. Jika sebuah magnet dipotong menjadi dua, ternyata
hasilnya berupa dua magnet yang lebih kecil dan masing-masing tetap
memiliki kutub utara dan selatan.
10
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: www.phys.unt.edu
Serbuk besi pada kaca untuk mengetahui kekuatan magnet
B. Medan Magnet
Walaupun gaya-gaya magnet yang terkuat terletak pada kutubkutub magnet, gaya-gaya magnet tidak hanya berada pada kutubkutubnya saja. Gaya-gaya magnet juga timbul di sekitar magnet.
Daerah di sekitar magnet yang terdapat gaya-gaya magnet disebut
medan magnet.
Garis gaya magnet dapat digambarkan dengan cara menaburkan
serbuk besi pada kaca yang diletakkan di atas magnet. Perhatikan Di
manakah tempat garis gaya magnetnya paling rapat? Jika pada suatu
tempat garis gaya magnetnya rapat, berarti gaya magnetnya kuat.
Sebaliknya, jika garis gaya magnetnya renggang, berarti gaya
magnetnya lemah. Seperti halnya garis gaya listrik yang menggambarkan medan listrik, garis gaya magnet dapat menggambarkan
Mengenal Kutub dan Medan Magnet
11
medan magnet. Namun tidak seperti garis gaya listrik yang dapat
berawal dan berakhir pada satu muatan listrik, garis gaya magnet
tidak ada awal dan akhirnya. Garis gaya magnet membentuk lintasan
tertutup dari kutub utara ke kutub selatan. Jadi, medan magnet adalah
daerah di sekitar magnet yang masih bekerja gaya magnet,
digambarkan oleh garis gaya magnet yang menyebar dari kutub-kutub
magnet.
12
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
3
Bahan Magnet dan
Gejala Kemagnetan
A. Bahan Magnetik
Apa yang terjadi jika kamu mendekatkan magnet pada bendabenda yang terbuat dari besi, baja, nikel, dan kobalt? Benda-benda
itu dapat ditarik oleh gaya magnet, atau bersifat magnetik. Sebaliknya,
benda-benda dari kayu, kertas, dan kaca tidak dapat ditarik magnet.
Benda-benda ini bersifat non-magnetik, artinya tidak dapat ditarik
oleh gaya magnet.
Sumber: www.yogaaccessories.com
Bahan magnetik
Bahan Magnet dan Gejala Kemagnetan
13
Bahan-bahan magnetik dapat dibagi menjadi dua, yaitu
feromagnetik dan paramagnetik. Bahan feromagnetik merupakan
bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat.
Bahan feromagnetik contohnya besi, baja, nikel, dan kobalt.
Selain dapat ditarik magnet dengan kuat, bahan feromagnetik dapat
dibuat menjadi magnet. Nama feromagnetik sendiri berasal dari
bahasa Latin ferrum yang artinya ‘besi’. Bahan paramagnetik
merupakan bahan yang ditarik magnet dengan gaya magnet yang
lemah. Contoh bahan paramagnetik, misalnya aluminium, platina,
dan mangan.
Sumber: www.orissadiary.com
Bahan feromagnetik
Apa yang terjadi jika kamu mencoba menempelkan paku besi
pada pintu kulkas? Tentu saja paku tersebut jatuh. Walaupun berasal
dari besi, paku tersebut tidak bersifat magnet. Mengapa ada besi
yang bersifat magnet dan ada yang tidak?
14
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sifat-sifat kemagnetan suatu bahan tergantung pada struktur
atomnya. Para ilmuwan mengetahui, bahwa tiap atom memiliki sifatsifat magnet, artinya menghasilkan medan magnet. Medan magnet
ini berasal dari gerakan elektron-elektronnya. Kadang-kadang
sekelompok atom bergabung sedemikian, hingga medan magnetnya
memiliki arah yang sama. Daerah yang ditempati atom-atom yang
medan magnetnya berarah sama disebut magnet elementer.
Sumber: www.school-for-champions.com
Magnet elementer
Kamu dapat membayangkan model magnet elementer ini sebagai
magnet mini yang memiliki kutub utara dan selatan. Semua benda
tersusun atas magnet-magnet elementer. Untuk benda yang tidak
bersifat magnet, magnet elementernya tersusun secara acak (arahnya
ke segala penjuru).
Bahan Magnet dan Gejala Kemagnetan
15
Karena magnet elementernya mengerjakan gaya magnet ke arah
yang berbeda-beda, sifat magnetnya saling meniadakan. Akibatnya,
benda tersebut tidak menghasilkan gaya magnet. Sedangkan bendabenda yang bersifat magnet memiliki magnet-magnet elementer yang
menunjuk ke satu arah.
16
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
4
Garis Gaya Magnet
Pada sebuah magnet, sebenarnya merupakan kumpulan jutaan
magnet ukuran mikroskopik yang teratur satu dan lainnya. Kutub
utara dan kutub selatan magnet posisinya teratur. Secara keseluruhan,
kekuatan magnetnya menjadi besar. Logam besi bisa menjadi magnet
secara permanen (tetap) atau bersifat megnet sementara dengan cara
induksi elektromagnetik. Tetapi ada
beberapa logam yang tidak bisa
menjadi magnet, misalnya tembaga
dan aluminium, dan logam tersebut
dinamakan diamagnetik.
Bumi merupakan magnet alam
raksasa, dapat dibuktikan dengan alat
yang dinamakan kompas, dimana
jarum penunjuk pada kompas akan
menunjukkan arah utara dan selatan
Pola garis medan magnet permanen.
bumi kita. Karena sekeliling bumi
sebenarnya dilingkupi garis gaya magnet yang tidak tampak oleh mata
kita, tapi bisa diamati dengan kompas keberadaannya.
Garis Gaya Magnet
17
Batang magnet memancarkan garis gaya magnet yang melingkupi
dengan arah dari utara ke selatan. Pembuktian sederhana dilakukan
dengan menempatkan batang magnet diatas selembar kertas,
kemudian di atas kertas tersebut ditaburkan serbuk halus besi secara
merata. Hasil yang terjadi adalah bentuk garis-garis dengan pola
melengkung oval di ujung-ujung kutub. Ujung kutub utara-selatan
muncul pola garis gaya yang kuat. Daerah netral pola garis gaya
magnetnya lemah.
Bagian netral magnet artinya tidak memiliki kekuatan magnet.
Untuk membuktikan, bahwa daerah netral tidak memiliki kekuatan
magnet. Ambil beberapa sekrup besi. Amatilah tampak sekrup besi
akan menempel baik diujung kutub utara maupun ujung kutub
selatan. Daerah netral dibagian tengah sekrup tidak akan menempel
sama sekali, dan sekrup akan terjatuh.
Mengapa besi biasa berbeda logam magnet? Pada besi biasa,
sebenarnya terdapat kumpulan magnet-magnet dalam ukuran
mikroskopik, tetapi posisi masing-masing magnet tidak beraturan
satu dengan lainnya, sehingga saling menghilangkan sifat
kemagnetannya.
18
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Daerah netral pada magnet permanen.
Arah garis gaya magnet dengan pola garis melengkung mengalir
dari arah kutub utara menuju kutub selatan. Di dalam batang magnet
sendiri garis gaya mengalir sebaliknya, yaitu dari kutub selatan ke
kutub utara. Di daerah netral tidak ada garis gaya diluar batang
magnet. Pembuktian secara visual garis gaya magnet untuk sifat tarik
menarik pada kutub berbeda dan sifat tolak-menolak pada kutub
sejenis dengan menggunakan magnet dan serbuk halus besi.
Pada gambar tersebut, tampak jelas kutub sejenis utara-utara
garis gaya saling menolak satu dan lainnya. Pada kutub yang berbeda
utara-selatan, garis gaya magnet memiliki pola tarik menarik. Sifat
saling tarik menarik dan tolak menolak magnet menjadi dasar
bekerjanya motor listrik.
Garis Gaya Magnet
19
Perbedaan besi biasa dan magnet permanen.
Untuk mendapatkan garis gaya magnet yang merata di setiap
titik permukaan, maka ada dua bentuk yang mendasari rancangan
mesin listrik. Bentuk datar (flat) akan menghasilkan garis gaya merata
setiap titik permukaannya. Bentuk melingkar (radial), juga
menghasilkan garis gaya yang merata setiap titik permukaannya.
20
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Pola garis medan magnet tolak-menolak dan pola
garis medan magnet tarik-menarik.
Garis medan magnet Utara-Selatan.
Garis Gaya Magnet
21
Garis gaya magnet pada permukaan rata dan silinder.
22
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
5
Pembuatan Magnet
A. Pembuatan Magnet
Magnet ada yang diperoleh langsung dari alam dan dibuat
manusia. Magnet yang diperoleh dari alam berupa mineral magnetit.
Magnet yang dibuat manusia berasal dari bahan feromagnetik, seperti
besi dengan membuat magnet-magnet elementernya menjadi searah.
Cara pertama, kamu dapat menggosok-gosok besi tersebut
dengan magnet. Arah penggosokannya harus tetap. Jika besi digosok
dengan magnet, maka magnet-magnet elementer besi yang semula
berarah tidak teratur menjadi searah.
Sumber: www.rfcafe.com
Pembuatan Magnet
Pembuatan Magnet
23
Cara kedua jika sebuah besi yang tidak bersifat magnet diletakkan
di dekat magnet yang cukup kuat, maka besi tersebut menjadi bersifat
magnet. Pembuatan magnet dengan cara ini disebut induksi.
Sumber: www.1.bp.blogspot.com
Pembuatan magnet dengan cara induksi
Pada saat besi didekatkan pada magnet, maka magnet-magnet
elementer besi disearahkan oleh gaya magnet dari magnet itu. Pada
saat magnet-magnet elementernya searah, maka besi tersebut
berubah menjadi magnet.
B. Praktik Membuat Magnet
Alat dan bahan:
- paku besi
- baterai
- magnet
- kabel
24
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Cara kerja:
1. Ambillah paku besi dan magnet. Gosok-gosok paku tersebut
dengan magnet dengan arah tertentu. Setelah beberapa saat,
ujilah apakah paku itu bersifat magnet.
Sumber: www.fisikawanunnes.web44.net
2. Lekatkan sebuah paku besi pada magnet. Cobalah menarik paku
besi kedua dengan menggunakan paku besi pertama (yang
melekat pada magnet). Dapatkah paku pertama (yang mula-mula
bukan magnet) menarik paku kedua?
3. Lilitkan kabel berisolasi pada paku besi, sekitar 20 lilitan.
Hubungkan ujung-ujung kabel dengan baterai 3 V. Coba uji paku
besi itu, apakah dapat menarik benda logam?
Sumber: www.rfcafe.com
Pembuatan Magnet
25
Benda-benda feromagnetik ada yang mudah dan ada yang sukar
dibuat menjadi magnet. Besi lunak mudah dibuat menjadi magnet,
namun sifat kemagnetannya mudah hilang. Bahan-bahan lain seperti
baja, kobalt, dan nikel lebih sulit dibuat magnet, namun sifat
kemagnetannya tidak mudah hilang. Magnet yang seperti ini disebut
magnet tetap atau magnet permanen. Untuk membuat magnet
permanen yang kuat, digunakan campuran aluminium, nikel, dan
kobalt. Campuran ini biasa disebut alnico (singkatan dari aluminium,
nikel, dan kobalt).
Magnet permanen dapat pula hilang sifat kemagnetannya.
Sebagai contoh, jika magnet sering jatuh atau dipukul-pukul, maka
sifat kemagnetannya akan berkurang, bahkan hilang. Pemanasan pada
magnet juga menyebabkan sifat kemagnetannya berkurang atau
bahkan hilang. Hal ini terjadi karena tambahan energi akibat
pemanasan menyebabkan partikel-partikel bahan bergerak lebih
cepat dan lebih acak, maka sebagian magnet elementernya tidak
lagi menunjuk arah yang sama seperti semula. Bahkan setiap benda
di atas suhu tertentu sama sekali tidak dapat dibuat menjadi magnet.
26
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
6
Elektromagnetik
Percobaan yang kamu lakukan ini mirip dengan yang dilakukan
Hans Christian Oersted, seorang guru fisika berkebangsaan Denmark
pada tahun 1820. Percobaannya menghasilkan hubungan antara arus
listrik dengan kemagnetan. Hubungan itu kemudian disebut
elektromagnetik.
Hans Christian Oersted
Sumber: www.rare-earth-magnets.com
Elektromagnetik
27
A. Penemuan Oersted
Selama bertahun-tahun Oersted percaya ada hubungan antara
kelistrikan dan kemagnetan, namun ia tidak dapat membuktikannya.
Pada tahun 1829, akhirnya ia menemukan buktinya. Oersted
mengamati, saat jarum kompas didekatkan pada kawat berarus, jarum
kompas tersebut menyimpang dari kedudukan semula.
Sumber: www10.uniovi.es
Jika arah arus dibalik, maka jarum kompas menyimpang ke arah
sebaliknya. Jika arus ditiadakan, maka jarum kompas kembali
menunjuk arah utara selatan. Karena jarum kompas hanya dapat
disimpangkan oleh medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa
arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. Arus listrik yang
mengalir pada kawat menghasilkan medan magnet yang arahnya
bergantung pada arah arus. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh
arus listrik pada kawat lurus.
28
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: www10.uniovi.es
B. Medan Magnet dari Solenoida
Jika kawat berarus dibuat melingkar-lingkar membentuk
kumparan, medan magnet yang dihasilkan oleh tiap-tiap lingkaran
kawat saling memperkuat. Sebagai hasilnya, di dalam kumparan dan
di kedua ujungnya terdapat medan magnet yang kuat. Kumparan
kawat yang panjang dan terdiri atas banyak lilitan disebut solenoida.
Sumber: www.e-dukasi.net
Elektromagnetik
29
Besarnya medan magnet di sumbu pusat (titik O). Solenoida dapat
dihitung :
Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla (T)
μ = permeabilitas ruang hampa = 4n . 10 -7 Wb/amp. M
I = kuat arus listrik dalam ampere (A)
N = jumlah lilitan dalam solenoida
L = panjang solenoida dalam meter (m)
Solenoida berlaku sebagai magnet pada saat ada arus listrik.
Kutub utara dan selatan magnet pada solenoida berubah jika arah
arus berubah. Seperti yang telah kamu amati dalam kegiatan Lab
Saku di samping, medan magnet pada μ
solenoida
dapat diperbesar
IN
BO = o
dengan cara menambah jumlah lilitannya.L
Medan magnet tersebut juga dapat diperbesar dengan
memperbesar arus yang mengalir pada kawat solenoida. Selain kedua
cara di atas, medan magnet pada solenoida dapat diperkuat dengan
menempatkan besi di dalam solenoida. Medan magnet solenoida akan
membuat magnet-magnet elementer besi tersebut searah. Sebagai
hasilnya, medan magnet yang terjadi merupakan gabungan dari
medan magnet kumparan dan medan magnet besi. Peningkatan
medan magnet dengan memberikan inti besi pada solenoida ini bisa
ratusan hingga ribuan kali daripada tanpa menggunakan inti besi.
30
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Gejala yang terjadi pada solenoida dengan bahan magnetik
(misalnya besi) sebagai inti di dalamnya merupakan salah satu bentuk
elektromagnet.
BO =
μo I N
2n . a
Ada juga toroida. Toroida adalah sebuah solenoida yang
dilengkungkan, sehingga berbentuk lingkaran kumparan. Besarnya
medan magnet ditengah-tengah Toroida (pada titik-titik yang berada
pada garis lingkaran merah ) dapat dihitung :
Bo = medan magnet dititik ditengah-tengah Toroida dalam tesla (T)
N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
I = kuat arus listrik dalam ampere (A)
a = rata-rata jari-jari dalam dan jari-jari luar toroida dengan
satuan meter (m)
1
a =
( R1 + R 2 )
2
C. Gaya magnetik pada Arus Listrik
Kamu telah mengamati dan mempelajari, bahwa arus listrik dapat
mengerjakan gaya pada magnet, misalnya kompas. Ingatlah pula
bahwa gaya selalu berpasangan. Berdasarkan kenyataan ini, dapatkah
medan magnet menghasilkan gaya pada arus listrik?
Misalkan, kawat diletakkan pada medan magnet di antara kutubkutub magnet ladam. Jika arus listrik dilewatkan pada kawat, ternyata
kawat tersebut seperti tertarik ke atas. Jika arah arus dibalik, kawat
Elektromagnetik
31
tertarik ke bawah. Jadi, kesimpulannya medan magnet dapat
menghasilkan gaya pada arus listrik. Gaya ini disebut gaya Lorentz.
α
Gaya Lorentz
Besar dan arah gaya Lorentz yang bekerja pada sebuah
penghantar dalam suatu medan magnet ditentukan oleh kuat medan
magnet (B) yang mempengaruhi, kuat arus (l) yang dibawa oleh
penghantar, panjang penghantar (l), serta sudut arah arus dan medan
magnet yang mempengaruhi (á ). Secara matematis, besarnya gaya
Lorentz dapat dituliskan sebagai berikut.
FL = B I l sin
32
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
FL
B
I
l
=
=
=
=
=
besar gaya Lorentz ........................ Newton (N)
kuat medan magnet ...................... Tesla (T)
kuat arus......................................... Ampere (A)
panjang penghantar ..................... meter (m)
sudut antara arah arus dan arah medan magnet
Dengan demikian, gaya Lorentz yang bekerja pada sebuah
penghantar dalam suatu medan magnet akan maksimum jika arus
dan medan magnet saling tegak lurus (á = 90°). Pada keadaan ini,
besarnya gaya Lorentz dapat dituliskan sebagai berikut.
FL = B I l sin
Bagaimana menentukan arah gaya Lorentz? Menentukan arah
α
gaya Lorentz, dapat dilakukan dengan menggunakan aturan kaidah
tangan kanan seperti :
FL = B
Elektromagnetik
33
Sumber: www.4.bp.blogspot.com
Gaya Lorentz
34
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
7
Magnetosfer Bumi
Magnetosfer adalah lapisan medan magnet yang menyelubungi
benda angkasa. Selain Bumi, Merkurius, Jupiter, Saturnus, Uranus
dan Neptunus juga diselubungi magnetosfer. Bumi diselimuti oleh
suatu magnetosfer, sebagaimana planet termagnetisasi lain,
Merkurius, Yupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Bulan planet
Jupiter, Ganymede, juga termagnetisasi, namun terlalu lemah untuk
memerangkap plasma angin matahari. Mars mempunyai magnetisasi
permukaan yang terpetak-petak. Istilah “magnetosfer” juga digunakan
untuk menggambarkan daerah dimana medan magnet dari benda
langit mendominasi, misalnya magnetosfer pulsar.
Magnetosfer Bumi
35
Sumber: www.dirgantara-lapan.or.id
Magnetosfer Bumi terjadi disebabkan oleh inti Bumi yang tidak
stabil. Molekul di dalam inti Bumi (yang umumnya berwujud ion)
selalu bergerak dengan sangat cepat, karena suhu dan pengaruh
medan gravitasi, menimbulkan arus listrik yang menciptakan medan
magnet raksasa yang disebut magnetosfer.
Magnetosfer Bumi adalah suatu daerah di angkasa yang
bentuknya ditentukan oleh luasnya medan magnet internal Bumi,
plasma angin matahari, dan medan magnet antarplanet. Di
magnetosfer, campuran ion-ion dan elektron-elektron bebas baik dari
angin matahari maupun ionosfir bumi dibatasi oleh gaya magnet dan
listrik yang lebih kuat daripada gravitasi dan tumbukan.
36
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: Sumber: www.harmonicbodywork.com
Meskipun bernama magnetosfer (Inggris: Magnetosphere, sphere
= bulat), magnetosfer tidaklah berbentuk bulat. Pada sisi yang
mengarah ke matahari, jarak ke batasnya (yang bervariasi sesuai
kekuatan angin matahari) kira-kira 70.000 km (10-12 kali jari-jari
Bumi atau RE, di mana 1 RE=6371 km; kecuali dinyatakan lain,
semua jarak yang dimaksud di sini dihitung dari pusat bumi). Secara
kasar batas magnetosfer (“magnetopause”) berbentuk peluru, sekitar
15 RE dari sisi Bumi dan pada sisi malam mendekati suatu silinder
dengan jari-jari 20-25 RE. Daerah ekor menjangkau sejauh 200 RE
dan ujungnya tidak begitu diketahui.
Magnetosfer Bumi
37
Sumber: www.ccmc.gsfc.nasa.gov
Gas netral luar yang menyelimuti bumi, atau geokorona, terutama
terdiri atas atom-atom paling ringan, hidrogen dan helium, dan
berlanjut melebihi 4-5 RE, dengan kerapatan yang berkurang. Ion
38
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
plasma panas dari magnetosfir mendapatkan elektron saat
bertumbukan dengan atom-atom ini dan membuat “sinar” lolos dari
atom cepat yang telah digunakan untuk mencitrakan awan plasma
panas oleh misi IMAGE.
Peluasan ke atas dari ionosfer yang dikenal dengan nama
plasmasfer, juga meluas melebihi 4-5 RE dengan kerapatan yang
makin berkurang; jika melebihi jumlah tersebut plasmasfer ini
menjadi menjadi aliran ion ringan yang disebut angin kutub yang
keluar dari magnetosfir menuju angin matahari. Energi yang
menumpuk di ionosfer oleh aurora memanaskan dengan kuat
komponen atmosfer yang lebih berat seperti oksigen dan molekul
dari oksigen dan nitrogen yang tidak akan lolos dari gaya tarik Bumi.
Magnetosfer berfungsi sebagai penangkal petir bagi Bumi yang
berarti lapisan ini menangkal radiasi berbahaya yang berasal dari
matahari (misalnya, partikel alpha, beta, atau angin matahari dan
semburan massa korona (Coronal Mass Ejection, CME).
Sumber: www.pieces-zine.com
Magnetosfer Bumi
39
Ketika radiasi menghujani Bumi, magnetosfer akan memantulkan sebagian besar radiasi dan menyerap sisanya dan diarahkan
menuju kutub, akibatnya terjadi reaksi tumbukan dengan atmosfera
dan menjadi aurora.
Magnetosfer Bumi ditemukan tahun 1958 oleh satelit Explorer
1 selama penelitian yang dilakukan pada masa Tahun Geofisika
Internasional. Sebelumnya, para ilmuwan tahu bahwa arus listrik
mengalir di ruang angkasa, karena letusan matahari kadang menyebabkan gangguan-gangguan “badai magnetik”.
Namun tidak seorang pun tahu, di mana arus itu mengalir dan
mengapa, atau bahwa angin matahari itu ada. Pada Agustus dan
September 1958, Proyek Argus dilakukan untuk menguji teori
tentang pembentukan sabuk radiasi yang mungkin memiliki kegunaaan taktis dalam perang.
40
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Bagian
8
Elektromagnetik
dalam Kehidupan
Manusia
Kamu telah belajar mengenai magnet. Dalam bab ini, kamu akan
mengenal mengenai penggunaan elektromagnetik dalam kehidupan
manusia. Ada banyak alat yang menggunakan prinsip elektromagnetik. Apa saja itu? Mari kita mengenalnya.
A. Generator Listrik
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi
listrik dari sumber energi mekanikal, biasanya dengan menggunakan
induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik.
Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tetapi motor
adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui
sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan
listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air yang menciptakan aliran air, tapi tidak
41
menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa
resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melalui sebuah
turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin,
engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan,
atau apapun sumber energi mekanik yang lain. Sebelum hubungan
antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip
elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik
atau “influence”. Generator Van de Graaff menggunakan satu dari
dua mekanisme :
- Penyaluran muatan dari elektroda voltase-tinggi
- Muatan yang dibuat oleh efek triboelectric menggunakan
pemisahan dua insulator
Generator elektrostatik tidak efisien dan berguna hanya untuk
eksperimen saintifik yang membutuhkan voltase tinggi.
Pada 1831-1832, Michael Faraday
menemukan bahwa perbedaan
potensial dihasilkan antara ujungujung konduktor listrik yang bergerak
tegak lurus terhadap medan magnet.
Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek
ini, menggunakan cakram tembaga
yang berputar antara kutub magnet
tapal kuda.
Sumber: www.shiga-med.ac. - www.id.wikipedia.org
42
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: www.shiga-med.ac. - www.id.wikipedia.org
Cakram Faraday
Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil. Desain alat yang
dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran
arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak
terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di
bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar
pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan
cakram tembaga.
Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet
yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek
medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya
tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus
tunggal yang melalui fluks magnetik.
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
43
Sumber: www.kidsonroll.com
Generator Homopolar
1. Dinamo
Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan masih merupakan generator
terpenting yang digunakan pada abad 21. Dinamo menggunakan
prinsip elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik
menjadi listrik arus bolak-balik.
Sumber: www.upload.wikimedia.org
Dinamo
44
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832
oleh Hippolyte Pixii, seorang pembuat alat Perancis. Alat ini
menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah “crank”.
Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa, sehingga kutub
utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan
kawat. Pixii menemukan, bahwa magnet yang berputar memproduksi
sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati “coil”.
Lebih jauh lagi, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di
arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah komutator, Pixii
dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
2. Dinamo Gramme
Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama :
mereka menginduksi “spike” arus diikuti tanpa arus sama sekali.
Antonio Pacinotti, seorang ilmuwan Italia, memperbaikinya dengan
mengganti “coil” berputar dengan yang “toroidal” yang dia ciptakan
dengan membungkus cincin besi. Ini berarti, bahwa sebagian dari
“coil” terus melewati magnet, membuat arus menjadi lancar.
Sumber: www.sparkmuseum.com
Dinamo Gramme
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
45
Zénobe Gramme menciptakan kembali desain ini beberapa
tahun kemudian, ketika mendesain pembangkit listrik komersial
untuk pertama kalinya, di Paris pada 1870-an. Desainnya sekarang
dikenal dengan nama dinamo Gramme. Beberapa versi dan
peningkatan lain telah dibuat, tetapi konsep dasar dari memutar loop
kawat yang tak pernah habis tetap berada di semua dinamo modern.
Sumber: www.wb3.itrademarket.com
B. Alat Ukur Listrik
Karena elektromagnetik peka terhadap arus listrik, maka
elektromagnetik dapat digunakan untuk mendeteksi arus listrik. Alat
untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik disebut galvanometer.
Galvanometer terbuat dari kumparan yang dihubungkan dengan
rangkaian listrik yang hendak diukur arusnya. Kumparan tersebut
dapat berputar bebas pada tumpuannya, dan diletakkan di daerah
medan magnet oleh magnet permanen.
46
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: www.images.hobbytron.com
Jika arus listrik mengalir pada kumparan, maka gaya magnetik
menyebabkan kumparan berputar. Kumparan tersebut tidak dapat
terus berputar karena ditahan pegas. Saat kumparan berputar, jarum
penunjuk yang dilekatkan pada kumparan tersebut ikut berputar,
dan menunjuk angka tertentu. Karena kumparan akan berputar pada
arah yang berlawanan jika arus dibalik, maka galvanometer dapat
digunakan untuk mengukur besar serta menunjukkan arah arus listrik
dalam rangkaian.
C. Motor Listrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi
energi mekanik. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah
tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu.
Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah
motor listrik asinkron, dengan dua standar global, yakni IEC dan
NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter), sedangkan
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
47
motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan
daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).
Motor listrik IEC dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan
efisiensi yang dimilikinya, sebagai standar di EU, pembagian kelas ini
menjadi EFF1, EFF2 dan EFF3. EFF1 adalah motor listrik yang paling
efisien, paling sedikit memboroskan tenaga. Sedangkan EFF3 sudah
tidak boleh dipergunakan dalam lingkungan EU, sebab memboroskan
bahan bakar di pembangkit listrik dan secara otomatis akan
menimbulkan buangan karbon yang terbanyak, sehingga lebih
mencemari lingkungan.
Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34-1. Ini adalah sebuah
standar yang mengatur rotating equipment bertenaga listrik. Ada banyak
pabrik elektrik motor, tetapi hanya sebagian saja yang benar-benar
mengikuti arahan IEC 34-1 dan juga mengikuti arahan level efisiensi
dari EU.
Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti standar
IEC dan EU supaya produknya menjadi murah dan lebih banyak
terjual, banyak negara berkembang manjdi pasar untuk produk ini,
yang dalam jangka panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab
tagihan listrik yang semakin tinggi setiap tahunnya.
Lembaga yang mengatur dan menjamin level efisiensi ini adalah
CEMEP, sebuah konsorsium di Eropa yang didirikan oleh pabrikpabrik elektrik motor yang ternama, dengan tujuan untuk menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon
secara global, karena banyak daya diboroskan dalam pemakaian
beban listrik.
Sebagai contoh, dalam sebuah industri rata-rata konsumsi listrik
48
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
untuk motor listrik adalah sekitar 65-70% dari total biaya listrik. Jadi,
memakai elektrik motor yang efisien akan mengurangi biaya overhead
produksi, sehingga menaikkan daya saing produk, apalagi dengan
kenaikan tarif listrik setiap tahun, maka pemakaian motor listrik
EFF1 sudah waktunya menjadi keharusan.
Bagaimana cara kerja motor
listrik? Pada motor listrik tenaga
listrik dirubah menjadi tenaga
mekanik. Perubahan ini
dilakukan dengan merubah
tenaga listrik menjadi magnet
yang disebut sebagai elektro
magnit. Sebagaimana kita
ketahui, bahwa kutub-kutub dari
magnet yang senama akan tolakmenolak dan kutub-kutub tidak
Sumber: www.otakuas.org
senama, tarik-menarik. Maka,
kita dapat memperoleh gerakan
jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat
berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.
Komutator secara berganti-ganti bersentuhan dengan kutub
positif dan negatif baterai, mengakibatkan arah arus berubah.
Perubahan arah arus ini menyebabkan kutub-kutub magnet
kumparan berubah, dan kumparan meneruskan putarannya akibat
gaya kutub magnet permanen.
Seperti halnya galvanometer, motor listrik memiliki elektromagnet yang dapat berputar bebas. Elektromagnet ini berada di
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
49
daerah medan magnet yang berasal dari magnet tetap. Jika arus listrik
mengalir melalui elektromagnet, maka elektromagnet tersebut
menjadi magnet. Tarikan dan dorongan antara kutub-kutub magnet
kumparan dengan magnet permanen menyebabkan kumparan
berputar. Namun, kumparan akan berhenti saat medan magnet dari
kumparan searah dengan medan magnet dari magnet permanen.
D. Bel Listrik
Coba kamu perhatikan rumahmu. Apakah rumahmu mempunyai bel listrik? Apakah yang kamu ketahui tentang bel listrik? Bel
listrik yang sederhana memanfaatkan elektromagnet dengan inti besi
yang dapat bergerak bebas.
Jika tombol bel ditekan, maka rangkaian listrik menjadi tertutup
dan arus mengalir melalui solenoida. Arus tersebut menyebabkan
solenoida mengerjakan gaya magnet. Gaya magnet ini menarik inti
besi ke dalam solenoida, sehingga inti besi tersebut memukul bel.
Sumber: www.1st-product.com
50
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
E. Pengeras Suara (Speaker)
Pengeras suara (Inggris loud speaker atau speaker saja) adalah
transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio (suara)
dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk selaput.
Dalam setiap sistem penghasil suara, penentuan kualitas suara
terbaik tergantung dari speaker. Rekaman yang terbaik, dikodekan
ke dalam alat penyimpanan yang berkualitas tinggi, dan dimainkan
dengan deck dan pengeras suara kelas atas, tetap saja hasilnya suaranya
akan jelek bila dikaitkan dengan speaker yang kualitasnya rendah.
Sistem pada speaker adalah suatu komponen yang membawa sinyal
elektronik, menyimpannya dalam CD, tapes, dan DVD, lalu
mengembalikannya lagi ke dalam bentuk suara aktual yang dapat
kita dengar. Dalam artikel ini, akan dijelaskan bagaimana sebuah
speaker melakukan proses tersebut. Selain itu juga, akan dibahas
mengapa speaker dirancang berbeda-beda dan bagaimana perbedaan
tersebut menimbulkan efek yang berbeda pula terhadap kualitasnya.
Speaker adalah sebuah teknologi menakjubkan yang memberikan
dampak yang sangat besar terhadap budaya kita. Namun disamping
semua itu, sebenarnya speaker hanyalah sebuah alat yang sangat
sederhana.
Pada dasarnya, speaker merupakan mesin penerjemah akhir,
kebalikan dari mikrofon. Speaker membawa sinyal elektrik dan
mengubahnya kembali menjadi getaran untuk membuat gelombang
suara. Speaker menghasilkan getaran yang hampir sama dengan yang
dihasilkan oleh mikrofon yang direkam dan dikodekan pada tape,
CD, LP, dan lain-lain. Speaker tradisional melakukan proses ini dengan
menggunakan satu drivers atau lebih.
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
51
1. Diafragma
Sebuah drivers memproduksi gelombang suara dengan
menggetarkan cone yang fleksibel atau diafragma secara cepat. Cone
tersebut biasanya terbuat dari kertas, plastik ataupun logam yang
berdempetan pada ujung yang lebih besar pada suspension. Suspension
atau surround, merupakan ratusan material yang fleksibel yang
menggerakkan cone, dan mengenai bingkai logam pada drivers disebut
basket.
Ujung panah pada cone berfungsi menghubungkan cone ke voice
coil. Coil tersebut didempetkan pada basket oleh spider yang
merupakan sebuah cincin dari material yang fleksibel. Spider
menahan coil pada posisinya sambil mendorongnya bergerak kembali
dengan bebas dan begitu seterusnya.
2. Magnet
Proses speaker coil bergerak, kembali ke posisi semula dan
seterusnya adalah sebagai berikut. Elektromagnet diposisikan pada
suatu bidang magnet yang konstan yang diciptakan oleh sebuah
magnet permanen. Kedua magnet tersebut, yaitu elektromagnet dan
magnet permanen, berinteraksi satu sama lain seperti dua magnet
yang berhubungan pada umumnya. Kutub positif pada elektromagnet
tertarik oleh kutub negatif pada bidang magnet permanen dan kutub
negatif pada elektromagnet ditolak oleh kutub negatif magnet
permanen.
Ketika arah kutub elektromagnet bertukar, bertukar pula arah
dan gaya tarik-menariknya. Dengan cara seperti ini, arus bolak-balik
secara konstan membalikkan dorongan magnet antara voice coil dan
52
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Sumber: www.photoshopstar.com
magnet permanen. Proses inilah yang mendorong coil kembali dan
begitu seterusnya dengan cepat. Sewaktu coil bergerak, ia mendorong
dan menarik speaker cone. Hal tersebut menggetarkan udara di depan
speaker, membentuk gelombang suara.
Sinyal audio elektrik juga dapat diinterpretasikan sebagai sebuah
gelombang. Frekuensi dan amplitudo dari gelombang ini yang
merepresentasikan gelombang suara asli, mendikte tingkat dan jarak
pergerakan voice coil. Sehingga dapat disimpulkan, bahwa frekuensi
dan amplitudo dari gelombang suara diproduksi oleh diafragma.
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
53
Sumber: www.eoswireless.com
Speaker tradisional memproduksi suara dengan cara mendorong
dan menarik elektromagnet yang menyerang cone yang fleksibel.
Walaupun drivers pada dasarnya memiliki konsep yang sama, namun
ukuran dan kekuatan yang dimiliki berbeda-beda. Tipe-tipe dasar
drivers, antara lain : woofers, tweeters, dan midrange.
- Woofers merupakan tipe drivers yang paling besar yang dirancang
untuk menghasilkan suara dengan frekuensi rendah.
- Tweeters memiliki unit-unit yang lebih kecil dan dirancang untuk
menghasilkan frekuensi paling tinggi.
- Midrange, mampu menghasilan jarak frekuensi yang berada di
tengah-tengah spektrum suara.
Untuk dapat membuat gelombang frekuansi yang lebih tinggi,
diafragma drivers harus bergetar lebih cepat. Hal ini lebih sulit
dilakukan dengan cone yang berukuran besar karena berarti, massa
54
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
cone tersebut juga besar. Oleh sebab itu, sulit mendapatkan drivers
yang kecil untuk dapat bergetar cukup lambat agar dapat
menghasilkan suara dengan frekuensi sangat rendah.
Sumber: www.adi12085548.files.wordpress.com
F. Kompas
Kompas adalah alat navigasi
untuk mencari arah berupa sebuah
panah penunjuk magnetis yang
bebas menyelaraskan dirinya dengan
medan magnet bumi secara akurat.
Kompas memberikan rujukan arah
tertentu, sehingga sangat membantu
dalam bidang navigasi. Arah mata
angin yang ditunjuknya adalah
utara, selatan, timur, dan barat.
Sumber: www.thumbs.dreamstime.com
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
55
Apabila digunakan bersama-sama dengan jam dan sekstan, maka
kompas akan lebih akurat dalam menunjukkan arah. Alat ini membantu
perkembangan perdagangan maritim dengan membuat perjalanan jauh
lebih aman dan efisien dibandingkan saat manusia masih berpedoman
pada kedudukan bintang untuk menentukan arah.
Alat apa pun yang memiliki batang atau jarum magnetis yang
bebas bergerak menunjuk arah utara magnetis dari magnetosfer sebuah
planet sudah bisa dianggap sebagai kompas. Kompas jam adalah
kompas yang dilengkapi dengan jam matahari. Kompas variasi adalah
alat khusus berstruktur rapuh yang digunakan dengan cara mengamati
variasi pergerakan jarum. Girokompas digunakan untuk menentukan
utara sejati.
Lokasi magnet di Kutub Utara selalu bergeser dari masa ke masa.
Penelitian terakhir yang dilakukan oleh The Geological Survey of
Canada melaporkan, bahwa posisi magnet ini bergerak kira-kira 40
km per tahun ke arah barat laut.
Sumber: www.solarnavigator.net
Berikut ini adalah arah mata angin yang dapat ditentukan
kompas.
- Utara (disingkat U atau N)
- Barat (disingkat B atau W)
- Timur (disingkat T atau E)
- Selatan (disingkat S)
56
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
-
Barat laut (antara barat dan utara, disingkat NW)
Timur laut (antara timur dan utara, disingkat NE)
Barat daya (antara barat dan selatan, disingkat SW)
Tenggara (antara timur dan selatan, disingkat SE)
G. Kaset
Compact Cassette yang biasa disebut kaset, pita kaset, atau tape adalah
media penyimpan data yang umumnya berupa lagu. Berasal dari
bahasa Perancis, yakni cassette yang berarti “kotak kecil”. Kaset berupa
pita magnetik yang mampu merekam data dengan format suara. Dari
tahun 1970 sampai 1990-an, kaset merupakan salah satu format media
yang paling umum digunakan dalam industri musik.
Kaset terdiri dari kumparan-kumparan kecil. Kumparan-kumparan dan bagianbagian lainnya ini terbungkus
dalam bungkus plastik berbentuk kotak kecil berbentuk
persegi panjang. Di dalamnya
terdapat sepasang roda putaran untuk pita magnet. Pita ini
Sumber: www.media.photobucket.com
akan berputar dan menggulung ketika kaset dimainkan atau merekam. Ketika pita bergerak
ke salah satu arah dan yang lainnya bergerak ke arah yang lain. Hal
ini membuat kaset dapat dimainkan atau merekam di kedua sisinya.
Contohnya : side A dan side B.
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
57
Kaset pertama kali diperkenalkan oleh Phillips pada tahun 1963
di Eropa dan tahun 1964 di Amerika Serikat, dengan nama Compact
Cassette. Kemudian, kaset semakin populer di industri musik selama
tahun 1970-an dan perlahan-lahan menggeser piringan hitam.
Produksi besar kaset diawali pada tahun 1964 di Hanover, Jerman.
Pada awalnya, kualitas suara pada kaset ini tidak terlalu bagus untuk
musik. Bahkan beberapa model awal tidak memiliki rancangan mesin
yang baik. Pada tahun 1971, The Advant Corporation mem-
Sumber: www.media.photobucket.com
perkenalkan model terbarunya, Model 201 yang menggabungkan
Dolby tipe B pengurang gangguan (noise) dengan pita kromium
dioksida. Oleh karena itulah, kaset mulai dapat digunakan dalam
industri musik secara serius, dan dimulailah era kaset berkecepatan
tinggi.
58
Magnet & Manfaatnya bagi Manusia
Selama tahun 1980-an, popularitas kaset tumbuh semakin pesat
karena hadirnya rekorder poket portabel pemutarnya seperti Sony’s
Walkman. Seperti radio yang menyediakan musik pada 1960-an,
pemutar CD portable pada 1990-an, dan MP3 player pada 2000-an,
kaset memegang peran besar dalam dunia musik pada 1980-an dan
1990-an, bahkan di era sekarang (setelah 2000-an), kaset masih
menjadi salah satu alternatif media musik.
Materi/bahan magnet original pada kaset adalah gamma ferik
oksida (Fe2O3). Pada 1970, Perusahaan 3M telah mengembangkan
kobalt yang dikombinasikan dengan lapisan ganda untuk
meningkatkan level output pita kaset secara keseluruhan. Produk ini
dipasarkan dengan label “High Energy” di bawah brand Scotch. Di
saat yang sama, BASF memperkenalkan kromium dioksida (CrO2)
yang pelapisannya menggunakan magnetit (Fe3O4). Pada tahun 1974,
TDK memperkenalkan avylin terbukti sangat sukses.
Pada tahun 1979, akhirnya 3M memperkenalkan partikel metal
murni yang dinamakan metafine. Sedangkan kaset-kaset yang
sekarang umum dijual terdiri dari ferik oksida dan kobalt yang
dicampur dan diproses, karena sangat jarang ada kaset yang dijual
yang menggunakan CrO2 murni sebagai lapisannya.
Elektromagnetik dalam Kehidupan Manusia
59
Glosarium
1. Amplitudo am·pli·tu·do : 1) Fis; simpangan yg paling jauh dari
titik keseimbangan pada getaran; 2) Geo; selisih suhu tahunan
atau suhu harian; 3) Ling; jarak antara puncak gelombang bunyi
dan titik rata-rata.
2. Audio (au·dio) [a] : Bersifat dapat didengar; [n] alat peraga yang
bersifat dapat didengar (misal radio).
3. Kompas (kom·pas) [n] : Alat untuk mengetahui arah mata angin
(biasanya berbentuk seperti jam yang berjarum besi berani yang
menunjuk arah utara dan selatan); pedoman arah.
4. Navigasi (na·vi·ga·si) [n] : Ilmu tentang cara menjalankan kapal
laut atau kapal terbang; tindakan menempatkan haluan kapal
atau arah terbang.
5. Nikel (ni·kel) [n Kim] : Unsur logam berwarna putih perak,
bersifat lentur; unsur dengan nomor atom 28, berlambang Ni,
dan bobot atom 58,71.
60
Indeks
A
Amplitudo 40
Audio 53
Aurora 40
K
Kompas 55, 56
Komutator 45
Kutub Magnet 7, 8, 53
N
Navigasi 55
Nikel 14
S
Solenoida 29, 51
Speaker 54
M
Magnetis 52, 55, 56
Midrange 54
61
Daftar Pustaka
Brandwein, P.F. 1990. Concepts in Science. Teacher Edition. New York:
Harcourt, Brace & World, Inc.
Bumei, David. 1997. Jendela IPTEK. Jakarta: Balai Pustaka.
Farndon, John & Ian Graham. 2004. Grolier Science Library:
Discovering Science. Essex: Miles Kelly Publishing Ltd.
Noor, S dan Kaniawati, I. 2007. Sains untuk Pemula. Bandung: PT.
Setia Purna Inves.
Valens, G. Evans. 1964. Magnet. Amerika: World Pub. Co.
Sumber internet:
http://e-dukasi.net
http://id.wikipedia.org
http://organisasi.or
http:// g-excess.com
62
Tentang Penulis
Rahmat O., lahir di Bandung. Pendidikan formalnya di selesaikan di
Fakultas Sastra Unpad. Selain menyukai dunia sastra, sains, dan
komputer, ia juga bekerja pada sebuah lembaga penerbitan buku.
Dari tempat kerjanya ini, banyak melahirkan gagasan untuk ditulis.
Buku yang sedang Anda baca ini, merupakan karya perdananya.
63
64