MAKALAH LISTRIK MAGNET II

KEMAGNETAN DALAM BAHAN

DEFTA F. LIUNIMA

0901050292

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAM MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS NUSA CENDANA

KUPANG

2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas berkat dan penyertaan-Nyalah saya dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dengan judul Kemagnetan Dalam Bahan

Penyusunan makalah ini bertujuan untuk memenuhi persyaratan nilai tugas mata kuliah listrik magnet 2. Selain itu makalah ini berisi tentang sifat kemagnetan yang dimiliki bahan tertentu. Dengan demikian, makalah ini dapat menambah pengetahuan kita akan alam sekitar khususnya kemagnetan bahan.

saya menyadari bahwa penyusunan makalah ini belumlah sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat saya harapkan demi penyempuranaan makalah ini.

                                                                                    Kupang, Juli 2012

                                                                                     Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Kita   dapat   menggolongkan   benda   berdasarkan   sifatnya. Kemampuan suatu benda menarik benda lain yang berada di dekatnya   disebut   kemagnetan.   Berdasarkan   kemampuan   benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua, yaitu benda magnet dan benda  bukan  magnet.  Namun,  tidak  semua  benda  yang  berada  di dekat magnet dapat ditarik. Benda yang dapat ditarik magnet disebut benda  magnetik.  Benda  yang  tidak  dapat  ditarik  magnet  disebut benda nonmagnetik.

Benda yang dapat ditarik magnet ada yang dapat ditarik kuat, dan   ada   yang   ditarik   secara   lemah.   Oleh   karena   itu,   benda dikelompokkan  menjadi  tiga,  yaitu  benda  feromagnetik,  benda paramagnetik, dan benda diamagnetik. Benda yang ditarik kuat oleh magnet  disebut  benda  feromagnetik.  Contohnya  besi,  baja,  nikel, dan kobalt. Benda yang ditarik lemah oleh magnet disebut benda paramagnetik. Contohnya platina, tembaga, dan garam. Benda yang ditolak  oleh  magnet  dengan  lemah  disebut  benda  diamagnetik. Contohnya timah, aluminium, emas, dan bismuth.

Benda-benda magnetik yang bukan magnet dapat dijadikan magnet.  Benda  itu  ada  yang  mudah  dan  ada  yang  sulit  dijadikan magnet.  Baja  sulit  untuk  dibuat  magnet,  tetapi  setelah  menjadi magnet sifat kemagnetannya tidak mudah hilang. Oleh karena  itu, baja digunakan untuk membuat magnet tetap (magnet permanen). Besi mudah untuk dibuat magnet, tetapi jika setelah menjadi magnet  sifat  kemagnetannya  mudah  hilang.  Oleh  karena  itu,  besi digunakan untuk membuat magnet sementara.

Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Prinsip membuat magnet adalah mengubah susunan magnet elementer yang tidak beraturan menjadi searah dan teratur. Ada tiga cara membuat magnet, yaitu menggosok, induksi, dan arus listrik.

B.      TUJUAN

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk memperluas wawasan tentang

mata kuliah listrik magnet  II  yang berhubungan  kemagnetan dalam bahan

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN MAGNET

Magnet atau magnit adalah suatu obyek 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 zaman dulu di wilayah tersebut.

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. 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.

B.     SIFAT-SIFAT MAGNET

Setiap magnet mempunyai sifat (ciri) sebagai berikut :

1.      Dapat menarik benda logam tertentu.

 2.      Gaya tarik terbesar berada di kutubnya.

 3.      Selalu menunjukkan arah utara dan selatan bila digantung bebas.

 4.      Memiliki dua kutub.

 5.      Tarik menarik bila tak sejenis.

 6.      Tolak menolak bila sejenis.

C.  PENGGOLONGAN BENDA BERDASARKAN SIFAT MAGNETNYA.

   Berdasarkan sifat medan magnet atomis, bahan dibagi menjadi tiga golongan, yaitu diamagnetik, paramagnetik dan ferromagnetik.Berikut akan djelaskan tentang ketiga sifat dari kemagnetan.

1.      Ferromagnetik.

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.

Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat kuat, sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok.

Permeabilitas bahan ferromagnetik adalah 0μμ>>> dan suseptibilitas bahannya 0>>>mχ. contoh bahan ferromagnetik : besi, baja, besi silicon dan lain-lain. Sifat kemagnetan bahan ferromagnetik ini akan hilang pada temperatur yang disebut Temperatur Currie. Temperatur Curie untuk besi lemah adalah 770 ⁰C, dan untuk baja adalah 1043 ⁰C (Kraus. J. D, 1970).

Bahan ferromagnetik ada yang positif, kerentanan besar untuk medan magnet luar. Mereka menunjukkan daya tarik yang kuat untuk medan magnet dan mampu mempertahankan sifat magnetik mereka setelah bidang eksternal telah dihapus bahan. Ferromagnetik memiliki elektron tidak berpasangan sehingga atom mereka memiliki momen magnet bersih. Mereka mendapatkan magnet yang kuat sifat mereka karena keberadaan domain magnetik. Dalam domain ini, sejumlah besar di saat-saat atom ⁽10^{12 sampai} 10¹⁵⁾ adalah sejajar paralel sehingga gaya magnet dalam domain yang kuat.

Ferromagnetisme adalah sebuah fenomena dimana sebuah material dapat mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk kemagnetan yang paling kuat. Fenomena inilah yang dapat menjelaskan kelakuan magnet yang kita jumpai sehari-hari. Ferromagnetisme dan Ferromagnetisme merupakan dasar untuk menjelaskan fenomena magnet permanen.

Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah:

·         Bahan yang mempunyai resultan medan magnet atomis besar.

·         Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet permanen

·         Jika selenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar (bisa ribuan kali).

·         Permeabilitas bahan: u > u_o (miu > miu nol)

Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.

2.      Paramagnetik.

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul dalam bahan nol (Halliday & Resnick, 1989).

Bahan paramagnetik ada yang positif, kerentanan kecil untuk medan magnet.. Bahan-bahan ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materi yang tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. sifat paramagnetik adalah karena adanya beberapa elektron tidak berpasangan, dan dari penataan kembali elektron orbit disebabkan oleh medan magnet eksternal. Bahan paramagnetik termasuk Magnesium, molybdenum, lithium, dan tantalum

Paramagnetisme adalah suatu bentuk magnetisme yang hanya terjadi karena adanya medan magnet eksternal. Material paramagnetik tertarik oleh medan magnet, dan karenanya memiliki permeabilitas magnetis relatif lebih besar dari satu (atau, dengan kata lain, suseptibilitas magnetik positif).

Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah:

·         Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah tidak nol.

·         Jika seloida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik yang lebih besar.

·         Permeabilita bahan: u>u_o

 Contoh: aluminium, magnesium, wolfram

3.      Diamagnetik.

Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1989). Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan.

Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet. Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat.

Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi karena pasangan elektron, termasuk elektron inti di atom, selalu menghasilkan peristiwa diamagnetik yang lemah. Namun demikian, kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik.

        Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah:

·         Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah nol.

·         Jika selonoida dimasukan bahan ini, induksi magnetik yang timbul lebih kecil.

·         Permeabilitas bahan ini: u<>o

 Contoh : Bismuth, , tembaga, emas, perak, seng, garam dapur.

  

D.    MEDAN MAGNET

Gejala kemagnetan dan kelistrikan berkaitan sangat erat. Sifat kemagnetan tidak hanya ditimbulkan oleh bahan magnetik, tetapi juga arus listrik. Pada tahun 1819 Oersted (Hans Christian Oersted, Denmark,1777 – 1851) menemukan bahwa disekitar arus listrik terdapat medan (induksi) magnet.

Arah penyimpangan kutub Utara magnet jarum pada percobaan Oersted ditentukan dengan kaidah tangan kanan Ampere, Yaitu: Jika penghantar yang berarus listrik dibentangkan antara magnet jarum dan tangan kanan, sedangkan arus listrik mengalir dari pergelangan ke ujung jari maka kutub Utara magnet jarum menyimpang searah ibu jari.

Magnet dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:

      Magnet Alam

Kata magnet berasal dari magnesia. Magnesia adalah nama suatu daerah di Asia kecil. Di tempat itu orang pertama kali menemukan batuan yang dapat menarik besi. Kemudian, orang menamakan batuan itu magnet. Batuan alami yang dapat menarik benda dari besi disebut magnet alam.Pada zaman dulu orang-orang mencoba untuk memanfaatkan magnet alam. Magnet tersebut diikat dengan benang tepat di bagian tengah. Magnet tersebut kemudian digantung. Ternyata magnet selalu menunjuk kea rah yang sama, yaitu utara dan selatan. Selanjutya, magnet digunakan untuk membantu perjalan mereka, misalnya di padang pasir, lautan, dan hutan rimba.

      Magnet buatan

  Selain  magnet alam, ada juga magnet buatan.Magnet buatan adalah magnet yang dibuat orang dari besi atau baja. Magnet buatan digunakan untuk berbagai kebutuhan. Magnet buatan ini dijual di toko-toko tertentu. Bentuk magnet buatan bermacam-macam. Ada yang berbentuk batang, jarum, tabung (silinder), dan ada yang berbentuk ladam (tapal kuda)

Magnet buatan meliputi hampir seluruh magnet yang ada sekarang ini.

Bentuk magnet buatan antara lain:

·      Magnet U

·      Magnet ladam

·      Magnet batang

·      Magnet lingkaran

·      Magnet jarum (kompas)

Ø  Pembuatan Magnet

 Logam yang digunakan untuk membuat magnet adalah besi dan baja. Besi dan baja dapat dibuat menjadi magnet karna besi dan baja bersifat feromagnetik (mempunyai sifat magnet yang kuat). Aluminium dan tembaga tidak dapat dibuat menjadi magnet karna bersifat diamagnetik (tidak mempunyai sifat magnet).

  

 Ada perbedaan pembuatan magnet dari besi dengan pembuatan magnet dari baja. Besi lebih mudah dibuat menjadi magnet dibandingkan dengan baja. Akan tetapi, kemagnetan besi lebih cepat hilang, sedangkan kemagnetan baja lebih tahan lama.

Ada beberapa cara membuat magnet, yaitu:

a.      Cara Induksi

Pembuatan magnet secara induksi sangat mudah dilakukan. Akan tetapi, sifat kemagnetan hasil induksi ini bersifat sementara. Caranya dengan menempelkan benda-benda yang terbuat dari logam (besi atau baja) dengan magnet. Benda yang terbuat dari logam ini akan menjadi bersifat magnet. Namun, jika magnet dilepaskan, sifat kemagnetan benda tersebut juga akan hilang.

b.      Cara Gosokan

Magnet yang digosokkan ke suatu batang besi atau baja dapat menyebabkan batang besi atau baja mempunyai sifat kemagnetan. Semakin lama waktu penggosokan, semakin lama pula sifat kemagnetan bertahan di dalam batang besi atau baja tersebut.

c.          Dialiri Arus Listrik

 

Magnet dapat dibuat dengan cara mengalirkan arus listrik searah ke dalam suatu penghantar. Magnet yang ditimbulkan disebut elektromagnet. Elektromagnet pertama kali ditemukan oleh Hans Christian Oersted pada tahun 1819. Elektromagnet bersifat sementara. Artinya, jika arus listrik diputus, sifat magnet itu akan hilang. Kita dapat membuat elektromagnet mempunyai kekuatan lebih besar dengan menambah jumlah baterai dan menambah jumlah lilitan.

Ø  Garis Gaya Magnet

Garis gaya magnet (spektrum magnetik) merupakan garis khayal yang merupakan lintasan kutub utara magnet-magnet kecil apabila dapat bergerak bebas, memancar dari kutub utara ke kutub selatan, berbentuk radial dan tidak pernah berpotongan.

Ø   Kuat Medan Magnetik

Kuat medan magnetik disuatu titik adalah gaya magnetik yang dialami tiap satu-satuan kuat kutub magnet utara di suatu titik yang berada di dalam medan magnetik magnet lain.Kuat medan magnetik yang disebabkan oleh arus listrik disebut dengan induksi magnetic

Ø  Menghilangkan Sifat Kemagnetan

 Cara menghilangkan sifat kemagnetan antara lain:

·      Dibakar.

·      Dibanting-banting.

·      Dipukul-pukul.

·      Magnet diletakkan pada solenoida(kumparan kawat berbentuk tabung panjang dengan lilitan yang sangat rapat) dan dialiri arus listrik bolak-balik.

  

E.     JENIS MAGNET

1)      Magnet tetap

Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet (berelektromagnetik).

Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada:

Ø  Magnet neodymium, merupakan magnet tetap yang paling kuat. Magnet neodymium (juga dikenal sebagai NdFeB, NIB, atau magnet Neo), merupakan sejenis magnet tanah jarang, terbuat dari campuran logam neodymium,

Ø  Magnet Samarium-Cobalt: salah satu dari dua jenis magnet bumi yang langka, merupakan magnet permanen yang kuat yang terbuat dari paduan samarium dan kobalt.

 2.      Magnet tidak tetap

Magnet tidak tetap (remanen) tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet tidak tetap adalahelektromagnet.

F.     INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

 Kumparan yang dialiri arus listrik berubah menjadi magnet disebutElektromagnet.

 Misalnya ;  bila sebuah kompas diletakkan dekat dengan suatu penghantar yang sedang dialiri  aruslistrik, maka kompas tersebut akan bergerak pada posisi tertentu.

Kompas bergerak karena dipengaruhi oleh medan magnet. Ini berarti bahwa gerakan kompas seperti pada percobaan di atas  adalah akibat adanya medan magnet yang dihasilkan oleh gerakan elektron pada kawat penghantar.

 Ada 3 (tiga) cara yang dapat dilakukan untuk memperkuat medan magnet pada elektromagnet :

 a. Membuat Inti Besi Pada Kumparan.

 Cara ini dilakukan dengan jalan meletakkan sepotong besi di dalam kumparan yang dialiri listrik. Besi tersebut akan menjadi  magnet tidak tetap (buatan atau remanen). Karena inti besi menjadi magnet, maka inti besi itu akan menghasilkan medan magnet. Dilain pihak kumparan juga akan menghasilkan medan magnet pada arah yang sama pada inti besi.

 Hal ini akan menyebabkan terjadinya penguatan medan magnet. Penguatan medan magnet diperoleh dari penjumlahan medan magnet yang dihasilkan oleh besi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.

 b. Menambah Jumlah Kumparan.

 Tiap-tiap kumparan elektromagnet menghasilkan medan magnet. Dengan penambahan jumlah kumparan sudah tentu akan memperkuat medan magnet secara keseluruhan. Kuatnya medan elektromagnet merupakan jumlah dari medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing lilitan.

 c.  Memperbesar Arus Yang Mengalir Pada Kumparan.

 Besarnya arus yang dialirkan pada kumparan berbanding lurus dengan besarnya medan magnet. Setiap elektron yang mengalir pada penghantar menghasilkan medan magnet. Dengan demikian medan total  tergantung dari banyaknya elektron yang mengalir setiap detik atau kuat medan total ditentukan oleh besarnya arus yang mengalir pada kumparan.

BAB III

PENUTUP

1.      Berdasarkan sifat magnetnya benda dibagi menjadi 3 macam yaitu:

Ø  Ferromagnetik (benda yang dapat diterik kuat oleh magnet)

Contoh ferromagnetik adalah besi, baja, nikel dan kobalt.

Ø  Parramagnetik (benda yang dapat ditarik magnet dengan lemah)

Contoh parramagnetik adalah platina dan aluminium.

Ø  Diamagnetik (benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet).
    Contoh diamagnetik adalah seng, dan bismut.

2.      Setiap magnet mempunyai sifat (ciri) sebagai berikut :

Ø  Dapat menarik benda logam tertentu.

Ø  Gaya tarik terbesar berada di kutubnya.

Ø  Selalu menunjukkan arah utara dan selatan bila digantung bebas.

Ø  Memiliki dua kutub.

Ø  Tarik menarik bila tak sejenis.

Ø  Tolak menolak bila sejenis.

DAFTAR PUSTAKA

 

Dedi, N. Idayanti, S. Djaja. 2002. Pembuatan Magnet Barrium Stronsium Ferit Untuk Motor DC mini,

Dunlop, J David and Ozdemir, Ozden. 1997. Rock Magnetism. Cambridge: Cambridge University Press.

Halliday, D dan Resnick, R. 1978. Fisika Jilid 2. Terjemahan Pantur Silaban dan Erwin Sucipto. 1992. Jakarta: Erlangga.

Idayanti, N dan Dedi. 2002. Pembuatan Magnet Permanen Ferit untuk Flowmeter, Jurnal Fisika HFI vol.A5 No.0528. Tangerang: Himpunan FisikaIndonesia.