Ciri Garis Gaya Magnet, Magnetik Bumi, Gaya Lorentz

INIRUMAHPINTAR - Ciri Garis Gaya Magnet dan Gaya Magnetik Bumi - Pada siang hari yang terik, kamu merasakan betapa panasnya udara di sekitarmu. Tubuhmu menjadi gerah dan berkeringat. Kemudian kamu masuk ke ruangan yang ber-AC. Pengaruh udara dingin langsung kamu rasakan. Ruangan itu begitu sejuk dan tubuhmu merasakan kesejukannya. Akan tetapi, ketika kamu keluar dari ruangan itu, rasa gerah dan panas kamu rasakan kembali.

Pengertian medan magnet dapat kamu ibaratkan sebagai suatu ruangan. Dalam ruangan tersebut benda-benda lain dipengaruhi oleh suatu gaya yaitu gaya magnet. Benda itu bisa ditarik ataupun ditolak. Akan tetapi, jika benda itu tidak ada dalam medan magnet, gaya itu pun tidak akan mempengaruhinya. Seperti ruangan ber-AC tadi tubuh kita merasakan pengaruhnya ketika berada dalam ruangan tersebut.

Indra kita tidak dapat mengamati langsung adanya medan magnet. Kita hanya dapat melihat pengaruhnya terhadap benda-benda yang ditariknya. Serbuk besi yang diletakkan di atas selembar kertas dapat menunjukkan adanya medan magnet jika di bawah kertas itu diletakkan magnet.

Serbuk besi yang ditaburkan di atas kertas itu akan membentuk pola garis-garis di atas magnet batang. Pola garis garis ini disebut garis gaya magnet.

Ciri-Ciri Garis Gaya Magnet

Garis gaya magnet memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

1. Garis gaya magnet yang terbentuk selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.

2. Garis gaya magnet tidak berpotongan maupun bersinggungan dengan garis gaya magnet lainnya.

3. Semakin rapat garis gaya magnet pada daerah medan magnet, semakin kuat medan magnet pada daerah tersebut.

Arah garis gaya magnet dapat diamati dengan meletakkan kutub utara jarum kompas the kutub utara magnet batang. Kutub utara jarum kompas akan menjauhi kutub utara magnet batang dan akan bergerak menuju kutub selatan magnet batang. Arah gerak jalan kompas itu menunjukan arah garis gaya magnet.

Kerapatan garis gaya magnet di sekitar magnet tidak sama. Daerah yang memiliki paling banyak harus kayak magnet adalah daerah kutub utara dan kutub selatan magnet. Garis gaya magnet daerah yang agak jauh dari kutu kutub tersebut kurang rapat. Semakin jauh, garis gaya magnet semakin berkurang. Oleh karena itu, benda yang agak jauh dari magnet sedikit sekali terpengaruhnya oleh magnet. Bahkan jika jauh sekali magnet tidak berpengaruh sama sekali.

Kamu dapat mencobanya dengan cara mendekatkan sebuah paku ke magnet batang lalu tarik paku itu menjauh dari magnet secara perlahan-lahan. Apa yang terjadi?

Eksperimen yang lain yang dapat kamu coba yaitu dengan mendekatkan dua kutub yang senama. Ternyata terjadi gaya tolak menolak antara kedua magnet tersebut. Itu menandakan bahwa antara kedua kutub tersebut tidak terdapat garis gaya magnet.

Pengaruh medan magnetik pada benda yang ada di sekitarnya dapat juga kamu selidiki dengan menempatkan kompas di daerah yang diduga memiliki medan magnetik. Caranya yaitu dengan menempatkan sebuah kompas di daerah ujung magnet batang, di kutub utara atau di kutub selatan. apabila kompas ditempatkan di dekat kutub utara arah utara jarum kompas akan mengarah menjauhi kutub utara tersebut. Lalu, jika kompas digeser sedikit demi sedikit menuju ke arah kutub selatan magnet, kamu akan mendapati bahwa arah utara jarum kompas akan bergeser mendekati kutub selatan magnet batang.

Selanjutnya akan didapatkan bahwa semakin jauh kompas dari magnet batang semakin kecil medan magnetik yang mempengaruhi jarum kompas. Hal ini tampak dari semakin mudahnya hanya arah jarum kompas terganggu.

Untuk mengamati pengaruh medan magnet kita dapat melakukan sebuah eksperimen. Pertama-tama sediakanlah serbuk besi, sebuah magnet batang, selembar karton, dan beberapa buah buku sebagai penyangga karton. Kemudian susun beberapa buku sedemikian rupa sehingga kedudukan karton yang diletakkan di atasnya rata. Taburkan serbuk besi di atas karton lalu tempatkan sebuah magnet batang di bawah karton. Lalu tiuplah serbuk besi tersebut! apa yang terjadi membentuk pola apakah serbuk besi tadi?

Medan Magnetik Bumi

Apabila kamu memberi gangguan pada jarum kompas, jarum akan bergeser namun akan kembali menuju ke arah utara-selatan. Mengapa demikian? hal ini disebabkan oleh bumi yang merupakan sebuah magnet besar.

Anggapan bahwa bumi merupakan sebuah magnet besar mula-mula diungkapkan oleh Sir William Gilbert (1544-1603), seorang tabib Ratu Elizabeth I, Gilbert sebuah terrella (bumi kecil) berbentuk bola kecil dari batu magnet yang terdapat di alam. Kemudian, ia menelusuri garis gaya magnetnya. Jarum kompas selalu searah dengan arah garis gaya magnet bumi. Dengan demikian, garis gaya magnet harus keluar dari kutub selatan bumi menuju kutub utara bumi.

Garis penghubung kutub kutub magnet jarum kompas ternyata tidaklah berimpit, tetapi membentuk sudut tertentu dengan garis penghubung kutub geografi bumi. Akibatnya, jarum kompas tidak tepat menunjuk ke arah utara atau selatan. Jarum kompas membentuk sudut dengan garis yang menghubungkan kutub utara dan kutub selatan bumi. Pengguna kompas terutama dalam bidang pelayaran dan penerbangan sebaiknya memperhitungkan sudut ini. Sudut yang dibentuk oleh utara-geografi bumi dengan utara-selatan jarum kompas disebut sudut deklinasi. Besar sudut deklinasi berbeda-beda bergantung pada letak suatu tempat atau daerah di permukaan bumi.

Selain deklinasi, ada pula sudut inklinasi, yaitu sudut yang dibentuk oleh garis gaya magnet dengan arah horisontal permukaan bumi. Alat yang digunakan untuk mengukur sudut inklinasi adalah lingkaran inklinasi.

Sudut Inklinasi terbesar terletak di kutub utara dan kutub selatan magnet bumi yaitu 90 derajat. Adapun sudut inklinasi 0 derajat terdapat di daerah ekuator atau khatulistiwa.

Eksperimen

Bagi kamu yang ingin melakukan eksperimen membuat kompas sederhana, perhatikan langkah-langkah berikut ini. Letakkan sebuah silet bermagnet di atas gabus yang terapung di atas air yang ada dalam sebuah bejana. Perhatikanlah apa yang terjadi setelah kamu memberikan gangguan pada silet tersebut! Buatlah kesimpulan dari hasil eksperimen ini!

Gaya Lorentz

Pernahkah kamu mendengarkan tentang gaya lorentz? Jika belum maka penjelasan berikut ini pasti sangat berguna apalagi jika kamu menggeluti bidang kelistrikan atau pengetahuan alam. Ketika sebuah kawat berarus listrik berada dalam suatu medan magnet yang sangat kuat, kawat mengalami suatu gaya magnetik. Gaya magnetik itu disebut gaya lorentz. Besar dan arah gaya lorentz bergantung pada panjang kawat dan arah arus listrik yang mengalir, juga pada besar dan arah medan magnet.

Arah gaya magnet selalu tegar lurus terhadap kuat arus dan medan magnet. Agar kamu mudah mengingat arah ke 3 besaran tersebut, kamu dapat menggunakan kaidah tangan kanan kembali. Namun, posisi tangan kanan tidak menggenggam tetapi terbuka. Bukalah telapak tangan kananmu, rapatkan keempat jarimu, sedangkan ibu jari dibuka sehingga tegak lurus terhadap telunjuk. Jadi ibu jari menunjukkan arah arus, keempat jari yang dirapatkan menunjukkan arah medan magnet, dan telapak tangan yang menghadap ke atas menunjukkan arah gaya magnet.

Dengan kaidah tangan kanan pun, kamu dapat menentukan arah melengkung pita aluminium jika polaritas atau kutu kaki diubah dan polaritas magnet diubah. gaya magnet yang bekerja pada peta aluminium dapat diperbesar dengan cara memperbesar kuat arus yang mengalir melalui pita aluminium. Memperbesar medan magnet berarti menggunakan magnet yang lebih kuat dan memperpanjang pita aluminium yang digunakan. Prinsip tersebut biasanya digunakan pada motor listrik galcanometer, dan loudspeaker.

1. Motor Listrik

Motor listrik menggunakan prinsip yang hampir sama dengan pita aluminium berarus listrik yang ditempatkan di dalam medan magnet. Namun, pada motor listrik digunakan kawat penghantar yang melingkar. Motor listrik disebut juga electro motor. Motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Penggunaan motor listrik biasanya terdapat pada kipas angin, tape recorder dan bor listrik.

Cara kerja motor listrik seperti berikut. Motor listrik yang dihubungkan dengan sumber tegangan baik baterai maupun aki, menyebabkan arus listrik mengalir dari sikap karbon lalu ke komutator. Kemudian, mengalir ke dalam kumparan sehingga kumparan akan mengalami gaya lorentz. Arah gaya lorentz udah apa ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Pada bagian kiri kumparan akan timbul pula gaya lorentz yang arahnya berlawanan sehingga kumparan dapat berputar. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin cepat kumparan berputar sehingga semakin cepat motor bergerak.

2. Galvanometer

Galvanometer adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi arus yang sangat kecil. Sebuah galvanometer, dibuat dari solenoida dihubungkan ke rangkaian listrik dan sebuah jarum. Solenoida tersebut diletakkan di dalam medan magnet sebuah magnet tetap.

Jika arus mengalir melalui solenoida, medan magnet akan mendesak solenoida sehingga menimbulkan gaya yang dapat menggerakkan galvanometer. Banyaknya arus listrik menentukan jumlah gaya pada selenoida sehingga akan menggerakkan jarum penunjuk skala. Oleh karena jarum akan bergerak berlawanan arah ketika harus berbalik, galvanometer dapat digunakan untuk mengukur arus dengan baik.

Eksperimen

Jika kamu ingin melakukan sebuah eksperimen untuk menyelidiki kaya yang dialami pita kali minum dalam suatu medan magnet maka perhatikan instruksi berikut ini. Pertama-tama sediakanlah sebuah pita aluminium, magnet ladam, dua buah kabel, saklar dan sumber tegangan berupa aki. Letakkan pita aluminium di dalam bidang magnet atau di tengah-tengah kutub magnet. Hubungkan lah masing-masing ujung pita aluminium, dengan kutub positif dan negatif baterai atau aki. Pasang lah saklar pada posisi on sehingga arus listrik akan mengalir pada pita aluminium. Amatilah perubahan yang terjadi pada bidang aluminium. Ternyata, pita aluminium sebelum dialiri arus listrik melengkung ke bawah, sedangkan pita aluminium setelah dialiri arus listrik melengkung ke atas.