Friday, December 7, 2012

Daftar isi Bab I : Kata Pengantar Bab II : Pembahasan • A. Magnet • B. Bahan Magnetik • C. Kutub Magnet • D. Medan Magnet • E. Flux Magnetik • F. Induksi Medan Magnet • G. Gaya Gerak Magnet Pada Kumparan ( KOIL ) Bab III : Kesimpulan / Rangkuman BAB I KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan kasih karunia serta pertolongan-Nya yang selalu melimpah bagi penulisan dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “KEMAGNITAN”. Penulisan makalah ini dilakukan dalam rangka memenuhi tugas dalam mata kuliah PENGHANTAR ELEKTRO TEKNIK . Penulis sangat menyadari bahwa, tanpa bantuan dari beberapa pihak, sangatlah sulit untuk menyelesaikan makalah sistem informasi ini dengan baik dan tepat waktu Untuk itu penulis meminta yang sebesar-besarnya apabila ada kesalahan maupun kekurangan didalam makalah KEMAGNITAN ini. Penulis juga mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca, agar kedepanya pembuatan makalah sistem informasi ini dapat terus ditingkatkan dan dapat menjadi lebih baik lagi. Bab II PEMBAHASAN A. Magnet Lebih dari 2000 tahun yang lalu, orang Yunani yang hidup di suatu daerah di Turki yang dikenal sebagai Magnesia menemukan batu aneh. Batu tersebut menarik benda-benda yang mengandung besi seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Karena batu tersebut ditemukan di Magnesia, orang Yunani memberi nama batu tersebut Magnet. Kemagnetan adalah suatu sifat zat yang teramati sebagai suatu gaya tarik atau gaya tolak antara kutub-kutub tidak senama maupun senama. Gaya magnet tersebut paling kuat di dekat ujung-ujung atau kutub-kutub. Magnet tersebut. Semua magnet memiliki dua kutub magnet yang berlawanan, utara (U) dan selatan (S). Apabila sebuah magnet batang digantung maka magnet tersebut berputar secara bebas,kutub utara akan menunjuk ke utara. B. Bahan Magnetik Jika kamu mendekatkan sebuah magnet pada sepotong kayu, kaca, alumunium, maupun plastik, apa yang terjadi? Ya, kamu betul jika kamu mengatakan tidak terjadi apa-apa. Tidak ada pengaruh apapun antara magnet dan bahan-bahan tersebut. Disamping itu, bahan-bahan tersebut tidak dapat dibuat magnet. Tetapi, bahan-bahan seperti besi, baja, nikel, dan kobalt bereaksi dengan cepat terhadap sebuah magnet. Seluruh bahan tersebut dapat dibuat magnet. Mengapa beberapa bahan mempunyai sifat magnetik sedangkan yang lain tidak? Secara sederhana kita dapat mengelompokkan bahan-bahan menjadi dua kelompok. Pertama adalah bahan magnetik, yaitu bahan-bahan yang dapat ditarik oleh magnet. Kedua adalah bahan bukan magnetik, yaitu bahan-bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Bahan magnetik yang paling kuat disebut bahan ferromagnetik . Nama tersebut berasal dari bahasa Latin ferrum yang berarti besi. Bahan ferromagnetik ditarik dengan kuat oleh magnet dan dapat dibuat menjadi magnet. Sebagai contoh, jika Anda mendekatkan sebuah magnet pada sebuah paku besi, magnet akan menarik paku tersebut. Jika Anda menggosok paku dengan magnet beberapa kali dengan arah yang sama, paku itu sendiri akan menjadi sebuah magnet. Paku tersebut akan tetap berupa magnet meskipun magnet yang digunakan menggosok tersebut telah dijauhkan. Bahan-bahan magnetik tersebut dapat dibagi menjadi dua macam. Bahan ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat ditarik oleh magnet dengan kuat. Bahan ini misalnya adalah besi, baja, dan nikel. Bahan paramagnetik, yaitu benda yang dapat ditarik oleh magnet dengan lemah. Benda-benda ini misalnya adalah aluminium, platina, dan mangan. Sedangkan bahan yang tidak dapat ditarik oleh magnet digolongkan sebagai bahan diamagnetik misalnya bismut, tembaga, seng, emas dan perak. Beberapa bahan, seperti besi lunak, mudah dibuat menjadi magnet. Tetapi bahan tersebut mudah kehilangan kemagnetannya. Magnet yang dibuat dari bahan besi lunak seperti itu disebut magnet sementara. Magnet lain dibuat dari bahan yang sulit dihilangkan kemagnetannya. Magnet demikian disebut magnet tetap. Kobalt, nikel, dan besi adalah bahan yang digunakan untuk membuat magnet tetap. Banyak magnet tetap dibuat dari campuran aluminium, nikel, kobalt dan besi. C. Kutub Magnet Semua magnet mempunyai sifat-sifat tertentu. Setiap magnet,bagaimanapun bentuknya, mempunyai dua ujung dimana pengaruh magnetiknya paling kuat. Dua ujung tersebut dikenal sebagai kutub magnet.Salah satu kutub diberi nama kutub utara (U) dan kutub yang lain diberi nama kutub selatan (S). Magnet dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran meliputi magnet batang, tapal kuda, dan cakram. Jika dua magnet saling didekatkan, mereka saling mengerahkan gaya, yaitu gaya magnet. Gaya magnet, seperti gaya listrik, terdiri dari tarik-menarik dan tolak-menolak. Jika dua kutub utara saling didekatkan, kedua kutub tersebut akan tolak-menolak. Demikian juga halnya jika dua kutub selatan saling didekatkan. Namun, jika kutub utara utara salah satu magnet didekatkan ke kutub selatan magnet lain, kutub-kutub tersebut akan tarik-menarik. Aturan untuk kutub-kutub magnet tersebut berbunyi: Kutub-kutub senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama akan tarik-menarik. Bagaimana aturan ini bila dibandingkan dengan aturan yang memaparkan perilaku muatan listrik? Kutub magnet selalu ditemukan berpasangan, kutub utara dan kutub selatan. Jika sebuah magnet dipotong menjadi dua buah, dihasilkan dua magnet yang lebih kecil masing-masing mempunyai satu kutub utara dan satu kutub selatan. Prosedur ini dapat diulang-ulang, namun selalu dihasilkan sebuah magnet lengkap yang terdiri dari dua kutub (Gambar 2). Gamba 2 Tidak memandang berapa kali sebuah magnet dipotong jadi dua,tiap potongan tetap mempertahankan sifat kemagnetannya. D. Medan Magnet Meskipun gaya magnet paling kuat terdapat pada kutub-kutub magnet, gaya tersebut tidak terbatas hanya pada kutub. Gaya magnet juga terdapat disekitar bagian magnet yang lain. Daerah di sekitar magnet tempat gaya magnet bekerja disebut medan magnet. Sangat membantu jika Anda memikirkan medan magnet sebagai suatu daerah yang dilewati oleh garis-garis gaya magnet. Garis gaya magnet menentukan medan magnet sebuah benda. Seperti halnya garis-garis medan listrik, garis-garis gaya magnet dapat digambar untuk memperlihatkan lintasan medan magnet tersebut. Gambar 3. Garis-garis gaya magnet. Garis medan magnet berkeliling dalam lintasan tertutup dari kutub utarake kutub selatan dari sebuah magnet. Suatu medan magnit yang diwakili oleh garis-garis gaya yang terentang dari satu kutub sebuah magnet ke kutub yang lain, merupakan suatu daerah tempat bekerjanya gaya magnet tersebut. Garis gaya magnet dapat diperlihatkan dengan mudah dengan menaburkan serbuk besi pada selembar kertas yang diletakkan di atas sebuah magnet. Lihatlah Gambar 3. Di manakah garis gaya magnet selalu ditemukan paling banyak dan paling berdekatan satu sama lain? Gambar 4 memperlihatkan garis-garis gaya yang terdapat di antara kutub-kutub senama dua buah magnet batang. Pola serbuk besi memperlihatkan kutub-kutub senama tolak-menolak. Gambar 5 memperlihatkan garis gaya magnet yang terdapat di antara kutub-kutub tak-senama dua buah magnet batang. Pola serbuk besi memperlihatkan kutub-kutub tidak senama tarik menarik. Gamar 4. Kutub senama tidak-menolak Gambar 5, Kutub tidak senama tarik-menarik E. Flux Magnetik? Garis medan magnit yang dianggap berasal dari kutub utara sebuah magnet disebut flux magnetik. Simbolnya adalah huruf Yunani ? (phi). Medan magnet yang kuat mempunyai lebih banyak garis gaya dan flux magnetik daripada medan magnet yang lemah. Satu Maxwell (Mx) sama dengan satu garis medan magnet. Pada Gambar6, flux yang digambarkan adalah 6 Mx sebab terdapat 6 garis medan yang keluar maupun masuk ke tiap kutub. Weber adalah satuan flux magnetik yanglebih besar. Satu weber (Wb) sama dengan 1 x 108 garis medan atauMaxwell. Karena weber satuan yang besar, satuan mikro weber dapat digunakan, 1? Wb = 10-6 Wb. Untuk mengubah mikro weber ke garis medan, kalikan dengan factor konversi 108 garis per weber, seperti berikut: 1? Wb = 1 x 10-6 Wb x 108 garis/Wb = 1 x 102 garis 1?Wb = 100 garis atau Mx Satuan dasar flux magnetik dapat didefinisikan dalam dua cara., Maxwell adalah satuan cgs, sedangkan weber (Wb) adalah satuan mks atau SI. Untuk bidang sains dan rekayasa, satuan SI lebih disukai daripada satuan cgs, tetapi satuan cgs masih banyak digunakan pada banyak aplikasi praktis. Gambar 6 K epadatan flux B pada titik P adalah 2 garis per centimeter persegi atau 2 G. Kerapatan Flux B Seperti diperlihatkan pada Gambar 6, kerapatan flux adalah jumlah garis medan magnet per satuan luas bagian yang tegak lurus terhadap arah flux. Kerapatan flux dinyatakan sebagai B =?/ A (1) dimana?adalah flux yang melalui luas A dan kerapatan flux adalah B. Pada sistem cgs, satu gauss (G) adalah satu garis per centimeter persegi atau 1Mx/cm2. Contoh, pada Gambar 6, flux total adalah 6 garis atau 6 Mx. Tetapi pada daerah P, kerapatan flux B adalah 2 G sebab terdapat 2 garis per cm2. Kerapatan flux mempunyai nilai yang lebih besar jika dekat dengan kutub. Contoh 1 Dengan flux 10.000 Mx yang melalui luasan tegak lurus 5 cm2, berapakah kerapatan flux dalam gauss? Jawab B =?/A = 10.000 Mx / 5 cm2 = 2000 Mx/cm2 B = 2000 G Dalam SI, satuan kerapatan flux B adalah weber per meter persegi (Wb/m2). Satu weber per meter persegi disebut satu tesla, yang disingkat T. Ketika mengkonversi satuan cgs ke mks atau sebaliknya, perhatikan 1 m = 100 cm atau 102cm 1 m2 = 10.000 cm2 atau 104cm2 F. Induksi Medan Magnet Pengaruh magnetik salah satu benda pada benda lain tanpa sentuhan fisik diantara keduanya disebut induksi. Contoh, magnet tetap dapat mendinduksikan batang besi yang belum menjadi magnet menjadi magnet tanpa bersentuhan. Lalu batang besi menjadi magnet, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 7 disamping. Apa yang terjadi adalah garis gaya magnetik yang dibangkitkan oleh magnet tetap menimbulkan magnet-magnet molekul dalam batang besi. Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik Selama bertahun-tahun Hans Cristian Oersted, seorang guru fisika dari Denmark, mempercayai ada suatu hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, namun dia tidak dapat membuktikan secara eksperimen. Baru pada tahun 1820 dia akhirnya memperoleh bukti. Oersted mengamati bahwa ketika sebuah kompas diletakkan dekat kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang atau bergerak, segera setelah arus mengalir melalui kawat tersebut. Ketika arah arus tersebut dibalik, jarum kompas tersebut bergerak dengan arah sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik mengalir melalui kawat tersebut, jarum kompas tersebut tetap diam. Karena sebuah jarum kompas hanya disimpangkan oleh suatu medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa suatu arus listrik menghasilkan suatu medan magnet. Lihatlah Gambar 8. Ketika kompas-kompas kecil tersebut diletakkan disekitar penghantar lurus yang tidak dialiri arus listrik, jarum-jarum kompas tersebut sejajar (semuanya menunjuk ke satu arah). Keadaan ini memperlihatkan bahwa jarum kompas tersebut hanya dipengaruhi oleh medan magnet Bumi. Dengan demikian suatu arus listrik yang mengalir melalui sebuah kawat menimbulkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus listrik tersebut. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh arus dalam sebuah kawat lurus berbentuk lingkaran dengan kawat berada di pusat lingkaran. Gambar 8 Arus yang mengalir melalui sebuah kawat akan menimbulkan medan Magnet. Oersted mengamati bahwa ketika sebuah kompas diletakkan dekat kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang atau bergerak, segera setelah arus mengalir melalui kawat tersebut. Ketika arah arus tersebut dibalik, jarum kompas tersebut bergerak dengan arah sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik mengalir melalui kawat tersebut, jarum kompas tersebut tetap diam. Karena sebuah jarum kompas hanya disimpangkan oleh suatu medanmagnet, Oersted menyimpulkan bahwa suatu arus listrik menghasilkan suatu medan magnet. Lihatlah Gambar 8. Ketika kompas-kompas kecil tersebut diletakkan disekitar penghantar lurus yang tidak dialiri arus listrik, jarum-jarum kompas tersebut sejajar (semuanya menunjuk ke satu arah). Keadaan ini memperlihatkan bahwa jarum kompas tersebut hanya dipengaruhi oleh medan magnet Bumi. Dengan demikian suatu arus listrik yang mengalir melalui sebuah kawat menimbulkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus listrik tersebut. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh arus dalam sebuah kawat lurus berbentuk lingkaran dengan kawat berada di pusat lingkaran. G. Gaya Gerak Magnet pada Kumparan (Koil) Oersted menyadari bahwa jika sebuah kawat berarus dililit menjadi suatu kumparan, medan magnet yang dihasilkan oleh tiap lilitan dijumlahkan menjadi satu. Hasilnya adalah sebuah medan magnet yang kuat pada tengah-tengah kumparan dan pada kedua ujungnya. Kedua ujung kumparan tersebut berperilaku seperti kutub-kutub sebuah magnet. Sebuah kumparan kawat panjang dengan banyak lilitan disebut solenoida. Dengan demikian sebuah solenoida bekerja seperti sebuah magnet ketika arus listrik mengalir melalui solenoida tersebut. Kutub utara dan selatan berubah sesuai dengan arah arus tersebut. Medan magnet solenoida dapat diperkuat dengan memperbesar jumlah belitan atau besar arus yang mengalir melalui kawat tersebut.Dengan magnet koil, kuat medan magnet bergantung pada seberapa besar arus yang mengalir pada lilitan koil. Semakin besar arus, semakin besar medan magnet. Koil berperan seperti sebuah magnet batang yang memberikan medan magnet sebanding dengan amper-lilit. Rumusnya adalah Amper-lilit = I x N = ggm (3) dimana I adalah arus dalam amper yang dikalikan dengan jumlah lilitan N.Besaran IN menentukan jumlah gaya magnet yang merupakan gaya gerak magnet (ggm). Contoh 4 Hitunglah amper-lilit dari ggm untuk koil dengan 2000 lilitan dan arus 5mA Jawab: ggm = I x N = 2000 x 5 x 10-3 = 10 Amper-lilit (A-l) Contoh 5 Sebuah koil dengan arus 4 A memberikan gaya magnet 600 A-l. Berapa banyak lilitan yang diperlukan? Jawab: N =600 / 4 = 150 lilit Permeabilitas (?) Permeabilitas mengacu kepada kemampuan suatu bahan menghantarkan flux magnetik. Simbolnya adalah ?. Permeabilitas didefinisikan sebagai perbandingan antara kepadatan flux dan intensitas medan: ? = B/H Dengan menggunakan satuan SI, B adalah kepadatan flux dalam weber per meter persegi atau tesla; H adalah intensitas medan dalam amper-lilit permeter. Permeabilitas pada ruang hampa tidak 1, tetapi adalah 4?x 10-7 atau 1,26 x 10-6 dengan symbol ? o. Maka nilai relatif permeabilitas ?r harus dikalikan dengan ?o untuk menghitung? dalam satuan SI. Contoh 7 Sebuah bahan magnetik mempunyai ?r 500. Hitunglah nilai ? dalam satuan SI. Jawab : ? = ?rx?o = 500 x 1,26 x 10-6 = 630 x 10-6 T/A-l/m Bab III KESIMPULAN / RANGKUMAN • Kemagnetan adalah suatu sifat zat yang teramati sebagai suatu gaya tarik antara kutub-kutub tidak senama maupun gaya tolak antara kutub-kutubsenama. • Besi, nikel dan baja adalah contoh bahan magnetik yang umum. Udara,kertas dan plastik adalah bahan bukan magnetik. • Bahan-bahan magnetik dapat dibuat magnet ketika diletakkan dalammedan dari magnet lain. • Medan magnet adalah daerah sekitar magnet tempat gaya magnetbekerja. • Solenoida adalah kumparan/koil kawat yang mempunyai banyak lilitan. • Medan magnet solenoida dapat diperkuat dengan memperbesar jumlahlilitan maupun arus yang mengalir melalui solenoida tersebut. • Sebuah medan magnet memberikan suatu gaya pada sebuah kawat yangdialiri arus listrik.

No comments:

Post a Comment