Tugas Kelompok:
MAKALAH
FISIKA
KEMAGNETAN
KELOMPOK 1 :
1.
ARSYAD HAMID SAIFUDIN (A1K1
15 173)
2.
WINNES ARLITA IRMAJUN (A1K1
15 167)
3.
YUNI SUFIANI (A1K1
15 169)
4.
NILAM APRILIA (A1K1
15 069)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS
KEHUTANAN DAN ILMU LINGKUNGAN
UNIVERSITAS
HALU OLEH
KENDARI
2016
KATA
PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa karena
atas rahmat dan karunia_Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini.
fisika merupakan ilmu yang mempelajari gejala-gejala
dan penyebab terjadinya perubahan di alam, melalui fisika manusia dapat belajar mengenali dan memahami dirinya sendiri
maupun mahluk lain dan penciptanya.
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Ibu Dosen fisika ”MUTIARA NINGSI,
S.Pd, M.Pd” yang
telah memberikan kesempatan dan motivasi kepada kami untuk berkreasi membentuk makalah
ini, dan di berikan kesempatan untuk membahas lebih jauh tentang KEMAGNETAN.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak
lubang yang terliang dan masih banyak ronggah yang terangah. Oleh karena itu,
kami sangat mengharapkan kritik dan saran teman-teman semua demi kesempurnaan
makalah ini.
Kendari, 1
Mei 2016
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................... i
DAFTAR ISI ........................................................................................ ii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ...................................................................... 2
C. Tujuan ........................................................................................ 2
D. Manfaat ...................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN
A. MEDAN MAGNET .................................................................... 3
B. GAYA MAGNETIK ................................................................... 8
C. SIFAT-SIFAT KEMAGNETAN BAHAN ................................. 9
BAB III PENUTUP
A. KESIMPULAN .......................................................................... 10
B. SARAN ...................................................................................... 10
DAFTAR PUSTAKA
BAB
I
PENDAHULUAN
A.LATAR BELAKANG
Di bumi ini tentunya kita tidak asing dengan
benda yang bernama magnet. Benda yang memiliki medan magnet dan dua kutub ini
dapat menarik benda-benda yang mengandung unsur logam. Kita dapat menemukan
magnet dimana saja, misalnya di toko mainan, toko bangunan, bahkan di bumi yang
kita pijak ini terdapat sumber medan magnet yang sangat banyak. Pada magnet
terdapat dua kutub, yaitu kutub utara yang selalu mengarah ke utara dan kutub
selatan yang selalu mengarah ke selatan. Dan tak jarang kita juga bisa
menemukan magnet di dalam alat-alat elektronik. Biasanya kita melihat magnet
dalam berbagai bentuk, contohnya magnet U (sepatu kuda), magnet batang, magnet
lingkaran, magnet jarum (kompas), dan lain-lain. Namun sebenarnya magnet yang
ada sekarang ini, hampir semuanya adalah magnet buatan.
Magnet sebenarnya tidak hanya berupa magnet
batang, jarum, lingkaran, yang biasa kita lihat pada umumnya. Tetapi magnet
juga bisa dibuat dengan cara sederhana dan tidak membutuhkan bahan-bahan
tertentu yang rumit seperti pada pembuatan magnet buatan. Kita hanya
membutuhkan bahan-bahan sederhana yang ada di sekitar kita, dan cara
pembuatannya pun tak serumit magnet buatan pabrik.
Selain itu magnet juga sangat berguna bagi
manusia. Misalnya saat kita tersesat di hutan kita dapat menggunakan kompas
sebagai penunjuk jalan, dalam hal ini magnet juga ikut berperan penting. Magnet
kulkas digunakan untuk menyimpan catatan di pintu kulkas. Tidak hanya itu,
magnet juga sangat berguna dalam dunia kesehatan. Sejak dulu magnet sudah
digunakan dalam dunia pengobatan, terutama dalam pengobatan alami (Naturopathy).
Selain karena murah, hanya dengan satu set magnetic terbukti sangat bermanfaat
bagi seluruh anggota keluarga (tidak hanya untuk pengobatan, tapi juga untuk
hidup sehat alami).
Pada tahun 1269,
berdasarkan hasil eksperimen, Pierre de Maricourt menyimpulkan bahwa semua
magnet bagaimanapun bentuknya terdiri dari dua kutub yaitu kutub utara dan
kutub selatan. Kutub-kutub magnet ini memiliki efek kemagnetan paling kuat
dibandingkan bagian magnet lainnya.
Medan magnet dapat
digambarkan dengan garis-garis gaya magnet yang selalu keluar dari kutub utara
magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Sementara di dalam magnet ,
garis-garis gaya magnet memiliki arah dari kutub selatan magnet ke kutub utara
magnet. Garis-garis tersebut tidak pernah saling berpotongan. Kerapatan
garis-garis gaya magnet menunjukkan kekuatan medan magnet.
Jika dua kutub yang
tidak sejenis saling berhadapan, akan diperoleh garis-garis gaya magnet yang
saling berhubungan. Jika dua kutub yang sejenis yang saling berhadapan, akan
diperoleh garis-garis gaya magnet yang menekan dan saling menjauhi.
Kutub-kutub yang tidak sejenis ( utara-selatan ) jika didekatkan
akan tarik menarik, sedangkan kutub-kutub yang sejenis ( utara-utara atau
selatan-selatan ), apabila didekatkan akan tolak menolak.
B. RUMUSAN MASALAH
1.
Jelaskan
pengertian medan magnet?
2.
apa
yang dimaksud dengan gaya magnet?
3.
Apa
saja sifat-sifat kemagnetan bahan?
C. TUJUAN
1.
Agar
mengetahui pengertian medan magnet
2.
Agar
mengetahui gaya yang terdapat pada magnet
3.
Agar
mengetahui apa-apa saja sifat kemagnetan itu
D. MANFAAT
1.
Dapat
mengetahui pengertian medan magnet
2.
Dapat
mengetahui gaya yang terdapat pada magnet
3.
Dapat
mengetahui apa saja sifat-sifat kemagnetan
BAB II
PEMBAHASAN
A.MEDAN MAGNET
Walaupun gaya-gaya magnet yang terkuat
terletak pada kutub-kutub magnet, gaya-gaya magnet tidak hanya berada pada
kutub-kutubnya saja. Gaya-gaya magnet juga timbul di sekitar magnet. Daerah di
sekitar magnet yang terdapat gaya-gaya magnet disebut medan magnet. Medan
magnet dapat dirasakan atau ada di sekitar kutup magnet. Apabila ada kutub
magnet lain dalam medan medan magnet maka akan ada gaya interaksi magnetik atau
disebut sebagai gaya magnet. Medan magnet dapat timbul dari bahan-bahan dari
alam yang mempunyai sifat kemagnetan atau bisa juga ditimbulkan oleh adanya
arus listrik. Salah satu tokoh terkenal yang meneliti tentang medan magnet
adalah Hans Christian Oersted (1777-1851). Oersted merupakan orang pertama yang
dalam percobaannya mengetahui terjadinya medan magnet oleh arus listrik. Gaya
magnet ini dalam aplikasinya banyak digunakan sebagai dasar dalam mengubah
energi listrik menjadi enegi mekanik. Misalkan dalam pembuatan motor listrik,
pembuatan generator. Selain karena adanya arus listrik medan magnet juga dapat
ditimbulkan karena sifat kemagnetan bahan.
Garis gaya magnet dapat digambarkan dengan
cara menaburkan serbuk besi pada kertas yang diletakkan di atas magnet. 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 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. (Sudibyo, Elok, dkk. 2008: 204-206)
Setiap muatan yang
bergerak di bawah pengaruh medan magnetik, mengalami gaya magnetik. Arah gaya
magnetik tegak lurus dengan arah gerak muatan yang dinyatakan oleh kaidah
tangan kanan. Namun bila arah gerak muatan searah dengan medan magnetik, maka
muatan tidak mengalami gaya. Secara vektor, gaya magnetik yang di alami muatan q yang memotong medan magnetik
dinyatakan oleh,
F = q v x B atau
|
F
|
|
B
|
|
v
|
Dengan F =
gaya magnetik, B = kuat medan
magnetik, dan v = kecepatan muatan . satuan magnetik adalah tesla atau weber/m2.
Atau
1.
Hukum
Biot-Savart
Setiap muatan listrik yang bergerak, akan menimbulkan
medan magnetik di sekelilingnya. Peristiwa ini pertama kali di amati oleh
oersted dalam peneitiannya pada tahun 1820. Dalam penelitiannya, oersted
menemukan bahwa bila disekitar kawat berarus di dekatkan karum kompas, maka
jarum kompas akan terorientasi. Gerakan jarum atau terjadinya kopel jarum
kompas menunjukan adanya gaya, dalam hal ini gaya magnetik.
Arah medan oleh arus dalam kawat dapat ditentukan dengan
aturan tangan kanan yaitu ; andaikan kawat digenggam dengan tangan kanan
seperti pada gambar, ibu jari menyatakan arah arus I dan jari-jari yang menggenggam kawat menyatakan arah medan B.
Fenomena ini
lebih lanjut dirumuskan oleh Biot-Savart, terutama mengenai kuat dan arah B disekitar kawat berarus. Tinjau elemen
kawat berarus dl, seperti pada
gambar. Titik P adalah titik dimana
medan magnetik Db dirumuskan. Dan r menyatakan jarak titik P dari elemen kawat dl. Medan magnetik dB
menyinggung garis induksi yang arahnya mengikuti garis aturan tangan kanan.
Bayangkan bila kita menggenggam elemen kawat dl. Maka ibu jari menyatakan arah arus, sedang jari-jari yang lain
menyatakan garis fluks magnetik.
|
i
|
|
r
|
|
r
|
|
P
|
|
dB
|
|
θ
|
|
dl
|
|
dB
|
|
P’
|
Besar Db dinyatakan oleh persamaan,
Persamaan di atas dikenal dengan hukum biot-savart,
karena beliau-lah yang pertama kali memperkenalkannya. Persamaan ini akan
digunakan untuk merumuskan medan magnetik pada :
a.
Sekitar
kawat berarus
b.
Pusat
kawat melingkar berarus
c.
Pusat
selenoida yang dialiri arus
Besaran μ0 / 4π dalam persamaan di atas
besarnya 10-7 W/A.m, dan diberi simbol K’ untuk memudahkan penulisan. Besaran μ0 disebut permeabilitas
ruang hampa.
2. Medan Oleh Kawat Lurus Berarus
Untuk merumuskan medan magnet disekitar kawat berarus
yang lurus panjang kita dapat menggunakan persamaan biot, dimana kita tinjau
sebuah titik diluar kawat misalnya titik P
yang jaraknya a dari kawat berarus
dan r adalah jarak dari elemen kawat
berarus dy. Dengan menggunakan
persamaan Biot sebagai berikut,
|
a
|
|
y
|
|
r
|
|
dy
|
|
|
|
|
dari gambar di samping, sin θ dan r dapat ditentukan sebagai
fungsi a dan y sebagai
r
= (a2 + y2)1/2 dan
Setelah mengganti r dan θ pada
persamaan biot maka kita peroleh persamaan baru sebagai berikut :
Jika
persamaan diatas kita integralkan dengan batas –L dan L, diperoleh persamaan
berikut :
Bila konduktor yang ditinjau sangat panjang dibanding
dengan jarak a, maka
dapat ditulis y saja, sehingga persamaan di
atas dapat ditulis kembali sebagai berikut :
Inilah
sebenarnya hukum biot-savart, yang diperoleh dari pengamatan, sebelum hukum
biot dalam bentuk diferensial itu dirumuskan.
3.
Medan
Oleh Arus Loop
Salah satu penerapan hukum
biot-savart, adalah untuk menentukan medan magnet yang ditimbulkan oleh arus
dalam loop (kawat melingkar berarus) seperti pada gambar di bawah. Kuat medan
di titik P yang jaraknya b dari pusat loop berjari-jari a dapat diturunkan dari
persamaan biot-savart sebagai berikut :
Disini dl adalah elemen panjang
kawat dan r menyatakan jarak titik P terhadap elelmen kawat yang ditinjau. Dari
gambar diatas diperolrh bahwa :
Dengan
dan r = (a2 + b2)1/2
Integral
dl adalah integral keliling loop berjari-jari a, besarnya sama dengan keliling
lingkaran yaitu 2πa. Dengan demikian fluks magnetik pada titik P yang di tinjau
menjadi,
Rapat fluks B di titik pusat loop yang berjari-jari a sama dengan,
Garis-garis
induksi medan B, tegak lurus pada bidang loop seperti gambar.
4. Hukum
Ampere
Perhatikan gambar dibawah, yaitu sebatang kawat lurus panjang yang di aliri
arus I, sebuah titik P yang terletak
pada lingkaran berjari-jari e dan berpusat pada kawat, dl sebagai elemen
lingkaran tersebut, B medan magnetik sebuah titik pada lingkaran tersebut, yang
senantiasa menyinggung lingkaran. Dengan melakukan integrasi sepanjang
lingkaran tersebut, diperoleh persamaan :
Jadi,
5.
Selenoida
Selenoida adalah kawat penghantar panjang yang dililit membentuk helix.
Jadi selenoida tiada lain adalah loop yang terdiri atas beberapa lilitan. Jika
panjang selenoida lebih besar dibanding diameternya, maka medan magnetik dalam
selenoida seragam sepanjang sumbunya dan tidak bergantung pada diameter
selenoida
Untuk selenoida yang ril, medan magnetik d luar selenoida sama dengan nol,
yaitu medan oleh arus arah masuk saling menghilangkan dengan medan dari arus
arah luar. Arah medan magnet di pusat selenoida sejajar sumbu selenoida. Jika
selenoida dibuat dengan sejumlah N lilitan dan panjang selenoida adalah L, maka
dengan menggunakan hukum ampere di peroleh medan magnet :
Di mana I adalah
kuat arus dalam selenoida.
6.
Toroida
Toroida adalah selenoida yang
dibuat melingkar sehingga bentuknya menyerupai kue donat. Medan magnet dalam
toroida tidak homogen seperti solenoida. Besar magnetik di dalam pusat
toronoida adalah sebagai berikut :
Dengan N adalah jumlah lilitan dan r adalah jari-jari
toroida.
B.
GAYA MAGNETIK
1.
Gaya
Magnetik Pada Kawat Berarus
Sebelumnya kita telah mempelajari mengenai gaya yang di
alami oleh muatan yang bergerak dalam medan magnetik. Karena arus adalah muatan
yang bergerak dalam bahan penghantar, maka kawat berarus pun akan dikenai gaya
bila masuk ke dalam medan magnetik. Peristiwa ini menjadi dasar kerja bagi
motorik-motorik listrik, alat ukur listrik seperti galvanometer, amperemeter,
voltmeter wattmeter dan lain-lain.
Gaya rata-rata yang dialami oleh muatan yang mengalir
dalam muatan kawat penghantar bila berada dalam medan magnetik B, secara vektor
di berkan oleh persamaan ;
F = I l
x B
Dengan l = panjang kawat dalam
besaran vektor, I = arus listrik
(muatan rata-rata), medan magnetik dan F
= I l B sin θ.
2.
Gaya
antar dua kawat berarus
Dua buah kawat penghantar dipisahkan oleh jarak a,
masing-masing kawat di aliri arus I1
dan I2.
Arus I1
pada gambar 1 menimbulkan medan magnetik B1 disekelilingi kawat 2.
Kuat medan megnetik oleh I1 disekitar
kawat 2 adalah :
Menurut kaidah tangan kanan arah medan megnetik B1
pada kawat 2 berarah masuk bidang ketas. Jadi kawat 2 yang panjangnya l berada
dalam medan megnetik B1 sehingga mengalami gaya magnetik kearah atas
tegak lurus B1 sebesar
. Jadi besar gaya
yang dialami oleh kawat 2 oleh magnetik B1 adalah :
Hal yang sama dialami oleh kawat 1 dari medan magnet B2 yang ditimbulkan arus
dalam kawat 2, besarnya sama dengan yang
dialami kawat 2, yaitu :
C. SIFAT
BAHAN MAGNETIK
Bila suatu bahan didekatkan ke sebuah magnet, maka
bergantung pada jenis bahan tersebut, ada yang sangat kuat ditarik kearah medan
magnet yang kuat (daerah B yang
besar), ada yang ditarik dengan gaya lemah ke daerah B yang besar, dan ada
pula yang ditolak dari daerah B yang
besar itu ke daerah B yang kecil.
Bahan magnetik tersebut adalah :
1.
Bahan
yang dengan kuat ditarik ke daerah B
diesbut bahan feromagnetik
Contohnya :
Besi, baja, nikel cobalt dan campuran logam tertentu (almico).
2.
Bahan
yang ditarik dengan lemah ke daerah B
yang kuat disebut, bahan paramagnetik
Contohnya :
aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam.
3.
Bahan
yang ditolak ke daerah B yang lemah
disebut bahan diamagnetik
Contohnya :
Bismuth, tembaga, emas, antimon dan kaca filinta.
BAB III
PENUTUP
A.KESIMPULAN
Dari pembahasan di atas dapat
di tarik kesimpulan :
1.
Medan magnet adalah Gaya-gaya magnet juga
timbul di sekitar magnet. Daerah di sekitar magnet yang terdapat gaya-gaya
magnet.
2.
Gaya magnetik yaitu gaya
magnetik yang terdapat pada kawat berarus dan gaya magnetik pada dua kawat
berarus.
3.
Sifat-sifat kemagnetan adalah :
a.
Bahan
yang dengan kuat ditarik ke daerah B
diesbut bahan feromagnetik
Contohnya :
Besi, baja, nikel cobalt dan campuran logam tertentu (almico).
b.
Bahan
yang ditarik dengan lemah ke daerah B
yang kuat disebut, bahan paramagnetik
Contohnya :
aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam.
c.
Bahan
yang ditolak ke daerah B yang lemah
disebut bahan diamagnetik
Contohnya :
Bismuth, tembaga, emas, antimon dan kaca filinta.
B. SARAN
Semoga dengan tersusunnya makalah
ini dapat memberikan gambaran dan menambah wawasan kita tentang kemagnetan, lebih jauhnya penyusun berharap dengan memahami ilmu fisika kita semua dapat menyikapi segala kemajuan dan
perkembangannya sehingga dapat berdampak positif bagi kehidupan kita semua.
Dari pembahasan materi ini kami
mengalami beberapa kendala dalam penyusunan makalah ini. Maka ada beberapa
kesalahan oleh kami atau kekurangan. Oleh karena itu kami juga membutuhkan
saran dari pembaca untuk menyempurnakan makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2014. BUKU AJAR FISIKA DASAR II. UNIVERSITAS
HALU OLEO. KENDARI
Kurniyadi.
2013. SIFAT-SIFAT KEMAGNETAN BAHAN.
Http : sifat-sifatmagnet20%.html jakarta.
