Dalam ilmu fisika terdapat suatu medan yang dapat menggerakan suatu benda yang bermuatan listrik.Medan tersebut dikenal dengan medan magnet. Dalam medan magnet terdapat suatu gaya yang mempunyai muatan listrik dan dapat bergerak dengan arah yang seimbang.
Biasanya medan magnet tersebut dikenal dengan medan vektor karena berhubungan dengan titik di ruang vektor yang bersifat fleksibel atau dapat berubah sesuai waktu. Untuk lebih memahami pengertian,sifat, satuan, rumus, hingga contoh soal mengenai medan magnet, simak penjelasan berikut.
Pengertian Medan Magnet
Medan magnet adalah sebuah medan atau ruangan pada kutub magnet yang mempunyai gaya tarik yang dapat dirasakan oleh benda bermuatan listrik lain. Medan tersebut dibentuk dengan tujuan untuk dapat menggerakan arus listrik sehingga dapat menarik benda lain yang bersifat konduktor atau dapat menghantarkan listrik.
Magnet mempunyai komponen magnet kecil dengan arah yang sama. Komponen magnet tersebut dikenal dengan magnet elementer. Setiap magnet mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan dan setiap kutub mempunyai sifat masing-masing. Mengapa magnet dapat saling menarik atau menolak?
Hal ini dikarenakan adanya dua kutub tersebut. Jika dua kutub magnet saling ditemukan dan sejenis misalkan kutub utara dengan kutub utara maka akan terjadi saling menolak. Namun, jika dua kutub magnet yang dipertemukan mempunyai kutub yang tidak sejenis, misal kutub utara dengan kutub selatan, maka akan terjadi saling tark-menarik.
Dalam kehidupan sehari-hari, Kamu pasti pernah melihat benda yang saling menempel dengan benda lain bukan? Benda tersebut mempunyai kutub magnet yang saling menarik. Sehingga benda magnet yang didekatkan akan saling menarik dan menempel satu sama lain. Magnet tidak dapat dipisahkan dengan sendirinya, sebelum muatan di dalam kutub tersebut menghilang. Benda dibagi menjadi tiga jenis yaitu;
a. Benda Ferromagnetik
Benda ini adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet dengan kuat. Benda Ferromagnetik mempunyai efek magnet yang sangat besar hingga ribuan. Contohnya baja, besi, kobalt, campuran logam atau almico dan juga nikel.
b. Benda Diamagnetik
Benda Diamagnetik adalah benda yang tidak bisa ditarik oleh suatu magnet. Contoh benda ini adalah seng, emas, tembaga, kaca flinta, antimon dan bismut.
c. Benda Paramagnetik
Benda Paramagnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet namun kekuatannya masih lemah. Contoh benda yang termasuk Paramagnetik adalah platina, sulfat tembaga, oksigen, dan aluminium.
Sifat Magnet
Suatu medan magnet dan medan listrik merupakan dua aspek yang sama. Sehingga dapat dikatakan bahwa gaya elektrostatik merupakan gaya magnet dari muatan listrik yang dapat digerakan dan diperkirakan. Sebuah magnet mempunyai sifat atau karakteristik yang unik dan tidak dimiliki oleh benda lain yang bermuatan listrik.
1. Dapat menarik benda
Magnet mempunyai sifat dapat menarik benda logam termasuk besi dan baja. Untuk sesama magnet, dapat saling menarik dan menolak jika kedua kutub magnet dipertemukan.
2. Mempunyai dua kutub magnet
Magnet mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Dari kutub tersebut, magnet dapat menarik benda atau magnet lain. Jika magnet dipotong kecil, maka potongan magnet tersebut tetap mempunyai dua kutub.
3. Saling tolak-menolak
Magnet mempunyai sifat saling tolak-menolak jika kutub magnet yang sejenis dipertemukan. Jika kutub magnet utara didekatkan dengan kutub utara juga, maka akan terjadi tolakan dari kedua magnet tersebut.
4. Saling tarik-menarik
Selain tolak-menolak, magnet juga mempunyai sifat saling tarik-menarik. Hal ini terjadi jika kutub magnet didekatkan dengan kutub magnet yang tidak sejenis. Misalkan kutub utara didekatkan dengan kutub selatan.
5. Mempunyai medan magnet
Setiap magnet mempunyai medan atau daerah di sekitarnya yang dapat mempengaruhi magnet itu sendiri. Dari medan tersebut, magnet dapat menarik benda lain yang terbuat dari logam, besi atau baja.
6. Gaya terbesar pada kutubnya
Pada magnet yang mempunyai gaya paling besar terletak pada kedua kutubnya. Kutub utara atau kutub selatan tersebut dapat menunjukan arah utara dan arah selatan jika magnet digantungkan secara bebas.
Satuan Medan Magnet
1. Kuat Medan (H)
Dalam suatu Medan Magnet mempunyai kuat medan atau intensity. Kuat medan pada titik magnet merupakan besarnya gaya yang terjadi pada kutub magnet tersebut. Dan satuan jarak dari kutub magnet adalah meter. Sedangkan satuan Ampere digunakan untuk arus kuat medan magnet.
2. Garis-garis Gaya
Dalam medan magnet, terdapat lintasan kutub utara yang membentuk garis singgung yang disebut dengan garis gaya. Lintasan kutub utara dari magnet kecil berupa garis khayal pada saat magnet tersebut bergerak dengan bebas adalah Garis-garis gaya. Garis tersebut tidak pernah berpotongan dan selalu mengarah dari kutub utara menuju kutub selatan.
3. Rapat Garis Gaya (B)
Selain itu, terdapat juga rapat garis gaya yang dikenal dengan istilah Flux Density. Flux Density adalah besarnya medan magnet yang terdapat pada benda magnet.
Rumus Medan Magnet
Rumus medan magnet adalah:
B = µI / 2πr
Keterangan;
B = Rapat garis-garis gaya
µ = Permeabilitas
I = Arus listrik
r =Jarak
Untuk mencari arus listrik menggunakan rumus:
I = B x ( 2πr / µ)
Rumus kuat medan magnet adalah;
H = B / µ
Keterangan:
H = Kuat medan magnet
B = Rapat garis-garis gaya
µ = Permeabilitas
Jika kuat medan magnet seimbang dengan rapat garis-garis gaya, dan berbanding terbalik dengan nilai permeabilitasnya, maka menggunakan rumus:
B = ɸ / A
ɸ adalah banyaknya garis-garis gaya yang menembus bidang luar.
Contoh Soal Medan Magnet
Untuk lebih memahami materi Medan Magnet, simak contoh soal dan pembahasan berikut.
Contoh soal 1
Pada sebuah kompas magnet berbentuk lingkaran dan mempunyai jarak 80 mm dengan kabel. Kabel tersebut mempunyai aliran listrik dan ditempatkan dekat dengan kompas. Besar medan magnet pada kompas tersebut 5 x 10-5 T. Berapakah besarnya arus listrik yang dibutuhkan agar kompas tidak berfungsi?
Diketahui:
B = 5 x 10-5 T
R atau jarak = 80 mm = 80 / 1000 = 0.08 m
Ditanyakan:
Berapa arus listrik yang dibutuhkan?
Jawab:
I = B x ( 2πr / µ)
= (5 x 10-5) x (( 2Ï€ (0.08) / (4Ï€ x 10-7)
= 20 A
Kesimpulan, besarnya arus listrik yang dbutuhkan untuk membuat kompas tidak berfungsi adalah 20 Ampere.
Contoh Soal 2
Pada suatu kabel mempunyai arus listrik sebesar 2 Ampere. Kabel tersebut berada di dekat kompas magnet, berapa jarak yang dibutuhkan agar dapat menghentikan medan magnet terhadap kompas? Jika besar medan magnet kompas 5 x 10-5 T
Diketahui;
Arus listrik = 2 Ampere
B = 5 x 10-5 T
Ditanyakan;
Berapa jarak antara kompas magnet dengan kabel?
Jawab:
r = µI / 2π B
= ((4Ï€ x 10-7) x 2) / (2Ï€ x 5 x 10-5 T)
= 8 x 10-3 m
Maka jika dijadikan mm = 8 x 10-3 x 1000 = 8 mm
Kesimpulan, besar arus listrik dan jarak mempunyai perbandingan senilai. Jika jarak diperkecil, maka jarak akan mengecil atau lebih pendek dari jarak sebelumnya.
