FISIKA "MAGNET DAN SIFAT KEMAGNETAN
Di antara kita pasti pernah
menemukan lempeng logam keras yang dikenal dengan magnet. Benda tersebut dapat
menarik potongan besi, paku, peniti, dan berbagai benda lain yang terbuat dari
besi. Lempengan logam ini ternyata dikelilingi oleh sebuah efek seperti efek
halo (lingkaran cahaya di sekeliling matahari atau bulan) yang dikenal dengan
medan magnet. Potongan besi atau benda-benda lain yang terbuat dari besi akan
tertarik oleh magnet saat benda-benda tersebut berada di dekat medan magnet.
Benda istimewa ini dapat kita temukan dalam berbagai ukuran dan bentuk pada
banyak peralatan yang kita gunakan sehari-hari. Kita dapat menemukannya pada
mainan di mana mainan tersebut dapat menarik atau menolak yang lainnya. Magnet
bertindak sebagai penggerak listrik di mana benda tersebut mengalami gaya
rotasi di bawah pengaruh arus listrik. Sebuah magnet membentuk kerangka dasar
dari speaker radio atau Televisi dan pesawat penerima pada telepon. Pada hal
tersebut, magnet membantu mengubah energi arus listrik menjadi suara. Selain
itu, kita dapat menemukan logam istimewa ini pada pinggir-pinggir pintu lemari
es di mana magnet digunakan agar pintu lemari es tertutup rapat.
Alam semesta juga memiliki magnet
dan sifat kemagnetannya dengan berbagai cara. Bumi kita bertindak sebagai
sebuah magnet yang besar namun lemah dan sifat-sifat kemagnetan bumi ini
berpengaruh besar pada kompas sebagai penunjuk arah. Mengapa bumi ini sendiri,
matahari, bintang-bintang yang dapat kita lihat di malam hari, dan
planet-planet juga bertindak sebagai planet besar yang menghamburkan medan
magnetnya dengan jarak jauh ke seluruh alam semesta. Dengan kata lain, kita
selalu berada di bawah pengaruh medan magnet yang bertindak bersama-sama tanpa
mengizinkan kita untuk mengetahuinya. Sangat mengejutkan bukan. Medan magnet
tersebut mempengaruhi gerakan-gerakan seluruh makhluk di bumi. Tidak hanya
sejumlah cacing, tetapi juga manusia. Manusia dan makhluk hidup lainnya memiliki
medan magnetnya masing-masing yang beragam intensitasnya – otak manusia
memproduksi medan magnet yang sangat kuat – dan kedua medan magnet tersebut
saling berpengaruh satu sama lain. Dengan cara ini, bumi, matahari,
bintang-bintang, dan planet-planet telah mempengaruhi otak kita yang mengatur
tubuh secara sesuai. Namun sebelum kita menguraikan pengaruh-pengaruhnya pada
manusia, kita akan membahas apa itu magnet, bagaimana perilakunya, dan apa
manfaatnya bagi kita.
Magnet Alam.
Dahulu kala, batu-batu berwarna gelap
ditemukan diMagnesia, Asia Kecil. Batu-batu itu disebut magnet karena ditemukan
di Magnesia. Batu-batu magnet tersebut dapat menarik benda-benda yang terbuat
dari besi dan beberapa bahan lainnya. Batu-batu ini juga dikenal dengan sebutan
loadstones atau magnet alam. Batu-batu ini digunakan untuk membentuk besi dan
oksigen dalam bentuk oksida yang memiliki rumus molekul Fe3O4
(ferrosoferricoxide). Sifat arahloadstone digunakan untuk membuat kompas laut
pada zaman dahulu.
Magnet Buatan Manusia.
Magnet buatan dibuat oleh manusia. Manusia
memindahkan sifat alami loadstone karena magnet dapat dibentuk dan dapat dibuat
lebih kuat berdasarkan keperluannya. Kebanyakan, magnet berbentuk batang,
sepatu kuda, dan jarum. Selain itu ada juga magnet berbentuk disk yang
memberikan medan magnet kuat pada salah satu arahnya saja.
Magnet Permanen dan Sementara
Magnet buatan manusia dapat
dibagi menjadi dua kategori, yaitu magnet permanen dan magnet sementara. Magnet
permanen adalah magnet yang sifat kemagnetannya bertahan untuk jangka waktu
yang sangat lama, biasanya beberapa dekade. Sedangkan sifat kemagnetan pada
magnet sementara dapat diaktifkan atau dinonaktifkan tergantung kebutuhan.
Kedua jenis magnet ini digunakan pada berbagai peralatan dalam kehidupan kita. Magnet
permanen dapat kita temui pada galvanometer, speaker radio, telepon (pada
bagian yang dekat telinga), pinggir-pinggir pintu lemari es, motor listrik d-c,
magnetoterapi, dll. Sedangkan magnet sementara dapat kita temukan pada
peralatan seperti bel listrik di pintu rumah, mesin telegraf, dan derek
listrik. Penggunaan magnet berdasarkan sifat kemagnetannya dalam berbagai
peralatan akan dibahas pada paragraf selanjutnya.
Sifat-sifat Magnet
Kutub Magnet.
Jika kita mengambil sepotong
magnet, katakanlah berbentuk batang, dan dekatkanlah pada tumpukkan jarum, maka
kita akan melihat setumpuk jarum itu tertarik magnet. Jarum-jarum itu tertarik
dari ujung yang berbeda. Akan ada dua ujung yang dipenuhi jarum-jarum tersebut.
Dengan kata lain, kedua ujung tersebut bertindak sebagai pusat daya tarik
magnet. Pusat ini disebut kutub magnet.
Kutub yang menunjukkan arah utara
inilah yang memberikan istilah kutub utara dan kutub yang menunjukkan arah
selataan memberikan istilah kutub selatan. Maka, hal tersebut telah menjadikan
fakta bahwa seluruh magnet di bumi memiliki kutub utara dan selatan. Sesama
kutub pada magnet akan saling tolak, namun sebaliknya jika kedua kutub yang
berbeda didekatkan, maka akan saling tarik.
Cara membentuk magnet.
Secara umum ada dua cara membuat
magnet buatan:
1. Dengan menggosok-gosokkan sepotong magnet
dengan bahan (dari besi atau logam) yang akan dibuat magnet.
2. Dengan arus listrik di sekitar
bahan (dari besi atau logam) yang akan dibuat magnet.
Dalam metode mekanik, sepotong
magnet digosok-gosokkan secara searah pada batang calon magnet berulang-ulang.
Dimulai dari ujung yang satu, kemudian bergerak ke tengah, dan berakhir pada
ujung lainnya. Proses ini dilakukan secara berulang-ulang. Penggosokkan secara
satu arah akan membuat batang itu menjadi magnet baru dengan kutub utara dan
selatan pada masing-masing ujungnya. Metode magnetisasi ini tidak sekuat metode
menggunakan arus listrik.
Magnetisasi dengan arus listrik
dicapai dengan melilit sebuah kumparan isolasi di sekitar batang bahan yang
akan dijadikan magnet dan mengalirkan arus langsung pada kumparan tersebut
dengan bantuan sel elektrik. Arus listrik melalui kumparan akan membuat btang
menjadi magnet baru dengan kutub utara dan selatan pada masing-masing ujungnya.
Jika batang yang akan dibuat magnet berasal dari logam keras maka batang
tersebut akan menjadi magnet permenen. Sebaliknya jika batang yang dibuat
magnet berasal dari logam lunak maka batang tersebut akan menjadi magnet
sementara.
Memecahkan Magnet.
Anehnya magnet yang dipecahkan
menjadi beberapa potongan akan memiliki kekuatan yang sama. Potongan-potongan
magnet tersebut juga memiliki kutub utara dan kutub selatan masing-masing
meskipun sudah dipecah menjadi beberapa bagian. Jika kita terus memecahkan
potongan-potongan tersebut menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, potongan
yang lebih kecil tersebut akan masih memiliki kekuatan yang sama serta memiliki
kutub utara dan selatan pada masing-masing ujungnya. Jadi kenyataan alam
membuktikan bahwa jika ada kutub utara pasti ada kutub selatan. Dengan kata
lain, kita tidak akan hanya memiliki kutub utara pada sepotong magnet tanpa
kutub selatan, Kekuatan keduanya pun sama persis. Sehingga kita dapat menarik
kesimpulan bahwa setiap atom pada magnet bertindak sebagai sebuah magnet kecil
di mana masing-masingnya memiliki sebuah kutub utara dan selatan.
Teori Molekul Kemagnetan.
Peristiwa pemecahan magnet menghasilkan sebuah
teori tentang magnet yang dikenal dengan Teori Molekul Kemagnetan. Ahli fifika
Weber menyatakan bahwa setiap molekul dalam magnet merupakan magnet kecil yang
memiliki sifat kutub yang berlawanan pada kedua ujungnya. Ketika magnet-magnet
kecil ini berada pada posisi tidak sejajar dengan suatu bahan, magnet-magnet
kecil tersebut akan menolak efek dari salah satu lainnya dan setiap kutub utara
akan menjadi netral karena efek kutub selatan magnet sebelahnya. Begitu juga
sebaliknya. Karena tak ada kutub yang bebas – karena diposisikan tidak sejajar
– maka batang-batang magnet tersebut menjadi netral.
Telah banyak percobaan dilakukan oleh para ilmuwan yang
setuju dengan rumus teori kemagnetan tersebut.
Induksi Magnet.
Daya tarik bahan logam terhadap
magnet dapat dijelaskan pada teori molekul kemagnetan di atas. Jika sepotong
magnet didekatkan pada sebuah bahan logam, magnet-magnet kecil pada bahan
dipengaruhi dan diorientasikan berdasarkan posisi magnet. Daerah bahan yang
dekat dengan kutub utara magnet dianggap menjadi kutub selatan dan disebut
induksi kutub selatan. Kemudian terjadi tarik menarik antara kutub utara pada magnet
dan induksi kutub selatan. Fenomena penciptaan sifat-sfat kemagnetan ini
disebut dengan induksi magnet.
Sebuah contoh efek induksi ganda dapat kita lihat dengan
mendekatkan sepotong magnet kuat pada setumpuk paku besi. Paku-paku itu secara
berantai akan menempel pada magnet.
Efek penting dari peristiwa
induksi ini terdapat pada aliran darah manusia ketika magnet berkekuatan tinggi
didekatkan pada kulit. Dalam darah kita, terdapat haemoglobin yang mengandung
besi, sehingga haemoglobin dapat diatur dan dipengaruhi oleh magnet. Efek
induksi ganda pada peristiwa tersebut dapat berfungsi mengatur sirkulasi darah
kita. Efek induksi pada tubuh oleh magnet akan jauh lebih rumit sehubungan
dengan adanya muatan dan arus listrik yag ada pada berbagai jaringan pada tubuh
manusia. Sifat-sifat efek magnet seperti itu akan kita bahas kemudian.
Garis Gaya Magnet.
Di samping Teori Molekul Kemagnetan, teori lain yang juga
bermanfaat untuk memahami fenomena kemagnetan adalah konsep garis gaya magnet.
Garis gaya magnet adalah garis
yang berasal dari kutub utara menuju kutub selatan. Untuk menggambarkan dan
mengetahui garis gaya ini, sebarkanlah serbuk besi di atas sebuah kertas. Di
bawah kertas kita dekatkan sepotong magnet. Serbuk besi tersebut mengatur
posisinya sendiri dengan jelas membentuk garis di sekitar magnet yang
menggambarkan garis gaya. Semakin kuat pemusatan serbuk besi tersebut, semakin
kuat daya magnetnya. Maka, kita dapat menyimpulkan bahwa kekuatan medan magnet
bertindak sebagai sejumlah garis gaya per unit area. Salah satu siifat menarik
dari garis gaya tersebut adalah mereka tidak berpotongan atau bertabrakan pada
satu titik.
Bumi sebagai Magnet.
Kita telah mengetahui bahwa garis
gaya magnet bergerak dari kutub utara ke kutub selatan. Mengapa demikian? Bumi
ibaratnya sepeti magnet raksasa yang memiliki dua kutub magnet, yaitu kutub
utara dan selatan. Sebagai kutub bumi yang berlawanan dan saling tarik menarik
satu sama lainnya, maka garis gaya magnet akan selalu bergerak dari kutub utara
ke selatan.
Menentukan Letak Kutub Magnet. Kutub-kutub magnet tidak
benar-benar terdapat pada permukaannya, tetapi kutub tersebut terdapat di dalam
magnet dengan bantuan jarum magnet. Untuk menentukan letak kutub magnet,
katakanlah magnet batang, maka kita akan menaruh magnet tersebut di atas kertas
dan menandai batas magnetnya. Sebuah jarum magnet diletakkan dekat kedua
ujungnya secara bergantian. Perhatikan arahnya pada setiap kasus dengan
menggambarkan garis lurus pada arah jarum. Titik di mana kedua garis tersebut
berpotongan merupakan titik kutub magnet. Dalam menentukan letak kutub magnet,
jarum kompas seharusnya ditempatkan lebih dekat dengan magnet.
Efek Arus pada Magnet
Arus listrik yang melewati sebuah
bahan kawat penghantar selalu berhubungan dengan medan magnet di sekitarnya.
Kuatnya medan magnet yang dihasilkan sebanding dengan banyaknya arus pada kawat
penghantar tersebut. Medan yang dihasilkan juga lebih kuat pada bagian yang
dekat kawat penghantar dan semakin jauh dari kawat maka kekuatannya
berangsur-angsur berkurang. Kita tahu bahwa konsep medan magnet
divisualisasikan dengan konsep garis gaya magnet yang telah kita bahas
sebelumnya. Di sini, medan magnet juga digambarkan dengan garis gaya di mana
garis-garis gaya ini berputar mengelilingi kawat penghantar. Garis tersebut
berputar secara tak terputus dengan membawa arus listrik. Pusat garis gaya
magnet tersebut tegak lurus dengan kawat penghantar.
Satu fenomena yang dapat kita
ketahui adalah bahwa medan magnet yang dihasilkan dari arus listrik akan
berinteraksi dengan magnet-magnet yang ditempatkan di sekitarnya. Magnet
mengalami gaya karena arus listrik yang mengalir pada kawat.
Efek arus pada magnet, efek
magnet pada arus, dan efek gerakan kawat konduktor dalam medan magnet
dicerminkan dalam kehidupan organisme di bawah kondisi khusus. Cairan tubuh
terdiri dari sejumlah ion seperti Na+ (ion Sodium) K+(ion Potassium), PO4 (ion
Phosphoric) dan CL (Chloride). Gerakan cairan tubuh berarti juga gerakan
ion-ion dalam tubuh. Hal tersebut menandakan adanya arus listrik karena gerakan
ion di atas. Sekarang jika medan magnet diterapkan pada tubuh, seperti yang
disebut magnetoterapi, aliran ion-ion ini dapat diubah; gerakannya dapat
dipercepat dan stimulasinya dapat dihasilkan dalam saluran tempat cairan tubuh
mengalir. Stimulasi ini meningkatkan aktivitas pada organ yang dituju dan
berpotensi dapat menyembuhkan penyakit.
Dalam sinyal-sinyal saraf
terdapat impuls arus listrik yang dihasilkan pada sistem saraf. Impuls arus
listrik tersebut dibawa oleh ion-ion Na+ dan K+ di samping ion lainnya. Arus
sinyal-sinya yang dihasilkan ini dapat dirubah dengan penggunaan medan magnet
yang tepat. Kemudian sistem magnetik menstimulasi yang menyehatkan. Ketika
ion-ion dikombinasikan kembali, terjadi perubahan nilai arus secara drastis dari
nilai yang tinggi hingga nol dalam waktu yang sangat singkat. Hal tersebut
dirubah dari medan magnet luar menjadi sejumlah perubahan metabolisme dan
reaksi-reaksi organ tubuh lain yang mengatur tubuh.
Selanjutnya, kita dapat
menyimpulkan bahwa otot-otot dalam tubuh kita mendapatkan sinyal-sinyal dalam
bentuk impuls listrik dan gerakan mekanik. Gerakan mekanik tersebut
dikembangkan dari sebuah percobaan penting yang dilakukanpara ilmuwan dulu.
Percobaan tersebut melibatkan sepasang kaki katak yang dipisahkan dari
tubuhnya. Jika sebelah kaki katak itu dihubungkan dengan salah satu kutub
baterai, katakanlah kutub positif, kemudian ujung kaki yang lain ditempelkan
pada kutub negatif, maka terjadi kejutan pada kaki katak. Jika kutub yang
dihubungkan dengan kaki katak itu dibalik, arah kejutan pada kaki katak itu
juga terbalik. Hal ini menunjukkan bahwa arus listrik yang mengalir pada
otot-otot organ katak dapat membuat otot tersebut berkontraksi atau
berelaksasi. Pada makhluk hidup, arus yang terjadi dihasilkan oleh
sinyal-sinyal sistem saraf. Efek medan magnet akan merubah arus tersebut
menjadi gerakan. Dengan kata lain, Magnetoterapi merupakan alat kuat yang
memanipulasi refleks tubuh dan susunan tubuh dalam
Sekarang pertanyaannya adalah
bagaimana menghasilkan medan magnet yang dibutuhkan. Salah satu caranya adalah
dengan menggunakan magnet yang kuat atau lemah serta ukuran yang sesuai.
Tergantung pada bentuk dan kekuatannya,medan magnet ini dapat digunaka untuk
organ tubuh yang berbeda dalam magnetoterapi. Cara lainnya – yaitu cara yang
lebih terarah – adalah dengan menggunakan elektromagnet. Semakin kuat arus,
semakin kuat medan magnet yang dihasilkan. Keuntungan kita menggunakan
elektromagnet adalah bahwa kita dapat mengontrol medan magnet sesuai dengan kebutuhan
dengan mengontol arus listrik pada kumparannya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar