Sejarah MagnetSejak 2000 tahun yang lalu di Yunani ditemukan
sejenis batuan yang dinamakan magnetit di kota magnesia. Awal abad
ke 12, magnet mulai digunakan sebagai kompas karena sifatnya yang
selalu menunjuk arah utara dan selatan bumi. Sifat kutub magnet
mulaidiselidiki ilmuwan, diantaranya: Pierre de Maricourt (1269)
menemukan garis medan magnet pada magnetberbentuk bola. William
Gilbert (1600) menemukan sifat kemagnetan bumi. John Michell (1750)
menemukan hubungan gaya magnet dengan jarakantar magnet. HC.
Oersted, Marie Ampere, Biot dan Savart (awal abad 19)
menemukanhubungan listrik dan magnetisme. M. Faraday dan J. Henry
(1830) menemukan hubungan medan magnetdengan medan listrik. J. C.
Maxwell (1860) menyusun teori dan konsep elektromagnetik.
Pengertian MagnetMagnet adalah suatu bahan atau benda yang dapat
menghasilkan atau menimbulkan garis-garis gaya magnet, sehingga
dapat menarik besi, baja atau benda-benda lainnya. Ditinjau dari
proses pembuatan maka magnet dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
magnet alam dan magnet buatan.a Magnet AlamMagnet alam terdapat
didalam tanah yang berupa biji besi magnet dalam bentuk besi
oksida. Pertama kali ditemukan di Magnesia dan dipergunakan sekali
oleh bangsa China.b. Magnet Buatan Magnet buatan (artifical magnet)
dapat dibuat dari bahan-bahan ferromagnetik seperti kobalt dll.
Sedangkan cara pembuatannya sebagai berikut yaitu, dengan cara
menggosokkan dan menggunakan arus listrik
Sifat Kemagnetan BahanMagnetisasi adalah sebagai pengaruh medan
magnet luar yang dikenakan pada suatu material atau sejauh apa
material tersebut termagnetisasi sebagai akibat adanya medan magnet
luar tersebut. Magnetisasi (kemagnetan) tidak dapat dipisahkan dari
mekanika kuantum. Momen dipole magnet (momen magnet) untuk sebuah
atom bebas berasal dari 3 sumber utama 1. Spin elektron 2. Orbit
elektron 3. Perubahan momen magnet orbit yang diinduksi oleh medan
magnet luar.
Magnetisasi (M) didefinisikan sebagai momen dipol magnet () per
satuan volume (V) maka: BilaM =, sedangkan untuk superkonduktor M =
Bila suseptibilitas medan magnet (daya tembus medan magnet) per-
satuan volume didefinisikan (X) M = cgsContoh untuk superkonduktor:
X =
Pengelompokan Zat MagnetikBerdasarkan suseptibilitas magnet,
bahan magnetik dapat dikelompokkan menjadi: Bahan dengan x < 0
disebut diamagnetik Bahan dengan x > 0 disebut paramagnetik
DiamagnetikDiamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet
atomis masing-masing atom /molekulnya adalah nol, tetapi orbit dan
spinnya tidak nol (halliday dan resnick, 1989).Contoh: natrium,
perak, bismut, raksa, dan intan.Dimana contoh bahan diamagnetik
tesebut merupakan bahan yang sedikit menolak garis gaya magnet.
Ketika tidak ada pengaruh medan magnet luar, momen magnetik akibat
gerak orbital dan spin elektron saling meniadakan. Saat ada
pengaruh medan magnet luar, maka akan timbul medan maget dalam
tetapi masih lebih kecil.
Teorema LarmorPerlakuan diamagnetik adalah dengan menggunakan
teorema LARMOR yaitu: Dalam sebuah medan magnet, gerak elektron
disekitar inti adalah sama dengan gerak tanpa medan magnet, kecuali
untuk superposisi dari sebuah presisi elektron dengan frekuensi
sudut sebagai berikut:
=frekuensi Larmar untuk gerak presisi
=
Lintasan ElektronDari gambar diatas dapat diketahui:(2) = (x2) +
(y2)(r2) = (2) + (z2)maka (r2) = (x2) + (y2) + (z2)
Jadi nilai momen dipol magnet adalah:
Jika: N = jumlah atom per satuan volumeM = momen dipole per
volumeM =
Persamaan Langevin Untuk Diagram Dalam cgs
Persamaan Langevin Untuk Diamagnetisme Dalam mks
ParamagnetikParamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet
atomis masing-masing atom atau molekulnya tidak nol, tetapi
resultan medan magnet atomis total seluruh atom atau molekul dalam
bahan nol. Contoh: aluminium, magnesium, titanium, platina dan
fungston.Dimana contoh bahan paramagnetik tesebut merupakan bahan
yang sedikit menarik garis gaya magnet. Jika tidak ada pengaruh
medan magnet luar, bahan ini tidak memperlihatkan efek magnetik
karena momen magnetik total akibat gerak orbital dan elektron
relatif kecil. Tetapi jika diberikan pengaruh dari medan magnet
luar, maka akan timbul momen yang cenderung menyejajarkan medan
magnetik dalam dengan medan magnetik luar.Bahan paramagnetik
Suseptibilitas untuk paramagnetik ditentukan oleh : Hukum :
Curie dan Weiss.Logam Paramagnetik x > 0 1. Ferromagnetik
2. Anti Ferromagnetik
3. Ferrimagnetik
4. Canted anti Ferromagnetik
5. Helical Spin
Ferromagnetik Ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan
medan atomis besar. (halliday dan resnick, 1989).Contoh: besi,
nikel, kobalt, dan gedolenium.Dimana contoh bahan ferromagnetik
merupakan bahan yang sangat kuat menarik garis gaya magnetik, Jika
dikenai medan magnet tersebut. Walaupun medan magnet luar
dihilangkan, sifat kemagnetan bahan masih tetap ada. Sifat
kemagnetan bahan ferromagnetik akan hilang jika dipukul-pukul
ataupun dipanaskan.Suhu curie adalah memisahkan antara
ferromagnetik dengan non magnetik.
Sebuah bahan yang paramagnetik bisa berlaku sebagai
ferromagnetik apabila suhunya diturunkan sampai dengan suhu
tertentu (suhu curie). Sebuah bahan yang paramagnetik bisa berlaku
sebagai anti ferromagnetik apabila suhunya dinaikkan sampai dengan
suhu tertentu (suhu weiss).
Kurva Histerisis
Keterangan: intensitas magnet H diperbesar dari nol secara
kontin, maka harga B akan mengikuti lengkungan magnetisasi hingga
mencapai H maksimum. Kemudian jika nilai H diperkecil, maka nilai B
tidak mengkuti lengkungan magnetisasi semula, sehingga untuk nilai
H yang sama, nilai permeabilitas ada dua. Walaupun intensitas
magnet H = 0, nilai B 0 tetap ada. Untuk menghilangkan B, maka
diperlukan intensitas magnet balik (-H) titik c. Jika intensitas
magnet balik diperbesar, maka magnetisasi M dan juga B akan berubah
arah (-M dan B) dan kembali ketitik awal simetris.
GELOMBANGGelombang adalah getaran yang merambat. Jadi di setiap
titik yang dilalui gelombang terjadi getaran, dan getaran tersebut
berubah fasenya sehingga tampak sebagai getaran yang merambat.
Terkait dengan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibagi
menjadi dua kelompok yaitu:a. Gelombang transversal b. Gelombang
longitudinal.Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi
gravitasional,yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga dapat
merambat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat
menghasilkan gaya memulihkan yang lentur). Gelombang berjalan dapat
memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan
partikel dari mediumnya berpindah secara permanen tidak ada
perpindahan secara masal. Bahkan, setiap titik khusus, hanya
berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.a. Gelombang
longitudinalGelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki
arahgetaranyang sama dengan arah rambatan. Artinya arah gerakan
medium gelombang sama atau berlawanan arah dengan perambatan
gelombang.Gelombang longitudinal mekanis juga disebut sebagai
gelombang mampatan atau gelombang kompresi.
b. Gelombang transversalGelombang transversal adalah gelombang
yang arah gangguannya (arah getarannya) tegak lurus terhadap arah
merambat gelombang
Jenis Gelombang transversalAda dua jenis gelombang transversal.
Meskipun secara ilmiah tidak ada klasifikasi tetapi untuk tujuan
memahami gelombang transversal dibagi menjadi dua jenis: Gelombang
Elektromagnetik Gelombang terpolarisasi
Gelombang elektromagnetik: Keberadaan media tidak penting untuk
perambatan. Perubahan periodik terjadi pada listrik dan medan
magnet maka, hal itu disebut gelombang elektromagnetik. Dalam
vakum, gelombang E.M bergerak dengan kecepatan cahaya. Gelombang
elektromagnetik dapat terpolarisasi dan dapat transversal di alam.
Sedang tidak diperlukan medium untuk menyebarkan gelombang EM.
Gelombang elektromagnetik memiliki momentum.Contoh: Gelombang
radio, gelombang cahaya, radiasi termal, Sinar-X dll.Gelombang
terpolarisasi: Gelombang dua dimensi dapat disebut gelombang
terpolarisasi. Gelombang dua dimensi menunjukkan proses atau
fenomena polarisasi. Gelombang juga dapat linear terpolarisasi.
Jika kita menggerakkan tangan kita dalam satu garis, naik dan turun
maka kita dapat mencapai gelombang terpolarisasi. Ada juga bisa
membuat gelombang terpolarisasi melingkar.Sebagai contoh: ketika
kita menggerakkan tangan secara melingkar kita bisa mendapatkan
gelombang terpolarisasi melingkar.
Perbedaan Gelombang Transversal dan longitudinalAda banyak
perbedaan antara gelombang transversal dan longitudinal. Beberapa
dari mereka kami telah cantumkan di sini dalam poin berikut.1.
Untuk gelombang longitudinal getaran partikel dari medium berada
padaarah rambat gelombang saat berada pada gelombang transversal
partikel bergetar dalam arah tegak lurus terhadap arah perambatan
gelombang.2. Sebuah gelombang longitudinal dihasilkan dalam bentuk
rapatan dan regangan yang merupakan regangan dan rapatan dalam arah
yang sama dengan gerakan gelombang. Sementara untuk gelombang
transversal gelombang berjalan menggunakan puncak dan lembah yang
merupakan gerakan partikel ke atas dan ke bawah tegak lurus
terhadap gerak gelombang.3. Untuk gelombang longitudinal di tempat
rapatan tekanan dan kepadatan cenderung maksimum, sementara di
tempat di mana regangan terjadi, maka tekanan dan kepadatan akan
minimum.4. Dalam gas hanya gelombang longitudinal dapat merambat.5.
Gelombang longitudinal juga disebut gelombang kompresi.
Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang suara, gelombang
tsunami, gempa bumi gelombang P, suara yang ultra, getaran dalam
gas, dan osilasi pada pegas, gelombang air internal dan gelombang
dalam slinki dll.Contoh gelombang transversal adalah gelombang
cahaya, semua gelombang elektromagnetik, gelombang penonton,
gelombang magnetik, gelombang permukaan, gelombang gempa S,
gelombang ultraviolet.c. Gelombang stasionerGelombang stasioner
adalah gelombang yang amplitudonya berubah terhadap posisi.
Gelombang tersebut dapat terbentuk dari perpaduan atau superposisi
dua gelombang yang memiliki amplitudo, panjang gelombang dan
frekuensi yang sama, tetapi arahnya berlawanan.
Gambar 4. Grafis Gelombang Stasioner.Pada ilustrasi grafis
gelombang stasioner diatas, partikel-partikel yang dilalui
gelombang bergetar naik turun dengan amplitudo berbeda, bergantung
pada posisinya. Titik-titik yang mempunyai amplitudo maksimum
disebut perut (P) dan titik-titik yang mempunyai amplitudo minimum
(nol) disebut simpul (S).
Panjang Gelombang ()Panjang gelombang adalah suatu jarak dua
puncak berdekatan atau jarak dua lembah berdekatan. Atau jarak
antara dua titik yang lokasinya paling dekat yang memiliki keadaan
gerak yang sama. Panjang gelombang dalam satu gelombang () sebagai
jarak antara dua titik puncak (AE)/ dua titik lembah (GK). Panjang
gelombang terdiri dari satu puncak (OAB) dan satu lembah (BCD).
Frekuensi
f =Frekuensi gelombang (f) adalah banyaknya gelombang yang
melewati suatu titik dalam waktu satu detik atau jumlah osilasi
yang dilakukan titik-titik pada medium selama satu detik. Satuan SI
frekuensi adalah Hz.Periode Gelombang (T)
T =Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu
gelombang. Satuan SI periode gelombang adalah sekon (s)Cepat Rambat
Gelombang (v)
T =fv =Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh
satu gelombnag dalam satu periode. AtauKecepatan OsilasiKecepatan
osilasi mengukur berapa cepat perubahan simpangan titik-titik pada
medium. Untuk elombang transversal, kecepatan osilasi mengukur
berapa cepat gerakan naik dan turun simpagan (dalam arah tegak
lurus, arah gerak gelombang). Untuk gelombang longitudinal,
kecepatan osilasi mengukur berapa cepat getaran maju mundur
titik-titik dalam medium.
Kecepatan rambat gelombangkecepatan rambat gelombang mengukur
berapa cepat pola osilasi berpindah dari satu tempat ke tempat
lain. Seperti untuk gelombang di permukaan air, kecepatan rambat
gelombang mengukur berapa cepatan sebaran gelombang arah radial
keluar meninggalkan titik jatuhnya batu.Gelombang BerdiriContoh
pola gelombang berdiri.
PembiasanPembiasan gelombang (refraksi) adalah pembelokan arah
muka gelombangketika masuk dari satu medium ke medium lainnya.
Adakalanya pembiasan dan pemantulan terjadi secara bersamaan.
Ketika gelombang datang mengenai medium lain, sebagian gelombang
akan dipantulkan dan sebagian lainnya akan diteruskan atau
dibiaskan. Refraksi terjadi karena gelombang memiliki kelajuan
berbeda pada medium yang berbeda.InterferensiInterferensi gelombang
adalah perpaduan atau superposisi gelombang ketika dua gelombang
atau lebih tiba di tempat yang sama pada saat yang sama.
Interferensi dua gelombang dapat menghasilkan gelombang yang
amplitudonya saling menguatkan (interferensi maksimum) dan dapat
juga menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling melemahkan
(interferensi minimum).Induksi Magnet
Hubungan Tegangan Induksi Dengan Induktansi
Prinsip Kerja Motor ListrikF = B . I . L
Keterangan:F = Gaya (FORCE)B = Kerapatan Garis Gaya (Fluks)I =
Besar ArusL= Panjang Penghantar