Apa Itu Magnetisme? Belajar Medan Magnet & Gaya Magnetik

Magnetisme adalah salah satu aspek dari gaya elektromagnetik gabungan. Hal ini mengacu pada fenomena fisik yang timbul dari gaya yang disebabkan oleh magnet, objek yang menghasilkan bidang yang menarik atau menolak objek lain.

Sebuah medan magnet memberikan gaya pada partikel di lapangan karena gaya Lorentz, menurut situs Web HyperPhysics Georgia State University. Gerakan partikel bermuatan listrik menimbulkan magnet. Gaya yang bekerja pada partikel bermuatan listrik dalam medan magnet tergantung pada besarnya muatan, kecepatan partikel, dan kekuatan medan magnet.

Semua material mengalami magnet, sebagian lebih kuat dari yang lain. Magnet permanen, terbuat dari bahan seperti besi, mengalami efek paling kuat, yang dikenal sebagai feromagnetisme. Dengan pengecualian langka, ini adalah satu-satunya bentuk magnet yang cukup kuat untuk dirasakan oleh orang.

Daya Tarik Yang Berlawanan

Medan magnet dihasilkan dengan memutar muatan listrik, menurut HyperPhysics. Semua elektron memiliki properti momentum sudut, atau berputar. Sebagian besar elektron cenderung membentuk pasangan di mana salah satunya adalah "berputar" dan yang lainnya adalah "berputar ke bawah," sesuai dengan Prinsip Pengecualian Pauli, yang menyatakan bahwa dua elektron tidak dapat menempati keadaan energi yang sama pada saat yang sama. Dalam hal ini, medan magnetnya berlawanan arah, jadi mereka saling membatalkan. Namun, beberapa atom mengandung satu atau lebih elektron tak berpasangan yang berputar dapat menghasilkan medan magnet terarah. Arah putaran mereka menentukan arah medan magnet, menurut Pusat Sumber Daya Non-Destructive Testing (NDT). Ketika sebagian besar elektron tidak berpasangan disejajarkan dengan spin mereka ke arah yang sama, mereka bergabung untuk menghasilkan medan magnet yang cukup kuat untuk dirasakan pada skala makroskopik.

Sumber medan magnet dipolar, memiliki kutub magnet utara dan selatan. Kutub berlawanan (U dan S) menarik, dan seperti kutub (U dan U, atau S dan S) mengusir, menurut Joseph Becker dari San Jose State University. Hal ini menciptakan bidang toroidal, atau berbentuk donat, karena arah bidang menyebar keluar dari kutub utara dan masuk melalui kutub selatan.

Bumi itu sendiri adalah magnet raksasa. Planet ini mendapatkan medan magnetnya dari arus listrik yang bersirkulasi di dalam inti logam cair, menurut HyperPhysics. Sebuah kompas menunjuk ke utara karena jarum magnet kecil di dalamnya digantung sehingga dapat berputar bebas di dalam casingnya untuk menyejajarkan dirinya dengan medan magnet planet. Paradoksnya, apa yang kita sebut Kutub Utara Magnetis sebenarnya adalah kutub magnet selatan karena ia menarik kutub magnet utara dari jarum kompas.

Ferromagnetisme

Jika penyelarasan elektron tidak berpasangan berlangsung tanpa penerapan medan magnet eksternal atau arus listrik, itu menghasilkan magnet permanen. Magnet permanen adalah hasil ferromagnetisme. Awalan "ferro" mengacu pada besi karena magnet permanen pertama kali diamati dalam bentuk bijih besi alami yang disebut magnetit, Fe3O4. Potongan-potongan magnetit dapat ditemukan tersebar di atau dekat permukaan bumi, dan kadang-kadang, salah satu akan termagnetisasi. Magnet-magnet yang terjadi secara alami ini disebut lodestones. "Kami masih tidak yakin dengan asal mereka, tetapi kebanyakan ilmuwan percaya bahwa batu magnet adalah magnetit yang telah terkena petir," menurut University of Arizona.

Orang-orang segera mengetahui bahwa mereka dapat menarik jarum besi dengan membelainya menggunakan batu magnet, menyebabkan mayoritas elektron yang tidak berpasangan di jarum untuk berbaris dalam satu arah. Menurut NASA, sekitar 1 Desember 1000, orang Cina menemukan bahwa magnet yang mengambang di semangkuk air selalu berbaris di arah utara-selatan. Kompas magnetik menjadi bantuan yang luar biasa untuk navigasi, terutama pada siang dan malam ketika bintang-bintang disembunyikan oleh awan.

Logam lain selain besi telah ditemukan memiliki sifat feromagnetik. Termasuk nikel, kobalt, dan beberapa logam tanah langka seperti samarium atau neodymium yang digunakan untuk membuat magnet permanen super kuat.

Bentuk Lain Dari Magnet

Magnetisme mengambil banyak bentuk lain, tetapi pengecualian untuk feromagnetisme, mereka biasanya terlalu lemah untuk diamati kecuali oleh instrumen laboratorium yang sensitif atau pada suhu yang sangat rendah. Diamagnetisme pertama kali ditemukan pada 1778 oleh Anton Brugnams, yang menggunakan magnet permanen dalam pencariannya untuk bahan yang mengandung besi. Menurut Gerald Küstler, seorang peneliti dan penemu Jerman independen yang dipublikasikan secara luas, dalam makalahnya, “Levitation Diamagnetic - Historical Milestones”, diterbitkan dalam Jurnal Ilmu Teknik Rumania, Brugnams mengamati, “Hanya bismut berwarna gelap dan hampir ungu yang ditampilkan. Fenomena khusus dalam penelitian ini, karena ketika saya meletakkannya di atas selembar kertas bundar yang mengambang di atas air, kertas itu ditolak oleh kedua kutub magnet. ”

Bismuth telah bertekad untuk memiliki diamagnetisme terkuat dari semua elemen, tetapi seperti yang ditemukan Michael Faraday pada tahun 1845, itu adalah milik semua materi yang harus ditolak oleh medan magnet.

Diamagnetisme disebabkan oleh gerakan orbital elektron menciptakan loop arus kecil, yang menghasilkan medan magnet yang lemah, menurut HyperPhysics. Ketika medan magnet eksternal diterapkan ke material, loop saat ini cenderung sejajar sedemikian rupa untuk menentang bidang terapan. Hal ini menyebabkan semua material harus ditolak oleh magnet permanen. Namun, gaya yang dihasilkan biasanya terlalu lemah untuk terlihat, walaupun ada beberapa pengecualian.

Karbon pirolitik, suatu zat yang mirip dengan grafit, menunjukkan diamagnetisme yang lebih kuat daripada bismuth, meskipun hanya sepanjang satu sumbu, dan sebenarnya dapat diangkat di atas magnet bumi langka super kuat. Bahan superkonduktor tertentu menunjukkan diamagnetisme yang lebih kuat di bawah suhu kritis mereka dan magnet tanah jarang dapat diangkat di atas mereka. (Secara teori, karena penolakan mereka, seseorang dapat diangkat di atas yang lain.)

Paramagnetisme terjadi ketika material menjadi magnet sementara ketika ditempatkan di medan magnet dan kembali ke keadaan nonmagnetik segera setelah bidang eksternal dihapus. Ketika medan magnet diterapkan, beberapa elektron yang tidak berpasangan berputar menyesuaikan diri dengan medan dan membanjiri kekuatan berlawanan yang dihasilkan oleh diamagnetisme. Namun, efeknya hanya terlihat pada suhu yang sangat rendah, hal tersebut menurut Daniel Marsh, seorang profesor fisika di Missouri Southern State University.

Bentuk lain yang lebih kompleks, termasuk antiferromagnetisme, dimana medan magnet atom atau molekul sejajar satu sama lain, dan perilaku kaca spin, yang melibatkan interaksi feromagnetik dan antiferromagnetik. Selain itu, ferrimagnetisme dapat dianggap sebagai kombinasi antara ferromagnetisme dan antiferromagnetisme karena banyak kesamaan yang tersebar di antara mereka, tetapi masih memiliki keunikan tersendiri, menurut University of California, Davis.

Elektromagnetisme

Ketika kawat dipindahkan dalam medan magnet, medan menginduksi arus dalam kawat. Sebaliknya, medan magnet dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak. Ini sesuai dengan Hukum Induksi Faraday, yang merupakan dasar untuk elektromagnet, motor listrik dan generator. Sebuah muatan bergerak dalam garis lurus, seperti melalui kawat lurus, menghasilkan medan magnet yang berputar mengelilingi kawat. Ketika kawat itu dibentuk menjadi lingkaran, bidang itu menjadi bentuk donat, atau torus. Menurut Magnetic Recording Handbook (Springer, 1998) oleh Marvin Cameras, medan magnet ini dapat sangat ditingkatkan dengan menempatkan inti logam feromagnetik di dalam kumparan.

Dalam beberapa aplikasi, arus searah digunakan untuk menghasilkan medan konstan dalam satu arah yang dapat dinyalakan dan dimatikan dengan arus. Bidang ini kemudian dapat membelokkan tuas besi yang dapat digerakkan sehingga menyebabkan bunyi klik. Ini adalah dasar untuk telegraf, yang ditemukan pada tahun 1830 oleh Samuel F. B. Morse, yang memungkinkan komunikasi jarak jauh melalui kabel menggunakan kode biner berdasarkan pulsa berdurasi panjang dan pendek. Pulsa-pulsa itu dikirim oleh operator terampil yang dengan cepat akan menghidupkan dan mematikan arus menggunakan saklar atau tombol momen-kontak pegas. Operator lain di ujung penerima akan menerjemahkan klik yang dapat didengar kembali menjadi huruf dan kata-kata.

Sebuah kumparan di sekitar magnet juga dapat dibuat untuk bergerak dalam pola berbagai frekuensi dan amplitudo untuk menginduksi arus dalam sebuah kumparan. Ini adalah dasar untuk sejumlah perangkat, terutama mikrofon. Suara menyebabkan diafragma bergerak keluar dengan berbagai tekanan gelombang. Jika diafragma terhubung ke kumparan magnet bergerak di sekitar inti magnet, maka akan menghasilkan arus yang bervariasi yang analog dengan gelombang suara insiden. Sinyal listrik ini kemudian dapat diperkuat, direkam atau dikirim sesuai keinginan. Magnet langka-magnet super-kuat yang kecil sekarang digunakan untuk membuat mikrofon miniatur untuk ponsel, Marsh mengatakan pada Live Science.

Ketika sinyal listrik termodulasi dan diterapkan pada sebuah kumparan, ia menghasilkan medan magnet berosilasi, yang menyebabkan kumparan bergerak masuk dan keluar melalui inti magnetik dalam pola yang sama. Kumparan ini kemudian ditempelkan ke cone pembicara yang dapat dipindahkan sehingga dapat mereproduksi gelombang suara yang dapat didengar di udara. Aplikasi praktis pertama untuk mikrofon dan speaker adalah telepon, dipatenkan oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1876. Meskipun teknologi ini telah diperbaiki dan disempurnakan, ini masih menjadi dasar untuk merekam dan mereproduksi suara.

Aplikasi elektromagnet hampir tak terhitung jumlahnya. Hukum Induksi Faraday membentuk dasar bagi banyak aspek masyarakat modern kita termasuk tidak hanya motor listrik dan generator, tetapi juga elektromagnet dari semua ukuran. Prinsip yang sama yang digunakan oleh crane raksasa untuk mengangkat mobil-mobil sampah di tempat sampah juga digunakan untuk menyelaraskan partikel-partikel magnetik mikroskopis pada hard disk komputer untuk menyimpan data biner, dan aplikasi-aplikasi baru sedang dikembangkan setiap hari.

Paham? kalo nggak berarti kita sama ^^

Share this post