Tahukah
kamu, menagapa jarum kompas selalu menunjuk arah utara dan selatan?
jarum kompas selalu menunjuk arah utara dan selatan disebabkan tertarik
oleh kutub selatan dan kutub utara magnet bumi. Kutub utara jarum
kompas tertarik oleh kutub selatan magnet bumi yang berada disekitar
kutub utara bumi. Sedangkan kutub selatan kompas tertarik oleh kutub
utara magnet bumi yang terdapat disekitar kutub selatan bumi.
Kutub
utara dan kutub selatan magnet bumi tidak berimpit dengan kutub utara
dan kutub selatan bumi. Hal ini menyebabkan kutub utara dan kutub
selatan magnet jarum kompas tidak menunjukkan arah utara dan selatan
geografis, sehingga membentuk sebuah sudut yang disebut Deklinasi (D).
Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara-selatan
jatum kompas terhadap arah utara-selatan geografis.
Di
daerah yang tepat diatas garis khatulistiwa, posisi jarum kompas dalam
keadaan seimbang. Namun jika kompas dibawa mendekati kutub bumi jarum
kompas akan condong keatas atau kebawah. Ketika dibawa mendekati kutub
utara bumi, kutub utara jarum kompas condong kebawah karena tertarik
oleh kutub selatan magnet bumi. Sedangakan ketika dibawa mendekati kutub
selatan bumi, kutub selatan jarum kompas condong ke bawah karena
tertarik oleh kutub utara magnet bumi. Kemiringan jarum kompas tersenut
membentuk sudut inklinasi. Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk
oleh jarum kompas terhadap permukaan bumi.
Tentang Magnet dan Sifat-sifat Kemagnetan.
Ilmu
pengetahuan memiliki dua sisi yang saling bertolak belakang. Tidak
hanya berisi pernyataan positif bahwa ilmu itu benar, namun juga
terdapat pernyataan tentang kesalahannya.
Charles Caleb Colton
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 di Magnesia, 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 arah loadstone 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 (lihat gambar. 11). 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 kebutuhandengan mengontol arus listrik pada kumparannya.
Inklinasi dan Deklinasi
menghasilkan garis-garis gaya magnet bumi yang menyimpang terhadaparah utara-selatan geografis.
2.Deklinasi dan Inklinasi
Jika kita perhatikan, kutub utara jarumkompas dalam keadaan setimbang tidak tepatmenunjuk arah utara dengan tepat. Penyimpangan jarum kompas itu terjadi karena letak kutub-kutubmagnet bumi tidak tepat berada di kutub-kutubbumi, tetapi menyimpang terhadap letak kutubbumi.Hal ini menyebabkan garis-garis gayamagnet bumi mengalami penyimpangan terhadap arah utara-selatan bumi.Akibatnya penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuksudut terhadap arah utara-selatan bumi (geografis). Sudut yang dibentukoleh kutub utara jarum kompas dengan arah utara-selatan geografisdisebut
Sudut
DEKLINASI
.Pernahkah kamu memerhatikan mengapakedudukan jarum kompas tidak mendatar ?Penyimpangan jarum kompas itu terjadi karena garis-garis gaya magnet bumi tidak sejajar denganpermukaan bumi (bidang horizontal). Akibatnya, kutubutara jarum kompas menyimpang naik atau turunterhadap permukaan bumi.
Penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuk sudutterhadap bidang datar permukaan bumi. Sudut yang dibentuk oleh kutubutara jarum kompas dengan bidang datar disebut
Sudut
INKLINASI