Manfaat Magnet Dalam Bidang Teknologi
Manfaat Magnet Dalam Bidang Teknologi
Magnet buatan terutama yang dibuat dengan cara menerapkan arus listrik, banyak digunakan pada berbagai alat antara lain berupa kompas, alat listrik, motor listrik, telepon, dan telegraf. Kita dapat membuat kompas sederhana. Misalnya, dengan meletakkan magnet jarum yang kecil pada sebatang kayu di dalam mangkuk yang berisi air. Magnet akan berputar bebas untuk mengarah ke posisi utara-selatan.
Bagaimana kompas bekerja dalam menentukan arah ? Bumi merupakan magnet yang besar, sehingga medan magnetnya bekerja hingga ke luar Bumi. Hal ini menjadikan acuan penggunaan kompas dalam penunjukkan arah. Walapun kapal laut berada di lautan yang luas kompas dapat menunjukkan arah yang tepat, karena kompas berinteraksi dengan kutub utara dan selatan dari magnet Bumi sehingga tidak akan berubah, begitu pula arah dapat ditentukan oleh pesawat terbang di udara.
A. Manfaat Elektromagnet Dalam Teknologi
 |
| Kompas |
Di sekeliling kawat penghantar yang berarus listrik terdapat medan magnet. Magnet pun dapat ditimbulkan dengan adanya arus listrik. Hal ini membuat beberapa alat dapat bekerja dengan menggunakan listrik sebagai sumbernya untuk membuat sebuah magnet bekerja. Arah medan magnet bergantung pada arah arus listrik.
Kuat medan magnet di sekitar kawat bergantung pada kuat arus listrik dan jarak suatu titik terhadap kawat. Medan magnet di sekitar kawat penghantar lurus yang dilalui arus listrik berbentuk lingkaran dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.
“Bila ibu jari tangan kanan menunjukkan arah arus, maka arah garis gaya magnet sama dengan arah jari yang digenggamkan.”
Elektromagnet mempunyai sifat kemagnetannya makin kuat bila lilitan semakin banyak dan arus listrik makin besar. Kemagnetannya hilang sama sekali bila arus diputus. Kekuatan magnetnya dapat diubah dengan mengubah kuat arus dan kutub-kutub elektromagnet dapat dibalik. Elektromagnet yang kuat digunakan untuk mengangkat benda yang terbuat dari besi, seperti rel kereta api, mobil, dan mesin. Benda-benda tersebut ditarik oleh elektromagnet dengan kuat dan tidak akan terlepas sebelum arus diputus. Selain untuk mengangkat benda yang terbuat dari besi, elektromagnet banyak digunakan dalam alat-alat listrik. Contoh : bel listrik, telepon dan telegraf.
Bel listrik memiliki bagian terpenting berupa alat pemutus arus. Bila arus dari baterai A melalui lilitan kawat yang mengelilingi elektromagnet B, maka jangkar besi lunak C akan tertarik. Gaya pegas melekatkan jangkar di D. Oleh karena jangkar tertarik, kontak antara jangkar dan sekrup S terputus. Inti besi lunak kehilangan sifat kemagnetannya sehingga jangkar menjauh kembali. Kemudian hubungan seperti semula kembali terjadi. Inti besi lunak bersifat magnet lagi, jangkar tertarik olehnya dan seterusnya sehingga jangkar melakukan gerakan bolak balik yang cepat.
Gerakan bolak balik ini diteruskan kepada sebuah pemukul untuk membunyikan bel. Pesawat telepon terdiri dari pesawat pengirim yang disebut mikrofon dan sebuah pesawat penerima yang disebut telepon. Di dalam mikrofon (M) terdapat sebuah pelat tipis (diafragma) yang dapat bergetar. Di belakang diafragma terdapat serbuk arang. Kawat penghubung mikrofon dilekatkan pada diafragma dan serbuk arang.
Saat suara masuk melalui mikrofon, diafragma akan bergetar dan menyebabkan ruangan di belakangnya membesar dan mengecil secara bergantian. Perubahan ruang tersebut menyebabkan kerapatan serbuk arang berubah-ubah, sehingga hambatannya pun berubah-ubah. Perubahan hambatan ini yang digunakan mikrofon dalam bekerja.
Di dalam telepon (T) terdapat magnet permanen dengan sejumlah lilitan kawat kecil. Pada jarak 1 mm dari kutub magnet terdapat sebuah yang ditarik oleh magnet permanen sehingga kedukannya cekung. Saat terjadi perubahan gaya magnet, penarikan terhadap diafragma berubah-ubah dan menyebabkan perubahan kuat arus.
Perubahan kuat arus ini diperkuat dengan kumparan induksi sehingga gaya tarik magnet permanen dalam telepon berubah. Jadi, getaran diafragma mikrofon sama dengan getaran diafragma telepon sehingga terdengar suara yang sama dengan suara yang diucapkan pada mikrofon.
Perubahan kuat arus ini diperkuat dengan kumparan induksi sehingga gaya tarik magnet permanen dalam telepon berubah. Jadi, getaran diafragma mikrofon sama dengan getaran diafragma telepon sehingga terdengar suara yang sama dengan suara yang diucapkan pada mikrofon.
Pada pesawat telegraf terdapat pemancar A dan alat penerima B yang semuanya menggunakan elektromagnet. Ketika kunci Morse A ditekan ke bawah, terjadi suatu rangkaian tertutup melalui kunci kontak alat penerima B. Oleh karena itu, angker di B ditarik oleh elektromagnet dan sebuah roda kecil R yang dicelupkan dalam tinta menekan pita kertas yang bergerak secara beraturan. Bila kunci Morse ditekan sebentar saja maka dihasilkan sebuah titik. Tetapi, bila kunci Morse ditekan lama dihasilkan sebuah garis sehingga berita-berita dapat disampaikan dengan berbagai macam tanda Morse.
B. Manfaat Gaya Lorentz Dalam Teknologi
 |
| Kaidah Tangan Kanan |
Bagaimana bila suatu kawat penghantar yang sedang dialiri listrik berada dalam medan magnet ? Jika kawat berarus berada dalam medan magnet maka kawat tersebut akan mendapatkan gaya yang dinamakan gaya lorentz. Besarnya gaya lorentz berbanding lurus dengan medan magnet, kuat arus listrik, dan panjang kawat pengantar.
Secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan berikut :
Bila pada kaidah tangan kanan dimana ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I), empat jari menunjukkan medan magnet (B), maka arah gaya Lorentz (F) adalah tegak lurus ke atas telapak tangan kanan kita.
FL = B I L
Keterangan :
FL = gaya lorentz (newton = N)
B = medan magnet (Tesla = T)
I = arah arus listrik.
L = Panjang kawat penghantar (m)
Sehingga jika kawat penghantar berbentuk bujur sangkar ABCD, ketika arus berada pada AB maka arah gaya menuju bawah, sedangkan pada kawat penghantar CD maka arah gaya Lorentz ke atas. Hal ini akan membuat kawat penghantar AB bergerak ke arah bawah sedangkan CD ke arah atas sehingga kawat penghantar bergerak berputar. Pengaruh gaya lorentz pada perputaran kawat penghantar menjadi landasan kerja beberapa alat diantaranya motor listrik dan Galvanometer.
 |
| Arah Gaya Lorentz |
Motor listrik adalah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Motor listrik bekerja dengan memanfaatkan adanya perputaran kumparan berarus listrik di sekitar medan magnet. Perhatikan disamping (b) Misalkan arah garis gaya magnet dari U ke S (dari kiri ke kanan).
Arah arus ditunjukkan dengan tanda panah, maka sesuai kaidah tangan kanan maka kawat AB akan bergerak ke bawah, sedangkan kawat CD bergerak ke atas. Setelah itu kumparan berhenti berputar. Supaya kumparan dapat berputar terus maka digunakan komutator.
Komutator terdiri dari dua keping tembaga berbentuk setengah lingkaran. Disekat satu sama lain. Komutator berguna untuk mengubah arah arus dalam kumparan bila telah melintasi daerah netral. Yang dimaksud dengan daerah netral adalah daerah dimana kutub kumparan tepat berhadapan dengan kutub magnet.
Komutator terdiri dari dua keping tembaga berbentuk setengah lingkaran. Disekat satu sama lain. Komutator berguna untuk mengubah arah arus dalam kumparan bila telah melintasi daerah netral. Yang dimaksud dengan daerah netral adalah daerah dimana kutub kumparan tepat berhadapan dengan kutub magnet.
Pada motor listrik yang lebih kuat, kumparan yang digunakan lebih banyak lagi. Demikian pula gelang-gelang belahnya. Kumparan-kumparan terletak dalam alur-alur silinder besi yang berfungsi sebagai angker atau jangkar. Ujung tiap kumparan berakhir pada komutator. Kumparan yang berputar harus dilekatkan sedemikian rupa.
Bila salah satu sisi kawat berada di depan kutub utara, sisi kawat yang lain berada di depan kutub selatan. Semua kumparan diatur sedemikian rupa sehingga terjadi suatu rangkaian tertutup. Jalur-jalur tembaga yang disekat satu sama lain disebut lamel dan seluruhnya membentuk sebuah kolektor. Sikat-sikatnya terbuat dari karbon.
Galvanometer adalah suatu jenis alat ukur listrik yang mempunyai kumparan yang dapat berputar. Kumparan kawat ini mempunyai inti besi lunak. Kumparan diletakkan di antara kutub-kutub magnet ladam yang kuat.
Bila pada kumparan tersebut dialirkan arus, maka kumparan akan berputar. Kumparan tidak dapat berputar terus karena ditahan oleh pegas spiral. Berputarnya kumparan akan menggerakkan jarum penunjuk.
Besarnya putaran jarum penunjuk bergantung pada kuat arus. Makin besar kuat arus makin besar putarannya. Dengan demikian, sudut putaran dapat digunakan sebagai ukuran kuat arus. Itulah prinsip dasar pembuatan amperemeter maupun voltmeter.
Demikianlah Materi Manfaat Magnet Dalam Bidang Teknologi, selamat belajar.
