Membuat Elektromagnetik [PDF]

Citation preview

MEMBUAT ELEKTROMAGNETIK Musarrafa, Nurul Qisthi,St. Rahma M. Laboratorium Elektronika dan Instrumen Universitas Negeri Makassar 2017 LATAR BELAKANG Istilah magnet berasal dari kata “magnesia”. Magnesia merupakan nama sebuah daerah kecil di Asia. Dahulu, di tempat itulah orang pertama kali menemukan batu yang mampu menarik besi. Batu itu kemudian dinamakan magnet. Kini, batu itu tergolong magnet alam. Di bumi ini tentunya kita tidak asing dengan benda yang bernama magnet. Benda yang memiliki medan magnet dan dua kutub ini dapat menarik benda-benda yang mengandung unsur logam. Kita dapat menemukan magnet dimana saja, misalnya di toko mainan, toko bangunan, bahkan di bumi yang kita pijak ini terdapat sumber medan magnet yang sangat banyak. Pada magnet terdapat dua kutub, yaitu kutub utara yang selalu mengarah ke utara dan kutub selatan yang selalu mengarah ke selatan. Dan tak jarang kita juga bisa menemukan magnet di dalam alat-alat elektronik. Biasanya kita melihat magnet dalam berbagai bentuk, contohnya magnet U (sepatu kuda), magnet batang, magnet lingkaran, magnet jarum (kompas), dll. Namun sebenarnya magnet yang sering kita lihat tersebut, hampir semuanya adalah magnet buatan. Gaya magnet mampu menembus penghalang. Gaya tarik magnet masih berpengaruh terhadap benda magnetis dibalik penghalang yang tipis, namun jika magnet dihalangi dengan pengahalang yang tebal, maka pengaruh magnet bisa hilang. Dengan demikian, kekuatan gaya tarik menarik dipengaruhi oleh ketebalan yang menjadi penghalang antara magnet dan benda magnetis. Makin dekat jarak benda ke magnet, maka makin kuat gaya tarik magnet tersebut. Gaya tarik menarik ini menyebabkan magnet dari peralatan elektronika yang rumit seperti jam, telepon genggam, radio, televisi, dan lain-lain dapat berkerja. Magnet juga sangat berguna bagi manusia. Misahalnya saat kita tersesat di hutan kita dapat menggunakan kompas sebagai penunjuk jalan, dalam hal ini magnet juga ikut berperan penting. Magnet kulkas digunakan untuk menyimpan catatan di pintu kulkas. Tidak hanya itu, magnet juga sangat berguna dalam dunia kesehatan. Sejak dulu magnet sudah digunakan dalam dunia pengobatan, terutama dalam pengobatan alami (Naturopathy). Magnet sebenarnya tidak hanya berupa magnet batang, jarum, lingkaran, dll yang biasa kita lihat pada umumnya. Tetapi magnet juga bisa dibuat dengan cara sederhana dan tidak membutuhkan bahan-bahan tertentu yang rumit seperti pada pembuatan magnet buatan. Kita hanya membutuhkan bahan-bahan sederhana yang ada di sekitar kita, dan cara pembuatannya pun tak serumit magnet buatan pabrik. Karena itulah kami melakukan praktikum dengan judul membuat elektromagnetik. RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana cara membuat alat elektromagentik sederhana? 2. Bagaimana pengaruh tegangan sumber terhadap jumlah paper klip yang terambil pada alat elektromagnetik yang telah dibuat?



TUJUAN PERCOBAAN 1. Mengetahui cara membuat alat elektromagnetik sederhana. 2. Mengetahui pengaruh tegangan sumber terhadap jumlah paper clip yang terambil pada alat elektromagnetik yang dibuat. KAJIAN TEORI Kita mungkin telah mengamati magnet menarik klip kertas, paku dan benda-benda lainnya yang terbuat dari besi, seperti pada Gambar 1. Setiap magnet, baik dalam bentuk batang maupun bentuk lain, memilki dua ujung kutub, dimana efek magnetiknya paling kuat. Jika magnet diikat pada sebuah tali dan digantungkan maka akan terlihat satu kutub selalu menunjuk ke arah ke utara. Kutub magnet yang tergantung bebas yang mengarah utara geografis disebut kutub utara magnet, kutub lainnya mengarah menuju selatan dan disebut kutub utara selatan (Ramlawati dan Sitti Rahma Yunus, 2016).



Gambar 1. Sebuah magnet menarik bola-bola yang terbuat dari besi. Ketika dua magnet didekatkan satu sama lain seperti pad Gambar 2, masing-masing akan memberikan gaya kepada yang lain, gaya ini dapat berupa gaya menarik atau gaya menolak dan dapat dirasakan ketika magnet tidak bersentuhan. Jika kutub yang sejenis didekatkan maka dapat dirasakan bahwa magnet tersebut sangat susah untuk di satukan, sehingga semakin besar gaya yang diberikan untuk menyatuhkan kedua magnet maka maka kedua magnet akan memberikan gaya yang lebih besar untuk memisahkan diri. Namun jika kutub-kutub yang tidak sejenis didekatkan maka kita dapat rasakan kedua magnet tersebut memberikan gaya tarik menarik satu sama lain, sehingga kita tidak membutuhkan gaya yang besar untuk menyatuhkan kedua magnet tersebut (Ramlawati dan Sitti Rahma Yunus, 2016).



Gambar 2. Kutub berbeda dari dua magnet saling menarik; kutub sejenis saling menolak.



Elektromagnet adalah kumparan berarus listrik yang disisipi inti besi sehingga menghasilkan sebuah medan magnet yang kuat. Untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan, dapat dilakukan beberapa cara berikut ini: 1. Menyisipkan kumparan dengan inti besi yang lebih bersifat magnetik. 2. Memperbanyak lilitan kumparan. 3. Memperbesar arus listrik. Prinsip elektromagnetik digunakan untuk menarik logam yang berat dan sebagai dasar kerja dari peralatan listrik, seperti bel listrik, relai, dan pesawat telepon (Tim penyusun, 2015). Gaya yang muncul akibat adanya arus listrik pada penghantar di dalam medan magnet disebut gaya Lorenz atau gaya magnet. Besar gaya magnet ini dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu: 1. Besarnya kuat arus yang dialirkan pada kawat. 2. Kuatnya medan magnet di sekitar kawat. 3. Panjang kawat penghantar. 4. Arah garis gaya magnet terhadap arus. Prinsip gaya magnet ini menjadi inspirasi dari pembuatan alat-alat listrik seperti motor listrik, alat ukur listrik, dan kipas angin. Pada pembelajaran kali ini akan dibahas hanya dua alat, yaitu motor listrik dan alat ukur listrik (Tim penyusun, 2015). Seorang ahli bangsa Denmark yang bernama Hans Christian Oersted (1770-1851) pertama kali mengadakan penelitian untuk menentukkan adanya medan magnet di sekitar kawat berarus listrik. Kegiatan yang dilakukan dalam penelitian tersebut adalah sebagai berikut: 1. Kawat yang tidak dialiri arus listrik, magnet jarum sejajar dan segaris kawat. 2. Kawat dialiri arus listrik dari arah Utara – Selatan, kutub U magnet jarum menyimpang ke kanan. 3. Kawat dialiri arus listrik dari arah Selatan – Utara, kutub U dari magnet jarum menyimpang ke kiri terhadap arah aliran arus listrik. Yang memutar magnet adalah medan magnet. Jika diperhatikan gerakan magnet terjadi sesaat arus listrik mengalir, munculnya medan magnet ada hubungannya dengan arus listrik. Dengan gejala yang terjadi maka Oersted menyimpulkan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet (Sutejo, 2007). Penemuan Oersted menunjukkan bahwa sebuah arus listrik menggunakan sebuah gaya yang melewati medan magnet pada sebuah magnet. Oleh karena itu, sesuai dengan hukum III Newton, sebuah magnet harus menggunakan sebuah gaya,melewati medan magnetnya pada sebuah arus. Biasanya, medan magnet luar menggunakan sebuah gaya pada sebuah arus. Anggaplah sebagai contoh, satu bagian dari kawat yang panjangnya 𝑙 dimana arusnya I. ( Bagian kabel ini merupakan bagian dari rangkaian besar yang tidak ditunjukkan ). Bila kabel membentuk sebuah sudut 𝜃 dengan medan magnet B seragam, besarnya gaya magnetic 𝐹𝑚 pada kawat adalah 𝐹𝑚 = 𝐵 𝐼 𝑙 sin 𝜃



[1]



ketika medannya sejajar dengan kawat, gayanya nol karena sin 𝜃° = 0. Ketika medannya tegak lurus dengan kawat, besarnya gaya adalah



𝐹𝑚 = 𝐵 𝐼 𝑙



[2]



karena sin 90° = 1. Arah gaya magnet pada sebuah arus adalah tegak lurus baik terhadap medan magnet maupun terhadap arus; Hal itu didapat dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Dimana jari telunjuk di tangan kanan sebagai penunjuk arah arus, sementara jari tengah sebagai penunjuk arah medan. Kemudian ibu jari sebagai penunjuk arah gaya (Wiendartun, 2012). METODE PERCOBAAN Alat dan Bahan 1. Paku 2. Kabel penghubung 3. Power supply 4. Gunting 5. Voltmeter 6. Kawat kumpaeran 7. Paper klip



1 buah 4 buah 1 buah 1 buah 1 buah Secukupnya Secukupnya



Identifikasi Variabel. Variable kontrol : Jumlah lilitan kawat kumparan Variabel manipulasi : Tegangan (volt) Variable respon : Jumlah paku yang terambil



Definisi Operasional Variabel 1. Jumlah lilitan kawat kumparan adalah banyaknya lilitan pada paku. Lilitan kawat kumparan berfungsi untuk tempat mengalirnya arus listrik. Banyaknya lilitan kawat kumparan pada praktikum ini ialah sebanyak 363 lilitan. 2. Tegangan (volt). Pada praktikum ini tegangan berasal dari power supply. Tegangan dimanipulasi sebanyak tiga kali yaitu 4 v , 8 v, dan 12 v. 3. Jumlah paku yang terambil adalah banyaknya paper klip yang terambil dari paku yang telah dialiri arus listrik. Prosedur Kerja Pertama-tama alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu, kemudian paku dililitkan secara erat dengan kawat kumparan secukupnya (lebihkan beberapa cm kawat kumparan disetiap ujung kiri dan kanan pada paku) . Lalu power supply dinyalakan dan tegangan dari power supply diukur menggunakan voltmeter hingga diperoleh besar tegangan ialah 4 volt. Kemudian setelah tegangan 4 volt diperoleh sambungan kabel dari power supply ke voltmeter diputuskan, kabel tersebut kemudian dialihkan pada paku yang telah dililitkan kawar kumparan (power supply-paku) lalu paku yang telah dialiri arus listrik tersebut kemudian didekatkan pada beberapa paper klip. Tunggu hingga beberapa detik hingga paku telah dirasa mengambil paper klip sesuai kemampuan dari paku tersebut. Ulangi kegiatan tersebut dengan mengubah besar/nilai tegangannya sebanyak dua kali (8 v,dan 12 v). Hasil yang diperoleh kemudian dicatat. HASIL PENGAMATAN DAN GRAFIK DATA Hasil Pengamatan



Jumlah lilitan = 363 Tabel 1. Hubungan antara tegangan dengan jumlah paku yang terambil. Volt (v) Jumlah paku yang terambil 4 6 8 12 12 15



Grafik Data 16



15 14 13



y = 1,125x + 2 R² = 0,964



Jumlah paper klip yang terambil



12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



4.5



5



5.5



6



6.5



7



7.5



8



8.5



9



9.5



volt (v)



Grafik 1. Hubungan antara tegangan dengan jumlah paper klip yang terambil.



10 10.5 11 11.5 12 12.5



PEMBAHASAN Telah dilakukan praktikum berjudul membuat elektromagnetik. Pada praktikum ini mempunyai dua tujuan yaitu yang pertama mahasiswa diharapakan dapat mengetahui cara membuat alat elektromagnet sederhana dan yang kedua ialah mahasiswa diharapkan dapat mengetahui pengaruh tegangan terhadap jumlah paper klip yang terambil pada alat elektromagnetik yang telah dibuat. Pada praktikum ini, kami melakukan satu kegiatan yaitu meliat hubungan antara tegangan dengan jumlah paper klip yang terambil pada alat elektromagnetik yang telah kami buat. Pada praktikum ini, kami memanipulasi besar atau nilai tegangan sebanyak 3 kali yaitu sebesar 4 volt, 8 volt, dan 12 volt. Hasil pengamatan yang diperoleh ialah pada tegangan sebesar 4 volt, jumlah paper klip yang terambil ialah sebanyak 6 buah,. Sedangkan pada tegangan 8 volt, jumlah paper klip yang terambil ialah sebanuak 12 buah. Dan pada tegangan 12 volt, jumlah paper klip yang terambil ialah 15 buah. Hasil pengamatan yang kami peroleh, sesuai dengan terori, dimana pada terori berkata bahwa semakin kuat magnet yang digunakan maka semakin besar pula tegangan induksinya. KESIMPULAN 1. Cara membuat alat elektromagnetik yang sederhana yaitu dengan cara melilitkan kawat kumparan pada paku atau bahan yang lainnya (bahan logam) kemudian paku atau bahan lainnya tersebut dialiri arus listrik. 2. Pengaruh tegangan dengan jumlah paper klip yang terambil ialah berbanding lurus. Artinya semakin besar tegangan yang digunakan maka semakin banyak pula paper klip yang terambil. DAFTAR PUSTAKA Ramlawati dan Sitti Rahma Yunus. 2016. Listrik dan Kemagnetan. Jurusan Fisika: Univeristas Riau Pekanbaru Sutejo. 2007. Fisika 3. Balai Pustaka: Jakarta Tim penyusun. 2015. Medan Magnet Disekitar Arus Listrik dan Percobaan Oersted. http://www.bukupedia.net/2015/11/medan-magnet-disekitar-arus-listrik-dan-Percobaanoersted.html. diakses tanggal 19 Mei 2017 pukul 19.34 Wiendartun. 2012. Kemagnetan. Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA: UPI Bandung