Medan magnet

Medan magnet atau medan semberani dalam ilmu fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakkan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari feromagnet "permanen"). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut. Ada dua jenis sumber magnet yang menghasilkan medan magnet yakni sumber alamiah dan sumber buatan.^[1]

Artikel ini merupakan bagain dari seri
Listrik dan Magnet
Michael Faraday, bapak kelistrikan dunia dan sosok penting pada ilmu kemagnetan. Buku rujukan
Statika listrik Muatan listrik Medan listrik Insulator Konduktor Ketribolistrikan Induksi Listrik Statis Hukum Coulomb Hukum Gauss Fluks listrik / energi potensial Momen polaritas listirk
Statika magnet Hukum Ampere Medan magnet Magnetisasi Fluks magnetik Kaidah tangan kanan Kaidah tangan kiri Hukum Biot–Savart Hukum magnet Gauss Momen polaritas magnetik Gaya gerak magnet
Dinamika listrik Gaya Lorentz Hukum Faraday Hukum Lenz Persamaan Maxwell Medan magnetik listrik Radiasi magnetik listrik
Rangkaian listrik Arus listrik Potensi listirk Tegangan listrik Hambatan Hukum Ohm Hukum Kirchoff Rangkaian seri Rangkaian paralel Arus searah Arus bolak-balik Jembatan Wheatstone Daya listrik Energi listrik Gaya gerak listrik Kapasitansi Induktansi Impedansi
Ilmuwan Ampère Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Henry Hertz Joule Lenz Lorentz Maxwell Neumann Ørsted Ohm Tesla Kelvin Volta Weber Poisson Wheatstone
l b s

Arus mengalir melalui sepotong kawat membentuk suatu medan magnet (M) di sekeliling kawat. Medan tersebut terorientasi menurut aturan tangan kanan.

Hans Christian Ørsted, Der Geist in der Natur, 1854

Medan magnet merupakan medan gaya yang berada di sekitar benda magnetik atau di sekitar benda konduktor berarus. Medan magnet dapat digambarkan dengan garis-garis gaya magnet yang selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Sementara di dalam magnet, garis-garis gaya magnet memiliki arah dari kutub selatan magnet ke kutub utara magnet. Garis-garis tersebut tidak pernah saling berpotongan. Kerapatan garis-garis gaya magnet menunjukkan kekuatan medan magnet. Jika dua buah magnet dengan kutub yang berbeda didekatkan maka akan memiliki medan magnet yang besar. Sementara itu, jika dua buah magnet yang memiliki kutub sejenis didekatkan maka tidak akan terjadi garis-garis gaya magnet yang membentuk medan magnet.^[2]

Sifat

Hasil kerja Maxwell telah banyak menyatukan listrik statis dengan kemagnetan, yang menghasilkan sekumpulan empat persamaan mengenai kedua medan tersebut. Namun, berdasarkan rumus Maxwell, masih terdapat dua medan yang berbeda yang menjelaskan gejala yang berbeda. Einsteinlah yang berhasil menunjukkannya dengan relativitas khusus, bahwa medan listrik dan medan magnet adalah dua aspek dari hal yang sama (tensor tingkat 2), dan seorang pengamat bisa merasakan gaya magnet di mana seorang pengamat bergerak hanya merasakan gaya elektrostatik. Jadi, dengan menggunakan relativitas khusus, gaya magnet adalah manifestasi dari gaya elektrostatik dari muatan listrik yang bergerak, dan bisa diprakirakan dari pengetahuan tentang gaya elektrostatik dan gerakan muatan tersebut (relatif terhadap seorang pengamat).

Prinsip penggunaan

Medan magnet memiliki empat jenis prinsip yang dapat menjelaskan karakteristiknya penggunaannya. Prinsip pertama bahwa suatu medan magnet hanya menghasilkan arus listrik pada bagian tubuh dari magnet. Prinsip kedua ialah medan magnet yang dapat terpengaruh oleh arus listrik dapat menghasilkan gaya. Prinsip ini digunakan pada motor listrik. Prinsip ketiga ialah tegangan listrik dapat dihasilkan pada medan magnet yang mengalami perpindahan penghantar listrik. Prinsip ini digunakan pada generator listrik. Sedangkan prinsip keempat ialah jumlah kumparan penghantar listrik menentukan lamanya waktu yang diperlukan untuk pertukaran suatu medan magnet.^[3]

Medan magnet Bumi

Garis gaya medan magnet Bumi

Medan magnet bumi disebut juga dengan medan geomagnetik. Bumi merupakan magnet batang yang memiliki dua kutub yakni kutub Utara dan Selatan. Medan magnet bumi dihasilkan di inti luar fluida dengan proses dinamo. Sumber medan magnet di bumi berasal dari inti Bumi, kerak Bumi, serta pada bagian ionosfer dan magnetosfer.^[4]

Hukum Biot-Savart

Hukum medan magnet Biot-Savart

Hukum Biot-Savart mengungkapkan hubungan antara arus listrik yang mengalir pada suatu lintasan dengan medan magnet yang muncul di sekitar lintasan tersebut. Hukum Biot-Savart menjelaskan pengaruh medan magnet pada arus lintasan konduktor di ruang hampa terhadap kepadatan fluks magnet.^[5]

Hukum Biot-Savart memiliki persamaan untuk menghitung medan magnet seperti berikut ini.

${\displaystyle \delta \mathrm {B} ={\mu _{0} \over 4\pi }{/\delta /\sin \theta \over r^{2}}}$^[5]

${\displaystyle \delta \mathrm {B} }$ = Induksi magnet (Wb/m² atau Tesla)

${\displaystyle r}$ = jarak (m)

${\displaystyle /\delta /}$ = panjang elemen kawat berarus (m)

${\displaystyle K}$ = ${\displaystyle {\frac {\mu _{0}}{4\pi }}}$ = bilangan konstanta = 10⁻⁷ Wb A⁻¹m⁻¹

${\displaystyle \theta }$ = Sudut yang terbentuk antara arus listrik dan medan magnet

Referensi

1. Danudwj. "Magnetic Field". Blog Staff Telkom University. Diakses tanggal 2023-08-01.
2. Gianto, Kamajaya (2008). Fisika. Bandung: PT Grafindo Media Pratama. hlm. 154. ISBN 978-979-758-569-3. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
3. Aswardi dan Yanto, D. T. P. (2019). Mesin Arus Searah. Purwokerto: CV IRDH. hlm. 8–9. ISBN 978-623-7343-12-7. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
4. "An Overview of the Earth's Magnetic Field". www.geomag.bgs.ac.uk. Diakses tanggal 2021-01-28.
5. Beeteson, John Stuart (2001). Visualising Magnetic Fields: Numerical Equation Solvers in Action (dalam bahasa Inggris). Academic Press. hlm. 9–10. ISBN 978-0-12-084731-0. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)