Pertanyaan yang menarik untuk diajukan yaitu: apa jadinya dunia jika kita tidak punya elektromagnet?
Meskipun magnet sendiri – dan medan magnet pada umumnya – adalah fenomena yang terjadi secara alami, tidak demikian dengan elektromagnet. Elektromagnet harus diciptakan. Dan, karena elektromagnet ini menggabungkan arus listrik dengan material magnetik, elektromagnet hadir di kehidupan kita relatif terlambat dalam sejarah.
Elektromagnet adalah sebagian dari magnet terkuat yang kita miliki. Karena itu, mereka menjadi sangat penting dalam industry, teknologi, dan berbagai macam benda sehari-hari yang kita miliki di rumah.
Dan juga, belajar tentang elektromagnet bukan hanya soal teori yang tidak relevan dan liar. Justru, elektromagnet sangatlah berguna – dan bisa melakukan hal-hal yang hanya bisa dilakukan oleh elektromagnet. Belum lagi fakta bahwa ilmu elektromagnet sendiri cukup menarik.
Jadi, kembali ke pertanyaan: di manakah kita sekarang tanpa kekuatan elektromagnet? Jawaban sejujurnya, sama sekali tidak di mana-mana. Kita tidak akan memiliki generator – dan tidak ada kemungkinan penyimpanan daya dan transmisi daya – misalnya.
Tetapi, kita akan kembali ke pertanyaan itu nanti. Mari kita intip teori tentang elektromagnet.
Mencari s1 tutor fisika dan matematika? Temukan sekarang di Superprof.
Apa Itu Magnetisme?
Ilmu tentang elektromagnetisme berdasar pada objek magnet dan semua fenomena yang terkait: kutub magnetik, gaya magnetik, dan partikel bermuatan yang menghidupkan semua ini pada level subatomik.
Tapi apakah Anda ingat apa itu tepatnya magnetisme? Kita akan membahasnya secara rinci di artikel, Apa itu Magnetisme?, namun sedikit rekapan di sini akan membantu.
Magnetisme bekerja karena elektron tak berpasangan. Meskipun elektron adalah partikel yang manyusun bagian atom, kebanyakan material memiliki pasangan elektron dengan muatan berlawanan. Muatan-muatan ini dikenal sebagai ‘spin’ dan secara konvensional dikenal sebagai ‘muatan positif’ dan ‘negatif’.
Ketika elektron dipasangkan, momen magnetik masing-masing elektron dinetralkan – yang artinya elektron tersebut tidak memiliki gaya magnetik.
Namun, ketika elektron tidak dipasangkan, elektron tersebut tidak dinetralkan – dan dalam material magnetik yang tepat, secara ilmiah dikenal sebagai material feromagnetik, semua elektron ini dapat menunjuk secara spontan ke arah yang sama dan memberi sifat magnetis yang tepat pada material.
Feromagnetisme ini ditemukan pada bahan-bahan seperti besi dan nikel.
Apa Itu Elektromagnetik?
Elektromagnetik adalah salah satu konsep paling penting dalam fisika modern, yang mempelajari hubungan antara medan listrik dan medan magnet. Fenomena ini memberikan penjelasan tentang bagaimana arus listrik bisa menghasilkan medan magnet, serta bagaimana medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. elektromagnetik artinya menggabungkan dua elemen fundamental yang saling berkaitan: listrik dan magnetisme. Penemuan ilmiah besar ini diawali oleh para ilmuwan terkenal seperti André-Marie Ampère, Michael Faraday, dan Hans Christian Ørsted, yang menemukan bahwa magnetisme tidak hanya berasal dari benda-benda magnetis alami, tetapi juga bisa dihasilkan dari aliran listrik.
Seperti yang ditemukan oleh Ampère, pembuatan magnet dengan cara mengaliri listrik disebut dengan cara elektromagnetik. Dalam proses ini, magnet yang dibuat menggunakan arus listrik disebut dengan elektromagnet. Aliran arus listrik melalui kawat dapat menghasilkan medan magnet, dan fenomena ini membuka pintu bagi banyak inovasi dalam teknologi modern, seperti motor listrik, generator, relai, hingga alat berat yang mengangkat material logam.
Sejarah Penemuan Elektromagnetik
Sejarah penemuan elektromagnetik tidak lepas dari pengamatan Ampère, yang menyadari bahwa kawat penghantar dengan arus listrik yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet. Ampère menemukan bahwa dua kawat yang dialiri arus listrik dengan arah yang berlawanan akan saling menarik, membuktikan bahwa aliran arus listrik menciptakan medan magnet yang dapat berinteraksi dengan medan magnet lain. Penemuan ini sangat revolusioner pada zamannya, karena sebelumnya magnetisme hanya dikenal sebagai sifat yang dimiliki oleh material tertentu seperti magnetit, tanpa ada hubungannya dengan arus listrik.
Penemuan ini kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Faraday, yang menunjukkan bahwa medan magnet dapat menghasilkan arus listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Inovasi ini membuka jalan bagi pengembangan generator listrik, yang hingga saat ini menjadi salah satu sumber utama pembangkit listrik di seluruh dunia. Pada akhirnya, karya Ørsted mengukuhkan pemahaman bahwa magnetisme dan listrik adalah dua fenomena yang saling berkaitan, memberikan fondasi bagi teori elektromagnetik modern.
Cari tahu tentang magnetisme dan elektromagnetisme di sini!
Bagaimana Elektromagnetik Bekerja?
Pada dasarnya, elektromagnetik terjadi ketika arus listrik mengalir melalui kawat penghantar, menciptakan medan magnet di sekitarnya. Aliran elektron dalam kawat adalah penyebab utama terbentuknya medan magnet ini. Biasanya, dalam magnet permanen, elektron-elektron dalam material tersusun dengan arah yang tetap sehingga menghasilkan medan magnet yang terus-menerus. Namun, dalam kasus elektromagnetik, aliran elektron yang dihasilkan oleh arus listrik bergerak sepanjang kawat, menciptakan medan magnet yang bisa dikendalikan. Ini memungkinkan kita untuk membuat magnet dengan cara dialiri listrik dinamakan elektromagnetik.
Hal yang menarik dari listrik magnet adalah medan magnet yang dihasilkan bisa dihidupkan atau dimatikan sesuai dengan aliran arus listrik. Ketika arus listrik mengalir, kawat tersebut menjadi magnet dan ketika arus listrik dihentikan, medan magnet pun hilang. Elektromagnetik merupakan magnet yang dibuat dengan cara yang berbeda dari magnet permanen, di mana sifat magnetismenya tidak bersifat tetap dan bisa dikendalikan.
Perbedaan Elektromagnet dan Magnet Permanen
Meskipun elektromagnet dan magnet permanen memiliki fungsi yang serupa, yaitu keduanya dapat menarik benda-benda logam dan memiliki kutub utara serta kutub selatan, ada perbedaan mendasar antara keduanya. Pada magnet permanen, medan magnet terbentuk secara alami dan terus-menerus ada. Ini terjadi karena elektron dalam material tersusun rapi dan tetap, menghasilkan medan magnet yang konstan. Sedangkan pada elektromagnet, medan magnet hanya ada ketika arus listrik dialirkan melalui kawat penghantar. Begitu arus listrik diputus, medan magnet pun hilang.
Keunggulan utama elektromagnet dibandingkan magnet permanen adalah kekuatannya yang jauh lebih besar dan kemampuannya untuk dikendalikan. Medan magnet elektromagnet bisa dihidupkan atau dimatikan sesuai kebutuhan, membuatnya sangat berguna dalam aplikasi-aplikasi teknologi seperti motor listrik, generator, alat berat di industri, hingga perangkat elektronik sehari-hari seperti speaker dan mikrofon. Karena sifat fleksibilitasnya ini, elektromagnetik merupakan magnet yang dibuat dengan cara yang lebih dinamis dan serbaguna.
Struktur Elektromagnet dan Pengaruhnya
Struktur dasar elektromagnet terdiri dari lilitan kawat tembaga yang dililitkan di sekitar inti besi atau baja. Tembaga digunakan karena sifat konduktivitasnya yang sangat baik, sementara besi atau baja digunakan sebagai inti karena sifatnya yang mudah termagnetisasi. Ketika arus listrik dialirkan melalui lilitan kawat, elektron-elektron bergerak melalui kawat dan menciptakan medan magnet yang mempengaruhi inti logam di dalamnya. Inti besi ini memperkuat medan magnet yang dihasilkan, sehingga elektromagnet bisa memiliki medan magnet yang jauh lebih kuat dibandingkan magnet permanen biasa.
Tanpa inti logam, lilitan kawat tetap bisa menghasilkan medan magnet, tetapi medan magnet yang dihasilkan jauh lebih lemah. Inti logam memperkuat medan magnet karena atom-atom dalam besi atau baja mudah selaras dengan medan magnet yang dihasilkan oleh aliran arus listrik. Dengan demikian, medan magnet yang dihasilkan menjadi ratusan kali lebih kuat. Oleh karena itu, penggunaan inti logam atau ‘inti magnetik’ sangat penting dalam pembuatan magnet dengan cara mengaliri listrik disebut dengan cara elektromagnetik.
Cara Membuat Elektromagnet
Elektromagnet dibuat dengan cara yang cukup sederhana namun sangat efektif. Dalam proses ini, kawat penghantar dililitkan di sekitar inti logam, biasanya besi atau baja. Ketika arus listrik dialirkan melalui kawat, medan magnet terbentuk di sekitar inti logam, menjadikannya magnet sementara. Semakin banyak lilitan kawat yang digunakan, semakin kuat medan magnet yang dihasilkan. Selain itu, kekuatan arus listrik yang mengalir juga berperan penting dalam menentukan kekuatan medan magnet.
Secara sederhana, elektromagnetik dibuat dengan cara melilitkan kawat pada inti logam dan mengaliri arus listrik. Ketika arus mengalir, elektron-elektron dalam kawat bergerak, menciptakan medan magnet yang mempengaruhi inti logam tersebut, sehingga besi atau baja menjadi magnet. Namun, ketika arus listrik diputus, medan magnet menghilang dan inti logam tersebut kembali ke kondisi semula, tidak lagi bersifat magnetis.
Untuk Apa Kita Menggunakan Elektromagnet?
Jadi, mari kembali ke pertanyaan itu, apa jadinya dunia saat ini jika kita tidak punya elektromagnet? Sungguh pertanyaan yang menarik – dan mungkin kita bisa menyusunnya lebih baik menjadi benda apa saja yang tidak kita miliki jika kita tidak punya elektromagnet?
Jawabannya mungkin cukup panjang. Tapi kita bisa menjawab pertanyaan ini dengan mengacu pada beberapa teknologi paling kuat dan ada di mana-mana yang menggunakan elektromagnetisme. Mereka benar-benar ada di mana-mana.
Motor Listrik dan Generator.
Motor elektrik – yang akan Anda temukan di mobil dan segala macam mesin lainnya – bergantung pada interaksi medan magnetik dengan arus listrik.
Motor listrik ini terbuat dari stator – sebuah magnet di sekitar pinggiran motor yang tetap statis – dan rotor, sebuah elektromagnetik berputar yang hampir identik dengan lilitan yang digambarkan di atas.
Karena listrik dimasukkan ke dalam lilitan, lilitan tersebut menjadi tertarik ke stator, yang kemudian dibalik sehingga lilitan tersebut menolaknya. Karena itu, lilitan tersebut terus berputar dan menghasilkan energi mekanis.
Motor ini ngomong-ngomong, ada di mana-mana mulai komputer hingga telepon genggammu, oven hingga perangkat kerasmu.
Generator secara mekanis identik; hanya saja generator bekerja dengan arah berlawanan.
Transformer.
Mengingat saluran aliran listrik itu membawa ratusan ribu volt listrik, sebelum listrik itu masuk ke pemanggang rotimu (yang hanya butuh sekitar dua ribu volt), tegangannya perlu dikurangi. Itulah yang dilakukan transformer.
Transformer bekerja melalui penempatan dua lilitan. Tegangan listrik yang besar itu lewat melalui lilitan pertama. Jika Anda meletakkan lilitan dengan putaran lebih sedikit di sampingnya, arus listrik akan melompat ke lilitan berikutnya – tapi akan memiliki tegangan yang lebih kecil.
Tanpa benda ini, Anda tidak akan bisa menggunakan peralatan listrik apapun di rumah.
Levitasi Magnetik.
Salah satu hal paling keren yang orang lakukan dengan elektromagnet adalah levitasi magnetik, atau maglev. Ini adalah sistem transportasi yang membuat kereta melayang – dan dapat melaju lebih cepat dengan efisien karena kurangnya gesekan.
Hal ini memerlukan set magnet yang sangat kuat. Satu mengangkat kereta dari rel dan yang lain mendorongnya menyelesaikan lintasan.
Memahami konsep elektromagnetik memang tidak selalu mudah, terutama jika Anda sedang belajar sendiri. Namun, Anda tidak perlu khawatir karena Superprof hadir untuk membantu! Dengan tutor privat yang berpengalaman, Anda akan mendapatkan bimbingan yang tepat untuk memahami konsep elektromagnetik dengan lebih baik. Tidak hanya soal elektromagnetik, Anda juga dapat menanyakan berbagai materi fisika lainnya, mulai dari mekanika, termodinamika, hingga teori relativitas.
Tutor privat di Superprof siap membantu Anda belajar fisika dan meningkatkan nilai Anda di sekolah. Cari tutor privat fisika di Superprof sekarang, dan mulailah belajar dengan menyenangkan dan efektif. Jangan tunggu lagi, dapatkan bantuan yang Anda butuhkan dengan Superprof sekarang juga!
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
Tambah wawasan
mantab, semoga bermanfaat :)