Sebagian besar dari kita akrab dengan benda magnetis sehari-hari dan menyadari bahwa mungkin ada kekuatan di antara mereka. Kita memahami bahwa magnet memiliki dua kutub dan bahwa, tergantung pada orientasi dua magnet, dapat menimbulkan gaya tarik jika mereka kutub yang berlawanan atau tolakan ketika mereka kutub yang serupa. Kita juga menyadari bahwa ada wilayah yang memanjang di sekitar magnet, tempat ini yang dipengaruhi gaya magnet disebut medan magnet.
Apa itu medan magnet?
Medan magnet adalah medan yang tidak bisa dilihat dan memberikan gaya magnet pada benda yang peka terhadap magnet. Ini adalah area di mana gaya magnet bertemu.
Definisi
Medan magnet adalah wilayah yang terletak di ruang di mana kita dapat menemukan gaya magnet yang menarik atau menolak logam. Kita juga bisa mengatakan bahwa itu adalah wilayah di mana kita dapat menemukan magnet atau gaya magnet. Ini adalah bidang yang tidak bisa kita amati tetapi yang bisa mengerahkan kekuatan magnet pada zat yang peka terhadap magnet.
Sifat medan magnet
Sifat utama dari medan magnet adalah sebagai berikut:
- Ia memiliki dua kutub, kutub utara dan kutub selatan.
- Ketika ada dua kutub yang berlawanan bidang menarik dan ketika kutub adalah sama maka bidang terpisah.
- Ini diwakili oleh garis-garis medan magnet.
- Mereka berasal dari arus listrik dan terjadi ketika mereka bergerak.
- Mereka lebih intens pada titik yang dekat dengan asal mereka.
- Menyebar dengan kecepatan cahaya.
- Mereka dapat dihasilkan oleh magnet atau oleh arus listrik.
Sejarah
Medan magnet telah dikenal sejak zaman kuno, meskipun itu dicapai dengan penyatuan teori kelistrikan pada pertengahan abad ke-19, berkat James Clerk Maxwell. Hingga tahun 1820, satu-satunya magnet yang diketahui adalah magnet dan magnet mineral yang kaya akan zat besi. Bagian dalam bumi diyakini bermagnet dengan cara yang sama, dan para ilmuwan terkesan ketika mereka mengamati bahwa arah jarum kompas magnetik sedikit menyimpang di mana-mana.
Astronom Edmund Halley mengusulkan bahwa Bumi memiliki sejumlah lapisan bola bermagnet satu sama lain yang perlahan-lahan saling berotasi. Hans Christian Oersted, seorang profesor sains di University of Copenhagen menunjukkan mengaliri kawat menggunakan arus listrik dan juga melakukan demonstrasi pada magnetisme. Dia mencatat bahwa setiap kali daya dihidupkan, jarum bergerak. Jarum itu ditarik ke benang atau ditolak olehnya.
Andre Marie Ampere mencatat bahwa jika arus dalam satu kawat memberikan gaya magnet pada jarum, dua untai tersebut juga harus berinteraksi secara magnetis. Dia menunjukkan bahwa interaksi ini sederhana dan mendasar, arus paralel menarik, arus antiparalel menolak.
Jenis
Jenis-jenis medan magnet yang ada adalah:
1. Medan magnet bumi
Ini juga dikenal sebagai medan geomagnetik dan memanjang dari bagian dalam bumi ke ruang di mana ia bertemu angin matahari, arus penuh partikel yang berasal dari matahari. Ini dihasilkan oleh arus listrik oleh pergerakan arus konveksi besi yang ditemukan di inti luar bumi.
2. Medan magnet surya
Ini dihasilkan oleh arus listrik yang terbentuk di dalam matahari yang membentuk medan magnet yang memanjang ke seluruh tata surya. Ini menghasilkan aktivitas di permukaan matahari yang meningkatkan atau mengurangi siklus reguler. Ia memiliki dua kutub yang mirip dengan batang magnet.
3. Medan magnet bulan
Itu cukup lemah dan tidak memiliki medan magnet berbentuk dipol. Magnetisasi adalah variabel.
4. Medan magnet manusia
Ini disebut biomagnetisme dan merupakan fenomena di mana medan magnet dihasilkan oleh makhluk hidup, terutama oleh tubuh manusia. Mereka cukup lemah dan dapat diukur dengan menggunakan detektor sensitif.
5. Medan magnet alami
Muncul dalam magnet kecil atau dipol magnetik acak, yang ditemukan dalam beberapa zat. Dalam hal ini, setiap dipol magnetik membentuk magnet alami. Contoh jelas dari magnetisme alami adalah bumi.
6. Medan magnet Gauss
Ini menunjukkan bahwa aliran medan listrik melalui permukaan tertutup dikelilingi oleh muatan bersih dan bahwa ini sebanding dengan muatan. Jenis medan magnet diwakili oleh hukum Gauss, yang mengatakan bahwa semua fluks magnet yang dibentuk melalui permukaan tertutup akan menjadi nol.
Bagaimana itu dihasilkan
Medan magnet dapat dihasilkan dengan dua cara berbeda:
- Dengan menggunakan magnet: magnet menghasilkan medan magnet sendiri karena sifat magnetiknya.
- Dengan menggunakan elektromagnet: elektromagnet adalah kumparan konduktor dengan logam di dalamnya. Ketika arus listrik melewati konduktor, medan magnet dihasilkan di sekitar koil kabel.
Bagaimana cara menghitungnya
Satuan yang digunakan untuk mengukur medan magnet dalam Sistem Internasional adalah tesla (T). Ini didefinisikan sebagai medan magnet yang memberikan gaya 1 N (newton) pada muatan 1 C (coulomb) yang bergerak dengan kecepatan 1 m / s di dalam medan dan tegak lurus terhadap garis medan. Rumus yang digunakan untuk menunjukkan medan magnet adalah melalui rumus gaya Lorentz:
F = q (v x B)
Di mana F adalah gaya magnet, v adalah kecepatan, dan B adalah medan magnet.
Perwakilan
Secara umum medan magnet direpresentasikan dengan menggunakan garis medan magnet atau garis gaya sebagaimana juga disebut. Pada titik mana pun, arah medan magnet sama dengan arah garis-garis gaya dan intensitas berbanding terbalik dengan ruang di antara garis-garis ini. Garis-garis ini dapat diamati ketika menggunakan kompas atau hamparan bubuk besi karena magnet cenderung terletak mengikuti garis-garis medan magnet.
Garis medan magnet
Mereka bertanggung jawab untuk menggambarkan struktur medan magnet dalam tiga dimensi berbeda. Garis-garis ini bertemu di tempat di mana gaya magnet terbesar dan terpisah di tempat terlemah. Perilakunya sangat mirip dengan medan magnet yang dimiliki bumi.
Intensitas medan magnet
Intensitas medan magnet adalah gaya yang diberikan medan pada kutub magnet N. Satuan yang digunakan untuk mengukur intensitas medan adalah Tesla.
Dampak
Beberapa dampak medan magnet adalah sebagai berikut:
- Ketika medan magnet memiliki frekuensi kurang dari 100 kHz, arus listrik dapat diproduksi di jaringan yang terpapar padanya.
- Ketika medan magnet memiliki frekuensi antara 100 kHz dan 10 GHz, mereka dapat menyebabkan penyerapan energi yang dipancarkan, menyebabkan peningkatan suhu tubuh.
- Dalam medan magnet yang lebih besar dari 10 GHz, efeknya sangat sedikit karena mereka hampir tidak dapat diserap.
- Beberapa orang telah melaporkan gejala seperti sakit kepala, gelisah, depresi, mual, dan kelelahan.
- Pada pekerja yang bekerja dengan medan magnet, iritasi mata umum dan katarak telah diamati.
Kegunaan
Medan magnet digunakan di seluruh area teknologi yang kita miliki saat ini, terutama digunakan dalam teknik elektro dan elektromekanik. Medan magnet berputar digunakan pada motor listrik dan generator listrik. Mereka juga digunakan dalam sirkuit magnetik dan gaya magnet bertanggung jawab untuk memberi kami informasi mengenai pembawa muatan yang berada dalam material tertentu melalui efek Hall. Di alam, medan magnet digunakan untuk melindungi lapisan ozon bumi dari angin matahari.
Perbedaan medan listrik dan medan magnet
Medan listrik adalah wilayah di ruang di mana gaya menarik dan menolak diberikan yang berasal dari muatan listrik yang ada di dalamnya. Medan magnet adalah wilayah di ruang di mana efek gaya magnet bermanifestasi dan diproduksi oleh semua jenis muatan listrik yang bergerak.
Medan magnet planet
- Bumi: dikenal sebagai medan geomagnetik dan memanjang dari inti bagian dalam Bumi ke batas di mana angin matahari berada.
- Mars: ia tidak memiliki medan magnet global yang mempengaruhi lingkungannya atau interaksi dengan angin matahari. Beberapa daerah di planet ini sangat bermagnet, dianggap sebagai sisa-sisa medan magnet kuno.
- Jupiter: dihasilkan oleh dinamo internal dan didukung oleh sirkulasi cairan konduktif di inti eksternal. Ini adalah jenis medan magnet dipol, dengan kutub utara dan selatan dan sumbu magnet tunggal.
Eksperimen
Percobaan yang dapat kita lakukan untuk menguji medan magnet adalah sebagai berikut:
Bahan: bubuk besi dan magnet neodymium
Sebuah magnet ditempatkan di bawah selembar kertas dengan menjaga jarak yang harus berada di antara kutub. Magnet neodymium ditempatkan di bawah kertas, kemudian bubuk besi ditempatkan di atas kertas secara perlahan. Anda bisa mulai dengan melihat bagaimana besi membentuk serangkaian garis di atas kertas yang mewakili garis-garis medan magnet.
Contoh
Beberapa contoh medan magnet adalah:
- Medan magnet bumi
- Medan dibuat oleh beban yang bergerak
- Medan dibuat oleh arus bujursangkar
- Medan dibuat oleh arus satu lingkaran
- Medan yang dibuat oleh arus pada koil
- Medan yang dibuat oleh arus pada toroid
