Magnet Permanen

Selama berabad-abad yang lalu telah ditemukan bahwa jenis batuan tertentu memiliki sifat yang aneh yaitu dapat menarik besi logam. Penemuan batuan tersebut (batu magnet atau magnetite) sekitar 2500 tahun yang lalu di Eropa dan juga di wilayah Timur sebagai subjek penelitian. Selanjutnya batu tersebut digunakan dalam navigasi, sebagaimana diketahui bahwa sepotong batu aneh tersebut cenderung menghadap ke arah utara dan selatan jika dibiarkan bebas bergerak (digantung dengan benang atau diapungkan di atas air). Sebuah studi ilmiah dilakukan dalam tahun 1269 oleh Peter Peregrinus mengungkapkan bahwa baja dapat memiliki sifat yang sama dengan sifat-sifat batu magnet tersebut setelah digosokkan dengan salah satu kutub dari sebatang batu magnet.

Tidak seperti muatan listrik (sebagaimana observasi yang dilakukan ketika batu amber digosok pada kain), objek magnet memiliki dua kutub yang saling berlawanan ditandai dengan “utara” dan “selatan” berdasarkan arahnya terhadap kutub bumi. Berdasarkan penemuan Peregrinus, memotong batu magnet menjadi setengah bagian tidak menghilangkan kutub-kutubnya, karena masing-masing bagian menghasilkan sepasang kutub.

Gambar 1 Magnet setelah dipotong menjadi dua bagian

Pada magnet terdapat dua jenis kutub yaitu utara dan selatan, pada muatan listrik ada muatan positif dan negatif. Sebagaimana muatan listrik kutub-kutub yang senama juga akan tolak-menolak, sedangkan kutub yang berlawanan tarik-menarik.

Filsuf dan ilmuan Rene-Descartes mencatat bahwa medan magnet yang tidak kelihatan dapat dipetakan dengan menempatkan sebatang magnet di bawah sepotong kain atau kayu tipis dan serbuk besi di atasnya. Serbuk besi akan sejajar dengan arah medan magnet, memetakan bentuknya. Hasil tersebut menunjukkan bagaimana medan magnet kontinu yang tidak putus dari satu kutub ke kutub lainnya.

Gambar 2 Medan magnet yang kontinu

Sebagaimana beberapa jenis medan (listrik, magnet dan gravitasi) , jumlah total atau efek medan ditunjukkan sebagai fluks, sedangkan “dorongan” yang menyebabkan fluks yang terbentuk disebut gaya. Michael Faraday menyebutnya “tabung” menunjukkan benang fluks magnet dalam ruang (istilah “garis” yang sekarang umum digunakan). Pengukuran fluks medan magnet sering didefinisikan dengan istilah jumlah garis fluks, walaupun masih diragukan bahwa medan berada dalam bentuk tunggal, garis diskrit dari nilai konstan.

Teori modern tentang elektromagnetisme masih mempertahankan bahwa medan magnet dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak. Dengan demikian medan magnet dari magnet permanen seperti batu magnet adalah hasil dari elektron dalam atom besi yang berputar secara seragam dalam arah yang sama. Oleh karena itu, hanya zat-zat dengan jenis tertentu yang akan bereaksi terhadap medan magnet, dan bahkan lebih sedikit lagi bahan yang memiliki kemampuan untuk mempertahankan sifat magnet permanennya.

Besi adalah salah satu jenis zat yang mudah dijadikan magnet. Jika sepotong besi didekatkan dengan magnet permanen, elektron pada atom dalam besi cenderung berputar seperti putaran yang dihasilkan oleh magnet permanen, dan besi menjadi “termagnetisasi”. Besi tersebut akan mengalami magnetisasi dengan cara menggabungkan garis-garis fluks magnet sesuai bentuknya, yang mana menarik magnet permanen, tidak masalah kutub magnet yang mana saja yang didekatkan ke besi.

Gambar 3 Besi yang tidak termagnetisasi

Besi yang sebelumnya tidak termagnetisasi menjadi termagnetisasi ketika didekatkan ke magnet permanen. Maka kutub apapun dari magnet permanen yang dekat ke besi menjadi kutub magnet pada ujung besi yang berjauhan dengan magnet.

Gambar 4 Besi yang telah termagnetisasi

Berdasarkan sifat-sifat magnetik alami dari besi (Latin = “ferrum”), bahan ferromagnetik adalah bahan yang paling mudah dijadikan magnet (mudah termagnetisasi). Seluruh bahan mempunyai derajat magnetik yang berbeda-beda. Bahan-bahan yang bukan merupakan bahan ferromagnetik diklasifikasikan sebagai bahan paramagnetik (memiliki sedikit sifat magnetik) dan diamagnetik (tidak memiliki sifat magnet). Dari dua derajat magnetik tersebut bahan diamagnetik yang paling aneh. Jika diberikan medan magnetik luar maka bahan diamagnetik menjadi sedikit termagnetisasi pada arah yang berlawanan, sehingga menolak medan luar.

Jika bahan ferromagnetik cenderung mempertahankan magnetisasinya setelah medan luar dihilangkan, maka dikatakan bahan tersebut memiliki retentivitas yang baik tentu saja ini merupakan kualitas yang diinginkan untuk magnet permanen.

Gambar 5 Gaya tolak bahan diamagnetik setelah didekatkan ke magnet permanen

Referensi :

www.allaboutcircuits.com