bahan ajar kemagnetan

KEMAGNETAN

I.                   Standar Kompetensi

Memahami konsep kemagnetan dan penerapannya dalamkehidupan sehari-hari.

II.                Kompetensi Dasar 

Menyelidiki gejala kemagnetan dan cara membuat magnet.

                            

III.             Uraian Materi dan Kegiatan Pembelajaran

KEMAGNETAN

Mungkin kamu pernah punya mainan yang lucu-lucu bentuknya berupa sayur-sayuran, buah-buahan, binatang dan lain-lain serta menariknya karena dapat menempel di pintu kulkas. Mengapa mainan tadi dapat menempel pada pintu kulkas? Dibawah ini diperlihatkan foto mainan yang tidak kalah menariknya, coba kamu pikirkan bagaimana mainan ini dapat bekerja ? dan apa yang menyebabkannya?

                 Gambar 1 : kupu-kupu terbang       Gambar 2: Boneka melayang

1

Tahukah kamu bahwa semua mainan diatas bekerja menggunakan magnet ? Magnet digunakan bukan hanya pada mainan saja tetapi secara luas digunakan juga dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada bel sekolah, tape recorder, TV, HP, motor listrik, generator listrik dan lain-lain.

Apakah magnet itu ? Magnet telah ditemukan lebih dari 2000 tahun yang lalu, orang Yunani yang hidup di suatu daerah di Turki yang dikenal sebagai Magnesia menemukan batu aneh. Batu tersebut dapat menarik benda-benda yang mengandung besi dan dikenal dengan batu magnetit,sehingga sampai sekarang namanya terkenal dengan magnet.

Kemampuan suatu benda menarik benda lain yang berada didekatnya disebut kemagnetan dan bendanya disebut magnet.

A. GEJALA KEMAGNETAN

Pada mainan yang ditunjukkan di atas kamu dapat menyadari bahwa hal itu memperlihatkan gejala kemagnetan. Apa dan bagaimana gejala kemagnetan itu ? Mari kita lakukan penyelidikan.

           

Gambar 3 : magnet dapat menarik besi / baja

Kamu dapat mengamati bahwa magnet dapat menarik benda-benda seperti paku, penjepit kertas,dan benda kecil lain terbuat dari besi atau baja.

2

Bagaimana magnet dapat menarik benda dari bahan besi atau baja? Bila penjepit kertas disentuh dengan magnet dan penjepit kertas yang menempel pada magnet tersebut disentuhkan dengan penjepit kertas kedua, maka penjepit kertas kedua tersebut akan ditarik oleh penjepit kertas pertama.Saat menempel pada magnet penjepit kertas itu sendiri akan menjadi magnet, hal ini disebabkan penjepit kertas terinduksi oleh magnet.

Magnet dapat menarik benda dari bahan besi atau baja.

                                                           (gejala kemagnetan)

Untuk mengetahui gejala kemagnetan yang lain, lakukan secara berkelompok kegiatan penyelidikan di bawah ini.

Kegiatan Penyelidikan 1: 1.      Ikat sebuah magnet batang dengan benang dan gantung magnet tersebut sehingga magnet batang bebas bergerak pada posisi horizontal.Diamkan! Amati! Bagaimanakah kedudukan/arah yang ditunjuk oleh ujung-ujung magnet ? 2.      Bandingkan arah yang ditunjukkan magnet dengan arah yang ditunjukkan jarum kompas? 3.      Kesimpulan apa yang dapat kamu tuliskan sehubungan dengangejala kemagnetan di atas?

3

Bila sebuah magnet batang diikat tengahnya dengan seutasbenang sehingga posisi horizontal dan bebas berputar. Dalam keadandiam maka ujung-ujung magnet akan menunjuk ke arah Utara dan Selatan. Ujung yang menunjuk arah Utara disebut kutub Utara (N) danujung yang menunjuk arah Selatan disebut kutub Selatan (S).

Sama halnya dengan sebuah kompas, karena kompas adalah sebuah magnet berbentuk jarum yang ditumpu tengahnya dan memungkinkan bergerak bebas. Magnet selalu mempunyai dua kutub yaitu kutub Utara (N) dan Selatan (S). Bagaimana jika sebuah magnet dipotong? bagaimana kutub-kutubnya? Bila sebuah magnet dipotong menjadi dua, maka hasilnya adalah dua magnet yang lebih kecil dan tiap-tiap magnet tetap mempunyai dua kutub yang berbeda, yaitu kutub utara dan selatan.

Dalam keadaan bebas ujung-ujung magnet selalu mengarah ke Utara dan Selatan.

                                                           (gejala kemagnetan)

4

Lakukan percobaan berikut secara berkelompok a.       Tujuan : Menyelidiki gejala interaksi antara kutub-kutub magnet.                                                               b.      Alat dan Bahan : a)      Statif  b)      Dua buah Magnet batang c)      Benang secukupnya    c.       Langkah Kerja : a)      Ikatlah sebuah magnet batang di tengah-tengahnya dan gantungkan pada statif, seperti pada gambar di atas. b)      Diamkan beberapa saat, setelah keadaan seimbang (diam) amati ujung-ujung magnet, ke manakah arahnya ? c)      Dalam keadaan seimbang, dekati kutub magnet yang digantung dengan kutub sejenis magnet yang lain. Amati ! Bagaimana interaksi yang terjadi ? d)     Ulangi langkah kerja  bagian c, tetapi menggunakan kutub magnet yang berlawanan jenis. Amati ! Bagaimana interaksi yang terjadi ? d.      Hasil Pengamatan Catat hasil pengamatanmu pada kotak di bawah ini ! e.       Analisis dan diskusi a)      1Bagaimana interaksi yang terjadi jika dua kutub magnet yangsejenis didekatkan ? Jelaskan ! b)      Bagaimana interaksi yang terjadi jika dua kutub magnet yangberlawanan jenis didekatkan ? Jelaskan ! f.       Kesimpulan Setelah kamu melakukan percobaan serta analisis dan diskusi di atas,tulislah kesimpulan mu.

6

Percobaan di atas memperlihatkan gejala kemagnetanbahwa dua kutub magnet yang sejenis didekatkan akan timbulgaya tolak menolak dan bila dua kutub yang tidak sejenisdidekatkan akan timbul gaya tarik menarik.

Dua kutub magnet sejenis didekatkan akan tolak menolak dan duakutub yang tidak sejenis akan tarik menarik.

                                                                         (Gejala kemagnetan)

PERHATIKAN DEMONSTRASI BERIKUT KEMUDIAN JAWAB PERMASALAHANNYA SECARA BERKELOMPOK      Gambar 4 : kuda renggong zebra Mengapa mainan kuda renggong zebra di atas dapat menari-nari layaknya kuda   renggong?  Bagaimana prinsip kerjanya ? Jelaskan !

7

Setelah memahami gejala kemagnetan dan cara membuatmagnet di atas, diskusikan permasalahan dari demonstrasi dibawah ini.

B. KEMAGNETAN BENDA

Berdasar sifat kemagnetan bahan penyusun benda, maka benda dikelompokkan menjadi dua kelompok.

1.      benda magnetik,yaitu benda yang dapat ditarik oleh magnet.

2.      benda nonmagnetik, yaitu benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet.Contohnya : kertas, plastik, kaca dll.

Benda yang dapat ditarik magnet ada yang dapat ditarik kuat,dan ada yang ditarik secara lemah. Oleh karena itu, benda magnetik dikelompokkan menjadi tiga, yaitu

1.      benda feromagnetik,

Benda yang ditarik kuat oleh magnet disebut benda feromagnetik .

Contohnya :besi, baja, nikel, dan kobalt.

2.      Benda paramagnetic.

Benda yang ditarik lemah oleh magnet disebut benda paramagnetic. 

Contohnya:platina, tembaga, dan garam.

3.      benda diamagnetik .

Benda yang ditolak oleh magnet dengan lemah disebut benda diamagnetic. 

Contohnya: timah, aluminium, emas, dan bismuth.

Benda-benda magnetik yang bukan magnet dapat dijadikanmagnet, sementara benda non magnetik tidak dapat dibuat magnet.

8

Setiap benda magnetik pada dasarnya terdiri magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Benda yang bukan magnet arah magnet elementernya tidak beraturan. Adapun, benda magnet arah magnet elementernya teratur.

C. BAGAIMANA CARA MEMBUAT MAGNET ?

Disamping magnet yang ditemukan di alam (magnet alam) ada juga magnet yang dibuat manusia (mgnet buatan). Bahkan magnet yang kebanyakan dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari yaitu magnet buatan.

Benda yang dapat dibuat magnet adalah benda-benda yang tergolong dalam benda magnetik terutama ferromgnetik, contohnya besi atau baja. Pada prinsipnya membuat magnet adalah mengubah susunan magnet elementer yang tidak beraturan menjadi searah dan teratur. 

9

Ada tiga cara membuat magnet, yaitu dengan cara menggosok,dengan cara induksi, dan dengan cara mengalirkan arus listrik.

1)      Membuat Magnet dengan Cara Menggosok 

Besi yang semula bukan magnet, dapat dijadikan magnet. Caranya besi digosok dengan salah satu ujung magnet tetap. Arah gosokan dibuat searah agar magnet elementer yang terdapat pada besi letaknya menjadi teratur dan mengarah ke satu arah. Apabila magnet elementer besi telah teratur dan mengarah ke satu arah,dikatakan besi dan baja telah menjadi magnet.

Ujung-ujung besi yang digosok akan terbentuk kutub-kutub magnet. Kutub-kutub yang terbentuk tergantung pada kutub magnet yang digunakan untuk menggosok. Pada ujung terakhir besi yang digosok, akan mempunyai kutub yang berlawanan dengan kutub ujung magnetpenggosoknya.

 

2)      Membuat Magnet dengan Cara Induksi 

            Besi dan baja dapat dijadikan magnet dengan cara induksi. Caranya adalah besi dan baja diletakkan di dekat magnet tetap. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh atau terinduksi magnet tetap yang menyebabkan letaknya teratur dan mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet sehingga dapat menarik serbuk besi yang berada di dekatnya.

10

Ujung besi yang berdekatan dengan kutub magnet batang, akan terbentuk kutub yang selalu berlawanan dengan kutub magnet penginduksi .Apabila kutub utara magnet batang berdekatan dengan ujung A besi, maka ujung A besi menjadi kutub selatan dan ujung B besi menjadi kutub utara atau sebaliknya.

3)      Membuat Magnet dengan Cara Arus Listrik 

Besi dan baja dapat juga dijadikan magnet dengan arus listrik. Caranya besi dan baja dililiti kawat yang dihubungkan dengan baterai. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh aliran arus searah (DC) yang dihasilkan baterai. Hal ini menyebabkan magnet elementer letaknya teratur dan mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet dan dapat menarik serbuk besi yang berada didekatnya. Magnet yang dibuat dengan cara arus listrik disebut magnet listrik atau electromagnet. 

Besi yang berujung A dan B dililiti kawat berarus listrik. Kutub magnet yang terbentuk bergantung pada arah arus ujung kumparan, Jika arah arus berlawanan jarum jam maka ujung besi tersebut menjadi kutub utara. Sebaliknya, jika arah arus searah putaran jarum jam maka ujung besi tersebut terbentuk kutub selatan. Dengan demikian, ujung A kutub utara dan B kutub selatan atau sebaliknya.

11

D. MEDAN MAGNET

Ketika kamu melakukan percobaan dengan dua magnet batang,dapat diingat bahwa interaksi antar kutub-kutub magnet tidak hanya terjadi pada saat kedua kutub bersentuhan, tetapi interaksi juga terjadi saat kedua kutub tidak bersentuhan atau ada jarak antara satu dengan yang lain. Hal ini membuktikan bahwa ruang disekitar magnet ada pengaruh atau gaya tarik magnet. Ruang dimana masih ada pengaruh dari gaya magnet disebut dengan medan magnet.

Gambaran adanya medan magnet dapat diperlihatkan oleh pola garis-garis gaya magnetnya. Bagaimana pola garis gaya magnet pada magnet batang ? Coba lakukan kegiatan penyelidikan di bawah ini.

Kegiatan penyelidikan 2 : a)      Letakkan sebuah magnet batang di atas meja dan letakkan kertas karton di atas magnet dengan kedudukan mendatar. b)      Taburkan serbuk besi di atas karton secara merata kemudian ketuk-ketuk karton sehingga serbuk besi membentuk suatu pola. c)      Bagaimana bentuk pola medan magnet disekitar magnet batang ?

Setelah melakukan percobaan di atas kamu akan melihat serbuk besi membentuk pola yang beraturan seperti pada gambar 9 di bawah ini.Kalau kita perhatikan pola serbuk besi tadi membentuk garis-garis lengkung, garis-garis lengkung ini yang dinamakan garis gaya magnet.

Garis gaya magnet menggambarkan arah medan dan besar kuatmedan. Garis gaya magnet paling rapat ada disekitar kutub-kutub magnethal ini menggambarkan ditempat ini mempunyai kuat medan magnetterbesar. Arah garis gaya magnet selalu dari kutub utara menuju kutubselatan seperti terlihat pada gambar 10.

12

Dibawah ini diperlihatkan pola garis gaya magnet disekitar dua kutub magnet yang sejenis berdekatan dan disekitar dua kutub tidak sejenis yang diletakkan berdekatan.

 E. KEMAGNETAN BUMI

Sebagaimana percobaan di muka, dimana sebuah magnet batang digantung pada seutas benang dalam keadaan bebas maka ujung-ujung magnet selalu mengarah ke utara-selatan. Mengapa demikian ? Hal ini terjadi karena bumi bersifat sebagai sebuah magnet raksasa.

Karena dua kutub yang tidak sejenis tarik menarik dan kutub utara kompas mengarah ke utara, maka kutub selatan magnet bumi pasti di dekat kutub utara geografi bumi dan kutub utara magnet bumi di dekat kutub selatan geografi bumi.

                                                                                    Gambar 13: magnet batang yang

                                                                                    Digantung bebas mengarah ke utara-

                                                                                    Selatan karena dipengaruhi medan

                                                                                    Magnet bumi.

13

Kutub utara-selatan magnet bumi tidak berimpit dengan kutub utara-selatan georafi bumi, sehingga membentuk sudut deklinasi dan inklinasi, seperti diperlihatkan pada gambar 14 di bawah ini. Deklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan arah utara-selatan geografi bumi sedangkan inklinasi adalah sudut yang dibentuk kutub utara jarum kompas dengan bidang datar (horizontal).

Gambar 14 : kutub magnet bumi tidak berimpit dengan kutub geografi bumi,

sehingga timbul deklinasi

14

PENUGASAN TERSTRUKTUR A.    Tugas Merencanakan Percobaan Magnet yang dibuat dengan cara arus listrik atau yang disebut elektromagnet, banyak dimanfaatkan dalam perkembangan teknologi dewasa ini. 1.      Bagaimanakah cara melakukan percobaan untuk mengetahui cara kerja elektromagnet ? 2.      Bagaimana pengaruh jumlah lilitan dan inti besi terhadap kekuatan elektromagnet ? Coba kamu buat dulu rancangan percobaanya, kemudian lakukan percobaan itu secara berkelompok dan laporkan hasilnya secara tertulis.

B. Tugas Mengerjakan soal-soal Latihan I. Pilihlah salah satu jawaban yang benar !  1.      Logam di bawah ini yang sulit untuk dibuat magnet, tetapi setelah menjadi magnet sulit untuk dihilangkan adalah logam...... a.               besi                                                 c. tembaga b.       bajab                                  d. Aluminium 2.      Agar besi/baja bisa menjadi magnet, bisa kita lakukan dengan cara...... a.       Dipanaskan                       c.dipukul b.              dialiri listrik                              d. Digosok dengan magnet 3.      Benda yang mudah ditarik oleh magnet disebut...... a.       Feromagnetik                                c. non magnetik b.      Diamagnetic                                  d. Paramagnetik 4.      Bahan di bawah ini yang dapat ditarik magnet adalah...... a. kayu ,plastik                                     c. aluminium, plastik b.besi,paku,silet                                   d. tembaga,aluminium 5.      Daerah pada magnet yang gaya pada magnetnya terkuat disebut ………. a.       Magnet                                          c. kutub magnet          b.      Medan magnet                              d. garis gaya magnet II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jelas ! 1.      Sebutkan sifat-sifat dua kutub magnet yang saling berdekatan . 2.      Mengapa magnet batang yang tergantung bebas selalu mengarah utara-selatan ? jelaskan!

16

SOAL-SOAL UJI KOMPETENSI (ULANGAN HARIAN)

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar

1.      Berikut ini yang termasuk bahan magnetik dan nonmagnetik adalah ....

            a. besi dan nikel                      c. nikel dan baja

            b. baja dan bismuth                             d. seng dan emas

2.      Garis-garis lengkung yang keluar dari kutub utara menuju kutub selatan sebuah magnet disebut ....

            a. kutub magnet                      c. medan magnet

            b. garis-garis gaya magnet       d. fluks magnet

3.      Gaya tarik magnet paling kuat terletak pada .......

            a. seluruh bagian magnet                   c. bagian ujung-ujung magnet

            b. salah satu ujung magnet      d. bagian tengah magnet

  

4.      Berikut ini cara membuat magnet,kecuali .......

            a. cara alami                                          c. cara menggosok

            b. cara induksi                         d. cara arus listrik

5.      Perhatikan gambar berikut.

A

B

C

Benda A dapat menarik benda B dan tidak dapat menarik benda C. Pernyataan berikut benar,  kecuali ....

            a. benda A sebuah magnet

            b. benda B merupakan benda magnetik

            c. benda C merupakan benda nonmagnetik

            d. benda C merupakan benda feromagnetik

17

B.     Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jelas !

1.      Sebutkan gejala-gejala / sifat kemagnetan yang kamu ketahui !Beri penjelasan !

2.      Sebutkan tiga faktor yang memengaruhi besar medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet.

3.      Sebutkan 3 cara membuat magnet dan tentukan pula kutub-kutub yang terjadi berdasarkan prosesnya!

4.       Jelaskan ! apa yang kamu ketahui tentang medan magnet ?

5.      Jelaskan perbedaan antara deklinasi dan inklinasi !

18

 

DAFTAR PUSTAKA

Ganawati, Dewi.(2008).Pembelajaran Ilmu Pengetahuan Alam Terpadu Kontekstual IX .Jakarta:Depdiknas

Kemagnetan.Tersedia pada http://www.slideshare.net/mustahal/kemagnetandiakses pada tanggal 21 Juni 2012 

Nur, Kuswanti.(2008 ).Ilmu Pengetahuan Alam SMP Kelas IX .Jakarta:Depdiknas

Prinsip Kemagnetan. Tersedia pada http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/10/prinsip-kemagnetan.html diakses padatanggal 21 Juni 

Sudibyo, Elok.(2008).Mari Belajar IPA 3 : Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs kelas IX.Jakarta: Depdiknas 

Wariyono,Sukis.(2008).Mari Belajar Ilmu Alam Sekitar 3 Panduan Belajar IPA Terpadu.Jakarta:Depdiknas

-----------------.(2005).Materi Pelatihan Terintegrasi.Jakarta:Depdiknas

19