Medan Magnet

Area di sekeliling magnet dimana gaya magnet masih terasa atau berpengaruh pada benda-benda bahan magnet disebut dengan medan magnet (magnetic field). Medan magnet bersifat tiga dimensi. Jika ada suatu benda bahan magnet atau magnet lain diletakkan di suatu titik (misal titik A) dalam medan magnet, maka besarnya gaya magnet yang dirasakan (diterima) oleh benda tersebut dinamakan intensitas medan magnet pada titik A.

Semakin jauh letak suatu titik dari magnet maka semakin kecil intensitas medan magnetnya. Artinya, semakin lemah gaya magnet mempengaruhi suatu benda di titik tersebut. Bagaimana gambaran dari gaya magnet yang bekerja pada medan magnet? Dengan menggunakan serbuk besi kita dapat melihat bagaimana garis-garis terbentuk sesuai dengan jalur dari gaya magnet yang bekerja. Garis-garis di dalam medan magnet yang menunjukkan bagaimana arah gaya magnet disebut dengan garis-garis gaya magnet.

Garis gaya magnet pada serbuk besi di sekitar magnet 

(Sumber: https://fisikazone.com)

Garis-garis gaya magnet digambarkan sebagai garis yang menghubungkan kutub utara dan kutub selatan magnet. Jika digambarkan dengan menggunakan gambar dua dimensi maka garis gaya magnet dari sebuah magnet batang adalah sebagai berikut:

Arah Garis Gaya Magnet

(Sumber: https:sumberbelajar.belajar.kemikbud.go.id)

Jika kita mengamati bagaimana struktur dari garis gaya magnet maka garis gaya magnet memiliki karakter sebagai barikut:

1. Garis gaya magnet merupaka sebuah kurva tertutup, dimana kedua ujungnya menempel pada kedua kutub magnet.
2. Arah garis gaya magnet yaitu dari kutub utara magnet menuju kutub selatan magnet.
3. Adapun garis gaya magnet di dalam magnet itu sendiri adalah dari kutub selatan magnet menuju kutub utara magnet.
4. Tidak ada garis gaya magnet yang saling  berpotongan.

Teori Molekular Magnet

Magnet memiliki sifat-sifat khusus seperti menarik benda-benda lain yang mengandung bahan magnet dan memiliki dua kutub yaitu kutup utara magnet dan kutub selatan magnet. Selain itu dengan perlakuan tertentu maka benda-benda yang berbahan magnet dapat juga menjadi sebuah magnet.

Tentu kita bertanya-tanya, apa sebenarnya yang terjadi di dalam magnet sehingga ia memiliki sifat-sifat khusus tersebut?

Untuk menjawab tersebut seorang Ilmuwan bernama James Ewing menyusun suatu penjelasan yang diberi nama teori molekular magnet. Dalam teori tersebut Ewing menjelaskan sebenarnya bagaimana asal mula terbentuknya magnet dan kenapa magnet memiliki sifat-sifat seperti yang telah kita pelajari sebelumnya. 

Berdasarkan teori molekular magnet, kita dapat membayangkan bahwa magnet tersusun atas substansi (magnet-magnet super kecil) yang berperilaku seperti halnya juga sebuah magnet besar. Masing-masing satuan substansi magnet tersebut oleh ewing diberi nama magnet molekular. Masing-masing magnet molekular tersebut juga memiliki kutub utara dan kutub selatan.

Pada besi atau baja yang belum menjadi magnet, susunan dari magnet-magnet molekular di dalamnya akan saling menetralkan. Susunannya dapat dilihat pada Gambar 1. Struktur tersebut membuat masing-masing magnet molekular saling menghambat daya magnet yang lain sehingga akhirnya medan magnet pada besi tersebut menjadi nol.

Gambar 1. Susunan Magnet-magnet Molekular pada Besi Bukan Magnet

Ketika besi mengalami proses magnetisasi (dibuat menjadi magnet) maka masing-masing magnet molekular penyusunnya akan mengalami perubahan arah. Secara teratur semua akan menghadap utara dan selatan seperti pada Gambar 2. Sehingga secara keseluruhan besi akan menjadi magnet dengan kutub utara magnet yang ditunjuk oleh kutub utara semua magnet molekular di dalamnya, dan demikian sebaliknya.

Gambar 2. Struktur Magnet Molekular pada Proses Magnetisasi

Dengan penjelasan tersebut kita menjadi paham mengapa sebuah magnet yang dipotong, masing-masing bagiannya tetap memiliki dua kutub. Hal tersebut karena mulai dari substansi terkecil magnet (magnet molekular) telah memiliki kutub utara dan selatan. Kalian dapat melakukan praktik magnetisasi kemudian coba beri penjelasan mengenai apa yang terjadi pada magnet dan besi yang dibuat percobaan dengan menggunakan teori molekular James Ewing.

Kompas dan Magnet Bumi

Kalian tentu pernah melihat sebuah alat yang disebut kompas. Kalaupun tidak secara langsung mungkin melihatnya di televisi atau internet, atau di buku pelajaran. Kompas adalah alat yang bagian paling penting di dalamnya berupa sebuah jarum yang dapat berputar bebas. Jarum tersebut merupakan sebuah magnet yang kuat dan tahan lama.

Kemana pun kita membawa sebuah kompas, maka jarum di dalamnya akan selalu menunjukkan arah utara dan selatan. Itulah fungsi kompas, sebagai penunjuk arah. Para petualang atau tentara yang melewati hutan-hutan, nahkoda kapal yang berada di tengah samudera, menggunakan kompas untuk menuntun perjalanan mereka agar tidak salah arah. Pada zaman dahulu sebelum kompas ada, orang-orang menggunakan petunjuk letak matahari dan  bayangan sebagai penunjuk arah. Namun hal tersebut akan menjadi masalah jika ternyata cuaca sedang mendung sehingga matahari tidak terlihat.

Mengapa jarum magnet kompas selalu menunjukarah utara dan selatan?

Hal tersebut dikarenakan bumi yang kita tempati ini ternyata juga bersifat sebagai sebuah magnet raksasa. Sebagai sebuah magnet tentu saja bumi juga memiliki kutub utara dan kutub selatan. Kutub utara magnet bumi terletak di kutub selatan bumi, sedangkan kutub selatan magnet bumi terletak di kutub utara. 

Seperti yang telah kita pelajari (lihat artikel sebelumnya) pada materi tentang sifat magnet, maka semua magnet yang ada di permukaan bumi apabila dapat diatur agar bebas bergerak (misalnya digantung atau seperti pada magnet jarum di dalam kompas) akan melalu mengarah ke utara dan selatan. Kutub utara jarum kompas akan ditarik oleh kutub selatan magnet bumi, sebaliknya kutub selatan jarum kompas akan ditarik oleh kutub utara magnet bumi.

Penjelasan tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah artikel ini.

Pada gambar tersebut titik hijau merupakan kutub selatan magnet bumi (terletak di kawasan kutub utara bumi). Karena merupakan kutub selatan magnet maka ia akan menarik kutub utara jarum kompas (yang berwarna merah pada gambar jarum kompas). Demikian berlaku sebaliknya.

Fenomena bumi sebagai sebuah magnet raksasa pertama kali ditemukan oleh saintis Inggris bernama William Gilbert pada tahun 1600. Lebih lanjut para ahli juga mempelajari bahwa sifat magnet bumi yang memiliki medan magnet di sekelilingnya membuat angin matahari dibelokkan sehingga tidak menerjang atmosfer bumi. Planet lain (misalnya mars) yang tidak memiliki kekuatan medan magnet yang kuat akhirnya selalu terkena angin matahari dan atmosfernya menjadi kehilangan oksigen dalam jumlah yang besar.

(Sumber : https://i.ytimg.com/vi/8VIqsIEwbRI/maxresdefault.jpg)