Magnet adalah benda yang mampu menarik benda–benda tertentu di sekitarnya. Magnet memengaruhi pergerakan logam melalui medium perantara yang disebut medan magnet. Magnet dapat menarik logam besi, baja, dan logam lainnya karena memiliki medan magnet pada masing masing kutubnya. Gaya tarik magnet yang terbesar terletak pada kedua kutubnya.
Definisi medan magnet dijelaskan oleh Prof. Yohanes Surya, Ph.D. dalam buku IPA Fisika Gasing. Medan magnet adalah suatu daerah di mana jika suatu bahan magnet ditaruh di dalamnya, bahan itu akan merasakan gaya magnet. Jadi, medan magnet adalah daerah atau ruang disekitar magnet yang masih mengalami gaya magnet.
Medan magnet diberi simbol B. Satuan kuat medan magnet adalah weber/m2 atau Wb/m2 atau tesla (disingkat T). Satuan yang lebih kecil adalah gauss (1 gauss = 10-4 T). Medan magnet dapat ditimbulkan oleh magnet, kawat berarus listrik, dan muatan yang bergerak.
Medan magnet dipengaruhi oleh arah garis gaya magnet, yaitu dari utara ke selatan magnet. Untuk melihat medan magnet dapat menggunakan suatu cara, yaitu menggunakan kertas di atas magnet lalu ditaburkan serbuk besi di atas kertas. Saat kertas diketuk, serbuk besi membentuk pola-pola yang teratur karena magnet mempunyai medan magnet.
Pola-pola tersebut dinamakan garis gaya magnet. Mengutip IPA Terpadu, garis gaya magnet adalah garis khayal yang merupakan lintasan kutub utara magnet elementer jika dapat bergerak bebas.
Garis gaya magnet selalu melengkung dengan arah keluar dari kutub utara magnet menuju kutub selatan magnet dan tidak pernah berpotongan. Semakin jauh sebuah posisi dari magnet semakin kecil besar medan magnetnya karena semakin sedikit jumlah garis gaya magnetnya.
Sifat Garis Gaya Magnet
Berdasarkan buku Rahasia Diantara Dua Kutub, sifat-sifat garis gaya magnet dijelaskan sebagai berikut.
- Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet.
- Garis-garis gaya magnet selalu berawal dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.
- Garis-garis gaya magnet tidak pernah saling berpotongan.
- Medan magnet kuat ditunjukkan oleh garis-garis gaya magnet yang rapat dan medan magnet lemah ditunjukkan oleh garis-garis gaya magnet yang renggang.
- Jika dua kutub yang tidak sejenis saling berhadapan, akan diperoleh garis-garis gaya magnet yang saling berhubungan.
Medan Magnet Bumi
Berdasarkan buku Ilmu Pengetahuan Alam, pada tahun 1600, seorang fisikawan Inggris bernama William Gilberth mengusulkan ide bahwa bumi merupakan sebuah magnet. Fakta ini sekaligus menjawab pertanyaan mengapa ketika jarum kompas yang diam selalu menunjuk ke arah utara bumi (searah dengan geografis bumi).
Hal ini disebabkan karena di sekitar kutub utara bumi terdapat kutub selatan magnet bumi, sedangkan di sekitar kutub selatan bumi terdapat kutub utara magnet bumi. Medan magnet bumi adalah lokasi tertentu di sekitar makhluk hidup yang sangat dipengaruhi oleh daya tarik bumi.
Sebagian besar hewan memanfaatkan medan magnet bumi untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya. Sebagaimana dijelaskan dalam buku Ilmu Pengetahuan Alam, hewan mampu mendeteksi medan magnet bumi karena di dalam tubuh hewan terdapat magnet. Fenomena tersebut dinamakan biomagnetik.
Hewan yang memiliki kemampuan biomagnetik dapat menentukan mata angin atau suatu tempat dimana ia akan bermigrasi, mempermudah upaya mencari mangsa, dan menghindari musuh. Contoh hewan yang bermigrasi dengan memanfaatkan medan magnet bumi adalah burung elang dan burung layang-layang.
Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik
Sebagaimana dijelaskan dalam buku Rahasia Diantara Dua Kutub, pada tahun 1820, seorang ilmuwan berkebangsaan Denmark bernama Hans Christian Oersted menemukan penyimpangan pada jarum kompas ketika didekatkan pada kawat berarus listrik.
Hal ini menunjukkan, arus di dalam sebuah kawat dapat menghasilkan efek-efek magnetik. Dapat disimpulkan, bahwa disekitar arus listrik terdapat medan magnet. Garis-garis medan magnet yang dihasilkan oleh arus pada kawat lurus membentuk lingkaran dengan kawat pada pusatnya.
Selanjutnya, secara teoritis Laplace menyatakan bahwa kuat medan magnet atau induksi magnetik di sekitar arus listrik memiliki sifat:
- Berbanding lurus dengan kuat arus listrik.
- Berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar.
- Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak suatu titik dari kawat penghantar tersebut.
- Arah induksi magnet tersebut tegak lurus dengan bidang yang dilalui arus listrik.
Medan Magnet Solenoida
Solenoida adalah gulungan kawat yang digulung seperti spiral. Bila ke dalam solenoida dialirkan arus listrik, di dalam solenoida terjadi medan magnet. Solenoida akan berlaku sebagai magnet saat ada arus listrik.
Arahnya dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Jika kita menggenggam solenoida dengan tangan kanan dengan ibu jari terbuka, arah ibu jari menunjukkan arah induksi magnet (arah utara) dan arah keempat jari lainnya merupakan arah arus listriknya.
Mengutip buku Fisika SMA XII IPA, Medan magnet di dalam solenoida sangat kuat karena merupakan gabungan medan magnet masing-masing lilitan. Sedangkan medan magnet di luar solenoida relatif kecil karena kawat diperlemah dengan segmen kawat diseberangnya.
Medan Magnet Toroida
Toroida adalah solenoida yang melingkar. Medan magnet di dalam kawat toroida mempunyai arah yang sama. Aliran arus melalui keliling toroida menghasilkan medan magnetik yang tegak lurus bidang gambar.
Jika arus searah jarum jam maka medan magnet masuk bidang kertas. Jika arus berlawanan arah jarum jam, maka medan magnet keluar bidang kertas.