Medan Magnet Disekitar Arus Listrik dan Percobaan Oersted

Di sekitar kawat yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet. Hal ini ditemukan oleh Hans Cristian Oersted berdasarkan hasil percobaannya.

1. Percobaan Oersted

Berdasarkan namanya, percobaan ini dilakukan oleh seorang fisikawan bernama Hans Cristian Oersted (1777-1851). Percobaan yang dilakukan pada 1819 ini berhasil menunjukkan bahwa terdapat medan magnet di sekitar kawat yang berarus listrik.

Pada percobaannya, Oersted membuat kesimpulan sebagai berikut:

a) Di sekitar kawat (penghantar) yang dialiri arus listrik terdapat atau timbul medan magnet.

b) Arah gaya magnet yang menyimpangkan jarum kompas bergantung pada arah arus listrik yang mengalir dalam penghantar.

c) Besarnya medan magnet di sekitar kawat berarus listrik bergantung pada kuat arus listrik dan jaraknya terhadap kawat.

Untuk menunjukkan arah medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik, genggamlah kawat dengan tangan kananmu. Sesuai dengan kaidah tangan kanan, arah ibu jari menunjukkan arah arus, sedangkan arah keempat jari yang lain menunjukkan arah medan magnet.

Kaidah tangan kanan pun dapat digunakan untuk menentukan arah medan magnet pada kawat melingkar berarus listrik. Berbeda dengan kaidah tangan kanan yang berlaku pada kawat lurus, pada kawat melingkar yang berarus ini ibu jari menunjukkan arah medan magnet sementara keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrik.

Gambar: Medan magnet di sekitar kumparan dan Kaedah tangan kanan

Untuk membuat medan magnet yang lebih kuat di sekitar arus listrik, dapat dibuat lilitan kawat membentuk kumparan. Kumparan yang seperti ini disebut solenoida.

Solenoida memiliki sifat yang sama dengan magnet batang, yaitu mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Jika kita menggenggam solenoida dengan tangan kanan, maka ibu jari akan mengarah pada ujung yang merupakan kutub utara dan keempat jari lain menunjukkan arah arus listrik.

Dengan demikian, kita telah menerapkan kaidah tangan kanan untuk menentukan arah arus dan medan magnet yang terjadi.

Gambar: Medan magnet di sekitar kawat melingkar

2. Elektromagnet

Elektromagnet adalah kumparan berarus listrik yang disisipi inti besi sehingga menghasilkan sebuah medan magnet yang kuat. Untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan, dapat dilakukan beberapa cara berikut ini:

a) Menyisipkan kumparan dengan inti besi yang lebih bersifat magnetik.

b) Memperbanyak lilitan kumparan.

c) Memperbesar arus listrik.

Prinsip elektromagnetik digunakan untuk menarik logam yang berat dan sebagai dasar kerja dari peralatan listrik, seperti bel listrik, relai, dan pesawat telepon.

3. Gaya yang Dialami Penghantar Berarus dalam Medan Magnet

Gaya yang muncul akibat adanya arus listrik pada penghantar di dalam medan magnet disebut gaya Lorenz atau gaya magnet. Untuk lebih memahami adanya gaya magnet ini, ikutilah kegiatan berikut ini.

Dengan menggunakan kaidah tangan kanan, kita dapat menentukan arah dari gaya magnet ini. Bila tangan kanan terbuka dengan ibu jari menunjukkan arah arus I dan keempat jari lain yang dirapatkan menunjukkan arah garis gaya B, arah gaya magnet F adalah ke atas, tegak lurus terhadap permukaan tangan kanan.

Besar gaya magnet ini dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu:

1) Besarnya kuat arus yang dialirkan pada kawat.

2) Kuatnya medan magnet di sekitar kawat.

3) Panjang kawat penghantar.

4) Arah garis gaya magnet terhadap arus.

Prinsip gaya magnet ini menjadi inspirasi dari pembuatan alat-alat listrik seperti motor listrik, alat ukur listrik, dan kipas angin. Pada pembelajaran kali ini akan dibahas hanya dua alat, yaitu motor listrik dan alat ukur listrik.

a. Motor Listrik

Motor listrik adalah bagian yang bergerak pada beberapa jenis alat listrik, seperti pada hair dryer, bor listrik, dan yang paling mudah dijumpai adalah tape recorder. Motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi gerak.

Alat ini bekerja dengan memanfaatkan adanya perputaran kumparan berarus listrik di sekitar medan magnet. Pada motor listrik, arah arus listrik selalu melalui medan magnet dalam arah yang sama sehingga kumparan dapat terus berputar. Untuk menghindari tersendatnya putaran kumparan, biasanya digunakan kumparan dengan jumlah lebih dari satu.

Gambar: Alat yang memiliki motor listrik

b. Alat Ukur Listrik

Selama mempelajari fisika, tentunya kamu tidak asing dengan istilah voltmeter, galvanometer, dan amperemeter. Alat ukur listrik inilah yang memanfaatkan prinsip kerja elektromagnet. Bagian utama dari alat-alat ini adalah inti besi lunak berbentuk silinder yang statik (tidak dapat berputar).

Pada inti besi ini dililitkan kawat sehingga membentuk kumparan yang kemudian diletakkan di antara pasangan kutub sebuah magnet permanen. Besarnya arus/tegangan listrik yang mengalir melalui kumparan dinyatakan oleh sebuah jarum yang menunjukkan skala tertentu.