Cara Kerja Elektromagnet

Apa kesamaan antara konser rock dan pintu depan rumah Anda? Keduanya menggunakan elektromagnet, perangkat yang menciptakan medan magnet melalui penerapan energi listrik. Sebuah band rock menggunakan elektromagnet untuk memperkuat suara yang keluar dari speaker. Ketika seseorang menekan bel pintu maka terdengar bel berdering, yaitu elektromagnet kecil yang menarik sebuah logam yang menggerakkan lonceng.


Secara mekanik, cara kerja elektromagnet sangat sederhana. Terdiri dari kawat panjang konduktif, biasanya tembaga yang membungkus sepotong logam. Arus dialirkan, baik dari baterai atau sumber lain listrik, dan mengalir melalui kawat. Hal ini menciptakan medan magnet di sekitar kawat melingkar, membuat  logam seolah-olah memiliki energi magnet permanen. Elektromagnet sangat berguna karena Anda dapat mengaktifkan magnet dan mematikannya dengan mengontrol sirkuit.

Sebelum melanjutkan pembahasan, kita harus memahami perbedaan elektromagnet dengan magnet "permanen". Seperti yang Anda tahu, magnet memiliki dua kutub, "utara" dan "selatan," dan menarik benda-benda yang terbuat dari baja, besi atau kombinasinya. Saling menarik antara kutub yang berlawanan, tapi saling menolak kutub yang sama. Sebagai contoh, jika Anda memiliki dua magnet dan ingin mengetahui mana kutub "utara" dan "selatan," ujung utara magnet akan menarik ujung selatan yang lain. Di sisi lain, ujung utara satu magnet akan melawan ujung utara yang lain, begitu juga dengan selatan. Elektromagnet memiliki cara kerja yang sama, tapi hanya sementara karena medan magnet hanya ada ketika ada arus listrik yang mengalir.

Bel pintu adalah contoh yang baik tentang bagaimana elektromagnet dapat digunakan dalam aplikasi di mana kita tidak mungkin menggunakan magnet permanen karena kita tidak memerlukan bel yang berbunyi terus-menerus. Ketika tamu menekan tombol pada pintu depan, sirkuit elektronik di dalam bel pintu menutup arus listrik, yang berarti rangkaian dihidupkan". Rangkaian tertutup memungkinkan listrik mengalir, menciptakan medan magnet dan menyebabkan genta menjadi magnet. Perangkat keras yang terdiri dari lonceng logam dan logam genta, ketika terdapat energi magnetik menyebabkan mereka bergetar bersama-sama, Anda mendengarnya dan membuka pintu. Ketika bel berbunyi, tamu melepas tombol, sirkuit terbuka dan bel berhenti berdering.

Sejarah Elektromagnet
Hubungan antara listrik dan magnet tidak diteliti secara mendalam sampai tahun 1873 ketika fisikawan James Maxwell mengamati interaksi antara muatan listrik positif dan negatif. Dengan terus bereksperimen, Maxwell menetapkan bahwa beban dapat menarik atau saling tolak berdasarkan orientasinya. Dia juga orang pertama yang menemukan bahwa magnet memiliki kutub. Selain itu, hal penting lain mengenai elektromagnetik, Maxwell mengamati bahwa ketika arus melewati kawat mampu menghasilkan medan magnet di sekitar kawat tersebut.

Temuan Maxwell menjadi dasar banyak prinsip-prinsip ilmiah, tapi dia bukan ilmuwan pertama yang bereksperimen dengan listrik dan magnet. Hampir 50 tahun sebelumnya Hans Christian Oersted menemukan bahwa kompas yang ia gunakan bereaksi ketika baterai di lab itu dinyalakan dan dimatikan. Hal ini dapat terjadi jika ada medan magnet muncul untuk mengganggu jarum kompas, sehingga ia menyimpulkan bahwa medan magnet dihasilkan dari listrik yang mengalir dari baterai.

Bapak elektromagnetisme adalah Michael Faraday, seorang ahli kimia dan fisika yang mengimplementasikan banyak teori yang dikemukakan sebelumnya oleh Maxwell. Salah satu alasan Faraday jauh lebih menonjol dalam sejarah dari Maxwell atau Oersted mungkin karena menjadi seperti seorang peneliti produktif dan penemu. Ia banyak digembar-gemborkan sebagai pelopor di bidang elektromagnetisme, tapi dia juga dikreditkan dengan menemukan induksi elektromagnetik. Faraday juga menemukan motor listrik.

Kekuatan Elektromagnet
Seperti yang telah disebutkan bahwa dasar elektromagnet tidak terlalu rumit, Anda dapat membuat versi sederhana menggunakan bahan yang ada di sekitar rumah. Sebuah kawat konduktif, biasanya terisolasi tembaga, dililitkan di sekitar batang logam. Kawat akan mendapatkan panas yang menyebabkan isolasi menjadi hal yang penting. Batang kawat yang dibungkus disebut solenoid, dan medan magnet yang dihasilkan memancar jauh dari titik ini. Kekuatan magnet yang langsung berhubungan dengan berapa kumparan kawat di sekitar batang. Untuk medan magnet kuat, kawat harus dibungkus lebih ketat.

Semakin ketat lilitan kawat di sekitar batang atau inti, semakin banyak loop yang meningkatkan kekuatan medan magnet. Selain seberapa erat kawat, bahan yang digunakan untuk inti juga dapat mengontrol kekuatan magnet. Misalnya, besi adalah logam feromagnetik, yang berarti sangat baik. Semakin konduktif suatu bahan maka semakin tinggi medan magnet yang dihasilkan.

Semua materi, termasuk batang besi elektromagnet, terdiri dari atom. Sebelum solenoid dialiri listrik, atom dalam inti logam tersusun secara acak, tidak menunjuk dalam arah tertentu. Ketika listrik dialirkan, medan magnet menembus batang dan menyusun ulang arah atom yang menyebabkan atom-atom ini bergerak dalam arah yang sama, muncullah medan magnet tumbuh. Susunan dari atom, area kecil atom magnet disebut domain, naik dan turun sehingga dengan mengendalikan aliran listrik, Anda dapat mengontrol kekuatan magnet.

Dengan mengontrolnya, Anda pada dasarnya dapat mengubah magnet dan mematikannya. Ketika saat dimatikan, atom kembali normal, acak dan batang inti kehilangan energi magnet.
Magnet permanen memiliki atom yang selalu selaras dan kekuatan magnet yang konstan. Apakah Anda tahu bahwa Anda dapat menghilangkan daya rekat dari magnet permanen dengan menjatuhkannya? Dampaknya sebenarnya dapat menyebabkan atom berubah dari keselarasan, dapat menjadi magnet lagi dengan menggosok magnet di atasnya.

Elektromagnet di Sekitar Kita
Banyak elektromagnet memiliki keuntungan lebih daripada magnet permanen karena dapat dengan mudah diaktifkan dan dinonaktifkan, dan meningkatkan atau menurunkan jumlah listrik yang mengalir di sekitar inti untuk mengendalikan kekuatannya.

Teknologi modern sangat bergantung pada elektromagnet untuk menyimpan informasi dengan menggunakan alat perekam magnetik. Ketika Anda menyimpan data ke hard drive di komputer Anda, potongan magnet logam kecil yang tertanam ke disk dalam pola khusus untuk menempatkan informasi yang disimpan. Data ini berupa bahasa komputer digital biner (0 dan 1). Ketika Anda mengambil informasi ini, pola diubah menjadi pola biner asli dan diterjemahkan ke dalam bentuk yang lebih mudah digunakan. Jadi apa hubungannya dengan elektromagnet? Mengalirkan arus melalui sirkuit komputer dan memagnetisasi potongan-potongan kecil logam. Ini adalah prinsip yang sama yang digunakan dalam tape recorder, VCR dan media berbasis tape lainnya. Inilah sebabnya mengapa magnet dapat menjadi mimpi buruk dan dapat merusak isi data perangkat ini.

Elektromagnet juga membuka jalan bagi yang Anda yang benar-benar ingin memanfaatkan potensi listrik. Dalam peralatan listrik, motor bergerak karena arus yang mengalir dari stop kontak Anda yang menghasilkan medan magnet. Bukan berarti listrik sendiri yang menggerakkan motor, tetapi tenaga yang dibuat oleh magnet. Kekuatan magnet menciptakan gerakan rotasi, yang berarti mereka berputar di sekitar titik tetap, mirip dengan cara ban berputar di sekitar porosnya.

Jadi, mengapa tidak melewati proses ini dan hanya menggunakan putaran menyalakan motor tanpa listrik? Karena saat ini daya alat yang diperlukan cukup besar. Pernahkah Anda memperhatikan ketika menyalakan alat besar seperti televisi atau mesin cuci kadang-kadang dapat menyebabkan lampu di rumah Anda berkedip? Hal ini karena alat tersebut membutuhkan banyak energi pada awalnya, tetapi jumlah besar hanya diperlukan untuk memulai pergerakan motor. Setelah itu terjadi, siklus induksi elektromagnetik mengambil alih.

Percobaan Elektromagnet
Elektromagnet sangat mudah dibuat, cukup hanya dengan beberapa peralatan dan power supply. Anda akan memerlukan beberapa hal berikut:

• Sebuah paku besi, panjang sekitar 15 cm
• Kawat tembaga terisolasi panjang 22-gauge
• Baterai

Setelah Anda mendapatkan barang-barang tersebut, buang isolasi dari masing-masing ujung kawat tembaga untuk menyediakan koneksi yang baik dengan baterai. Lilitakn kawat di sekitar paku, semakin rapat Anda melilitkannya, semakin kuat medan magnet yang dihasilkan. Terakhir, hubungkan baterai dengan menyambungkan salah satu ujung kawat ke terminal positif dan ujung lain ke terminal negatif (terserah ujung kawat yang mana yang akan dipasangkan dengan terminal). Anda sudah mendapatkan elektromagnet, coba dekatkan paku ke logam seperti klip dan lihat apa yang terjadi.

Elektromagnetik merupakan teknologi yang sangat bermanfaat. Jika Anda kreatif, Anda dapat menggunakannya untuk memudahkan pekerjaan Anda sehari-hari.

Bagikan Artikel ini