Magnet dan manfaatnya IPA kelas IX Semester 2 Kemdikbud

Magnet dan manfaatnya IPA Kelas IX semester 2  Kemdikbud | Setiap wilayah di muka bumi ini mengalami perubahan musim disepanjang tahunnya, perubahan musim berdampak bagi kehidupan mahluk hidup diatasnya, termasuk kehidupan hewan dalam mempertahankan hidupnya melakukan perpindahan tempat (migrasi).

Sumber Gb: Sunny Sunflower dari Pixabay

Contoh hewan yang melakukan migrasi seperti , Burung, Ikan dan hewan laut lainnya . Migrasi dilakukan oleh hewan-hewan tersebut melalui jalur yang sama tiap tahunnya.  

Pertanyaan yang muncul adalah bagaimana bisa mereka bermigrasi pada jalur yang sama tiap tahunnya dan tidak salah arah (tersesat) ? apakah mereka punya GPS seperti yang dimiliki manusia untuk menentukan posisi dan arah tujuan ? teknologi apa yang dimiliki hewan-hewan tersebut ?

Alloh SWT yang maha besar telah melengkapi hewan-hewan ini dengan alat navigasi  khusus didalam tubuhnya yang berfungsi seperti GPS dengan memanfaatkan medan magnet bumi.

Medan magnet bumi  adalah daerah di sekitar bumi yang dipengaruhi oleh gaya tarik bumi, dan medan magnet bumi dapat mempengaruhi batang magnet yang diletakan bebas di permukaan bumi.

Nah hewan yang mampu mendeteksi medan magnet bumi karena didalam tubuhnya terdapat magnet disebut BIOMAGNETIK.  sehingga dengan kemampuannya tersebut hewan dapat menentukan arah migrasi, mempermudah mencari mangsa dan menghindari predator.

Contoh hewan yang mampu melakukan migrasi :

• Burung seperti Burung elang, burung layang-layang, burung merpati pos dan banyak spesies burung lainnya pola yang umum adalah Banyak burung melakukan perjalanan panjang dengan terbang. Pola yang paling umum adalah terbang ke rah utara untuk berkembang biak pada musim panas Arktik dan kembali ke arah selatan yang hangat ketika daerah utara mengalami musim dingin.
  
Sumber Gb: Dr. Georg Wietschorke dari Pixabay
• Migrasi Ikan seperti Salmon, Paus, penyu, Lobster Duri | ikan Salmon bermigrasi untuk berkembang biak, bermigrasi ke air tawar untuk bertelur dan tumbuh kemudian kembali ke lautan di (atlantik/pasifik) dan kemudian berenang ribuan kilometer mengarungi lautan kembali kesungai air tawar (Sungai Fraser kanada). hal ini disebabkan kararena ikan Salmon bisa mendeteksi medan magnet tertentu dari sungai Fraser di Kanada, silahkan perdalam lagi bagaimana hewan -hewan tersebut bisa bermigrasi.

  

  Sumber : https://oceanidhor.blogspot.com/

  
  
• Magnet dalam tubuh bakteri Magnetotactic bacteria  yang memiliki organel khusus yang disebut magnetsome yang berfungsi untuk melakukan navigasi dan migrasi dengan memanfaatkan medan magnet.

  

  Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosome

Magnet

Magnet adalah suatu benda yang dapat menarik benda-benda yang terbuat dari besi, baja dan logam-logam tertentu lainnya.

Magnet berasal dari kata Yunani yaitu magnitis lithos yang artinya batu magnesian, Magnesian sendiri adalah wilayah Yunani pada masa lalu yang saat ini Magnesia berada di wilayah Turki. diwilayah ini terkandung batuan-batuan magnet.

Magnet terbuat dari logam  baik baja maupun besi dan memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan, dinamakan sesuai bentuknya berbentuk U disebut magnet U dan berbentuk batang disebut magnet batang.

Sifat magnet :

1. dapat menarik benda logam tertentu 
2. memiliki dua kutub manet yaitu kutub utara dan kutub selatan
3. gaya tarik manet terbesar terletak pada kedua kutubnya
4. selalu menunjukkan arah utara dan selatan
5. kutub-kutub magnet yang berlainan ( U - S) jenis akan tarik menarik
6. kutub-kutub magnet yang sejenis ( U - U / S-S) akan tolak menolak 

Penggolongan Benda berdasarkan sifat Kemagnetannya

Sifat kemagnetan benda-benda disekitar kita dikelompokkan menjadi tiga :

1. Feromagnetik  adalah benda-benda yang dapat ditaraik dengan kuat oleh magnet , contoh : besi, baja dan nikel
2. Paramagnetik adalah benda-benda yang ditarik dengan lemah oleh magnet. contoh : platina dan aluminium
3. Diamagnetik adalah benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet, contoh : kayu dan bismut

Membuat Magnet

Berdasarkan asalnya, magnet dibedakan menjadi dua macam yaitu magnet alam (dari alam) dan magnet buatan

Cara membuat magnet 

1. Mengosok
2. Dililit dengan paku
3. Induksi magnet

Lebih jelasnya kalian bisa melakukan percobaan dengan mengikuti LKPD cara membuat Magnet.

Teori Kemagnetan Bumi

Jarum kompas selalu menunjukkan arah utara dan selatan karena tertarik oleh kutub selatan magnet bumi dan kutub utara magnet bumi.

Kutub utara magnet bumi berada disekitar kutub selatan bumi dan kutub selatan magnet bumi berada disekitar kutub utara bumi. akibatnya terdapat ketidaktepatan penunjukkan arah kutub utara dan kutub selatan magnet bumi yang disebut :

• Sudut Deklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara - selatan jarum kompas terhadap arah utara dan selatan bumi, Sudut Deklinasi + jika kutub utara menyimpang ke timur sedangkan Sudut Deklinasi - jika kutub utara menyimpang ke barat
• Sudut Inklinasi adalah sudut yag dibentuk oleh jarum kompas terhadap horizontal permukaan bumi.

Penyebab terjadinya sudut deklinasi Karena letak kutub – kutub magnet bumi tidak berhimpit dengan letak kutub – kutub bumi

Penyebab terjadinya sudut inklinasi karena medan magnet bumi tidak sejajar dengan permukaan bumi

Medan Magnetik

Medan Magnet adalah ruang disekitar magnet yang masih dapat dipengaruhi gaya magnet, medan magnet digambarkan berupa garis - garis gaya magnet yang arahnya dari kutub utara ke kutub selatan.

Tempat yang garis-garis gaya magnetnya rapat menunjukkan medang magnetnya kuat, sebaliknya tempat yang garis-garis magnetnya renggang menunjukkan medan magnetnya lemah.

Pola medan magnet dapat diselidiki dengan cara menaburkan serbuk besi diatas kertas karton yang dibawahnya diletakan sebuah magnet batang.

Incredible Science . Physics Fun pic.twitter.com/lZc0yQU8QQ

— Physics & Astronomy Zone (@zone_astronomy) February 12, 2022

Pola garis -garis gaya magnet pada dua kutub yang berdekatan

1. Kutub utara magnet dengan kutub utara magnet

2. Kutub Selatan magnet dengan kutub selatan magnet

3. Kutub utara magnet dengan kutub selatan magnet

Medan magnet di sekitar kawat berarus listrik ditemukan oleh Hans Christian Oersted (1770-1851) . Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik magnet jarum kompas akan bergerak (menyimpang).

1. Penyimpangan magnet jarum kompas akan makin besar jika kuat arus listrik yang mengalir melalui kawat diperbesar.
2. Arah penyimpangan jarum kompas bergantung arah arus listrik yang mengalir dalam kawat.

Medan Magnet pada kawat lurus yang berarus listrik

Cara menentukan arah medan magnet pada kawat lurus yang berarus listrik

Medan magnet pada kawat melingkar yang berarus listrik

Medan magnet pada solenoida yang berarus listrik

Induksi Elektromagnetik

Perubahan medan magnet dapat menghasilkan  listrik, yang disebut induksi elektromagnetik.

Menurut Faraday, arus listrik dapat dihasilkan dengan cara menggerakkan magnet batang keluar masuk kumparan. kemudian temuan ini diaplikasikan pada generator listrik yang mengubah energi gerak menjadi energi  listrik, dan akhirnya kita semua dapat menikmati listrik dari pembangkit listrik tenaga Air (PLTA)

Alat-alat yang menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik

1. Generator

Generator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak  (kinetik) menjadi energi listrik. Energi gerak yang dimiliki generator  dapat diperoleh dari berbagai sumber energi alternatif, misalnya dari energi angin, energi air, dan sebagainya. 

Generator dibedakan menjadi  generator AC (Alternating Current) dan generator DC (Direct Current). 

Generator AC atau alternator dapat menghasilkan arus listrik bolak-balik dengan cara menggunakan cincin ganda, sedangkan generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan  komutator (cincin belah).

2. Dinamo AC-DC

Pada sepeda kakek nenek kita dulu biasanya terdapat Dinamo sepeda, Dinamo sepeda  adalah generator kecil  untuk menghasilkan listrik sehingga lampu sepeda bisa menyala, diletakan pada sepeda sehingga dinamo akan berputar karena di gesek oleh ban sepeda. 

Mengapa lampu sepeda  kayuh dapat menyala meskipun tidak  diberi baterai? Mengapa nyala lampu  akan semakin terang apabila kita  mengayuh pedal sepeda dengan lebih  cepat? 

Pada sepeda terdapat  dinamo yang berfungsi sebagai sumber  energi listrik untuk menyalakan lampu.  Dinamo adalah alat yang berfungsi  untuk mengubah energi gerak menjadi listrik.

Cara kerja dinamo dan generator  hampir sama, termasuk penggunaan  satu cincin yang dibelah menjadi dua  (komutator) pada dinamo DC dan cincin  ganda pada dinamo AC. 

Perbedaan  dinamo dengan generator terletak  pada dua komponen utama dinamo,  yaitu rotor (bagian yang bergerak) dan stator (bagian yang diam). 

Saat sepeda dikayuh dengan cepat, kumparan  pada dinamo akan bergerak cepat sehingga gaya gerak listrik (GGL)  induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat dan energi listrik yang  dihasilkan menjadi lebih banyak. 

Selain dengan mempercepat putaran kumparan, penggunaan magnet yang kuat, memperbanyak jumlah lilitan, dan penggunaan inti besi lunak dalam dinamo juga dapat  mengakibatkan GGL induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat. 

3. Tranformator

Aliran listrik dari PLN agar tidak merusak peralatan elektronik dirumah tegangannya harus diturunkankembali,  Bagaimana  cara menurunkan atau menaikkan tegangan listrik? Salah satu caranya  adalah dengan menggunakan transformator. 

Berdasarkan penggunaannya, transformator dibagi menjadi dua  jenis, yaitu transformator step-down dan transformator step-up. Transformator step-down berfungsi untuk menurunkan tegangan  listrik, sedangkan transformator step-up berfungsi untuk menaikkan  tegangan listrik.

Transformator  terdiri darililitan primer dan  lilitan sekunder yang dihubungkan dengan menggunakan inti besi.  Lilitan primer yang mendapat tegangan AC akan menginduksi lilitan  sekunder. 

Perubahan arah arus AC membuat medan magnet yang  terbentuk berubah-ubah, menghasilkan tegangan AC pada  ujung-ujung kumparan sekunder. Inti besi digunakan  untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan

Besar kecilnya tegangan  yang dihasilkan transformator dipengaruhi oleh jumlah lilitan pada  kumparan primer dan sekunder. 

Jika  jumlah lilitan primernya lebih banyak  daripada jumlah lilitan sekunder, maka  tegangan pada kumparan sekunder juga  akan lebih kecil daripada tegangan pada  kumparan primer, dan transformator  tersebut disebut transformator stepdown. 

Namun, jika jumlah lilitan  primernya lebih sedikit daripada jumlah  lilitan sekunder, maka tegangan pada kumparan sekunder akan lebih  besar daripada tegangan pada kumparan primer, dan transformator  tersebut disebut transformator step-up. 

Magnet dan pemanfaatannya daam teknologi

Magnet sangat berperan penting dalam kehidupan manusia, beberapa teknologi yang menggunakanprinsip kerja magnet diantaranya :

1. Magnetic Resonance Imaging (MRI).

MRI adalah alat yang digunakan untuk  pemeriksaan organ tubuh yang menggunakan teknologi magnet dan gelombang radio. kemudian dihasilkan gambar organ, tulang, dan jaringan di dalam tubuh secara rinci dan mendalam. alat ini merupakan alat bantu pemeriksaan dan diagnosis dokter.

Cara kerja MRI :

• Orang yang akan diperiksa kesehatannya menggunakan  MRI dimasukkan ke dalam medan  magnet yang memiliki kekuatan  5.000 kali lipat lebih kuat dari medan magnet bumi. Medan magnet  sebesar ini mengakibatkan nukleon  tubuh berputar dan berbaris sejajar  menjadi jarum kompas (Gambar  6.38a). Nukleon tersebut kemudian  ditembak dengan gelombang radio  untuk menginduksi arahnya 
• Saat arahnya sejajar nukleon-nukleon tersebut akan  memancarkan gelombang radio yang akhirnya diterima komputer  sebagai pencitraan kondisi dalam tubuh   gamber tersebut dapat menunjukkan adanya penyakit dalam tubuh manusia Teknik ini jauh lebih aman dibanding dengan Rontgen  (sinar X).

Manfaat lain MRI selain mendeteksi ada tidaknya penyakit tumor , MRI juga dapat digunakan untuk merekam pikiran manusia. Misalnya untuk merekam bagian otak yang menanggapi rangsang panas atau  dingin. Selain itu, MRI juga dapat digunakan untuk melakukan deteksi dini terhadap gejala epilepsi

2. Magnetically levitated (MAGLEV /kereta terbang) 

Maglev merupakan akronim dari magnetically levitated atau kalu kita terjemahkan sebagai kereta terbang. Kereta maglev terangkat dari relnya kurang lebih 10 mm 

Meskipun rel dan kereta tidak menempel, kereta maglev yang  super cepat mampu melaju hingga 650 km/jam, tidak akan terjatuh  dan tergelincir. Hal ini disebabkan kereta maglev menerapkan prinsip  gaya tolak menolak magnet serta didorong dengan menggunakan  motor induksi. 

Kereta maglev telah menjadi alat transportasi massal di beberapa  negara maju seperti Jepang, Amerika, Cina, dan beberapa negara  di Eropa seperti Prancis, Jerman, dan Inggris. Di Jepang, kereta  yang menggunakan prinsip ini, yaitu kereta Shinkansen yang  menghubungkan kota Tokyo, Nagoya, dan Osaka. Perhatikan 

3. Magnet dan Reaktor Nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) adalah pembangkit  listrik yang menggunakan energi nuklir untuk menghasilkan listrik. karena menggunakan energi Nuklir yang menggunakan uranium yang sangat berbahaya maka peggunakan PLTN selain manfaatnya yang besar namun terdapat pula resiko yang berbahaya akibat reaksi fisi dan fusi uranium.

Cara kerja PLTN :

• Energi yang dihasilkan dari reaksi pemecahan inti atom (fisi) uranium-235 (fusi inti atom) dalam sutu reaktor nuklir digunakan untuk menggerakan turbin
• Energi yang dihhasilkan dari Uranium-235 seukuran  penghapus pensil, menghasilkan energi yang sebanding dengan satu  ton batu bara. 
• Panas yang dihasilkan dari pemecahan inti atom mampu  mencapai 4.0000C. 

Namun efek samping dari reaksi nuklir tersebut dihasilkan berbagai partikel bermuatan yang berbahaya bagi kesehatan jika menyebar  ke lingkungan. 

Nah agar partikel tersebut tidak menyebar ke lingkungan,  digunakan botol magnet dengan medan magnet yang sangat besar.  Botol magnet akan menarik partikel-partikel bermuatan sehingga tetap berada dalam reaktor.

Lainnya tentang magnet

• Soal ulangan harian Magnet Kelas 9
• LKPD gaya magnet SMP kelas 9 (aturan gaya Lorentz)

Sumber tulisan :

• Zubaidah,Siti et.all (2018).IlmuPengetahuan Alam SMP/MTs Kelas IX Semester  2.Jakarta; Kemdikbud

ADH "Hebatnya seorang guru karena mendidik, dan rekreasi paling indah adalah mengajar" (KH Maimoen Zubair)

Berbagi :