Elektromagnetisme

Penemuan hubungan antara magnetisme dan listrik, seperti banyak penemuan ilmiah lainnya, tersandung hampir secara tidak sengaja. Fisikawan Denmark Hans Christian Oersted memberi kuliah suatu hari di tahun 1820 tentang kemungkinan listrik dan magnet terkait satu sama lain, dan dalam prosesnya mendemonstrasikannya secara meyakinkan dengan eksperimen di depan seluruh kelasnya!

Dengan melewatkan arus listrik melalui kawat logam yang digantung di atas kompas magnetik, Oersted mampu menghasilkan gerakan tertentu dari jarum kompas sebagai respons terhadap arus. Apa yang dimulai sebagai dugaan di awal sesi kelas dikonfirmasi sebagai fakta di akhir. Tak perlu dikatakan, Oersted harus merevisi catatan kuliahnya untuk kelas masa depan! Penemuannya yang kebetulan membuka jalan bagi cabang sains yang sama sekali baru:elektromagnetik.

Percobaan rinci menunjukkan bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik selalu berorientasi tegak lurus terhadap arah aliran. Metode sederhana untuk menunjukkan hubungan ini disebut aturan tangan kanan . Secara sederhana, aturan tangan kanan mengatakan bahwa garis fluks magnet yang dihasilkan oleh kawat pembawa arus akan berorientasi ke arah yang sama dengan jari-jari tangan kanan seseorang yang melengkung (dalam posisi "menumpang"), dengan ibu jari menunjuk ke dalam. arah aliran arus konvensional:

Medan magnet mengelilingi bagian lurus dari kawat pembawa arus ini; garis fluks magnet yang tidak memiliki kutub "utara" atau "selatan" yang pasti.

Meskipun medan magnet di sekitar kawat pembawa arus memang menarik, medan magnet ini cukup lemah untuk arus dalam jumlah biasa, mampu membelokkan jarum kompas dan tidak lebih. Untuk menciptakan gaya medan magnet yang lebih kuat (dan akibatnya, fluks medan lebih banyak) dengan jumlah arus listrik yang sama, kita dapat membungkus kawat menjadi bentuk kumparan, di mana medan magnet yang berputar di sekitar kawat akan bergabung untuk menciptakan medan yang lebih besar dengan polaritas magnet tertentu (utara dan selatan):

Jumlah gaya medan magnet yang dihasilkan oleh kawat yang digulung sebanding dengan arus yang melalui kawat dikalikan dengan jumlah "belitan" atau "bungkusan" kawat dalam kumparan. Gaya medan ini disebut gaya gerak magnet (mmf), dan sangat mirip dengan gaya gerak listrik (E) dalam rangkaian listrik.

Sebuah elektromagnet adalah sepotong kawat yang dimaksudkan untuk menghasilkan medan magnet dengan aliran arus listrik melaluinya. Meskipun semua konduktor pembawa arus menghasilkan medan magnet, elektromagnet biasanya dibuat sedemikian rupa untuk memaksimalkan kekuatan medan magnet yang dihasilkannya untuk tujuan khusus. Elektromagnet sering digunakan dalam penelitian, industri, medis, dan produk konsumen.

Sebagai magnet yang dapat dikontrol secara elektrik, elektromagnet menemukan aplikasi dalam berbagai macam perangkat "elektromekanis":mesin yang menghasilkan gaya atau gerakan mekanis melalui tenaga listrik. Mungkin contoh paling jelas dari mesin semacam itu adalah motor listrik .

Contoh lain adalah relai , sebuah saklar yang dikendalikan secara elektrik. Jika mekanisme kontak sakelar dibuat sedemikian rupa sehingga dapat digerakkan (dibuka dan ditutup) oleh penerapan medan magnet, dan kumparan elektromagnet ditempatkan di sekitar untuk menghasilkan medan yang diperlukan, akan dimungkinkan untuk membuka dan menutup sakelar dengan penerapan arus melalui koil. Akibatnya, ini memberi kita perangkat yang memungkinkan listrik mengontrol listrik:

Relai dapat dibangun untuk menggerakkan beberapa kontak sakelar, atau mengoperasikannya secara "terbalik" (memberi energi pada koil akan terbuka kontak sakelar, dan melepas daya koil akan membuatnya tertutup kembali).

TINJAUAN:

• Saat arus mengalir melalui sebuah konduktor, medan magnet akan dihasilkan di sekitar konduktor tersebut.
• Aturan tangan kanan menyatakan bahwa garis fluks magnet yang dihasilkan oleh kawat pembawa arus akan diarahkan ke arah yang sama dengan jari-jari tangan kanan seseorang yang melengkung (dalam posisi "menumpang"), dengan ibu jari menunjuk ke dalam arah aliran arus konvensional.
• Gaya medan magnet yang dihasilkan oleh kawat pembawa arus dapat ditingkatkan secara signifikan dengan membentuk kawat menjadi kumparan, bukan garis lurus. Jika dililitkan dalam bentuk kumparan, medan magnet akan berorientasi sepanjang sumbu panjang kumparan.
• Gaya medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet (disebut gaya gerak magnet , atau mmf), sebanding dengan perkalian (perkalian) arus yang melalui elektromagnet dan jumlah “belitan” kumparan lengkap yang dibentuk oleh kawat.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Elektromagnetisme Menengah dan Induksi Elektromagnetik
• Lembar Kerja Dasar Elektromagnetisme dan Induksi Elektromagnetik