Pada suatu hari Ani mendekati ibunya yang sedang menjahit. Ia memperhatikan gerakan jarum di atas kain. Tanpa sengaja Ani mengambil gunting yang ada di depannya. Kemudian ia menempelkan ujung gunting pada kancing baju yang terbuat dari plastik. Ani tidak melihat kejadian yang mengherankan baginya. Ani terheran-heran pada saat ujung gunting ia tempelkan pada jarum.Ternyata jarum menempel pada
ujung gunting yang sedang ia pegang. Sambil meloncat-loncat kegirangan Ani bertanya kepada ibunya. Bu, kenapa jarum bisa menempel pada ujung gunting? Sambil melontarkan senyum Ibu Ani menoleh ke arah Ani, dan berusaha untuk menjawab bahwa gunting dan jarum terbuat dari bahan besi. Diskusi Ani dan ibunya hanya bermuara pada bahan yang digunakan untuk gunting dan jarum. Tentu tidaksemua besi bisa menarik benda lain, untuk mengetahui penyebabnya, marilah kita ikuti penjelasan dalam materi pokok berikut.
A. Sifat Kutub Magnet
Info MEDIAJika sebuah magnet digantung di tengahnya, magnet tersebut mencoba untuk menunjuk ke arah utara dan selatan. Hal ini karena kutub-kutubnya ditarik oleh kutub-kutub megnetis bumi. Dalam sebuah magnet, “kutub utara” sebenarnya berarti “kutub pencari arah utara”. Inilah ujung yang mencoba menunjuk ke utara.
Info MEDIAPenelitian tentang kemagnetan pertama kali dilakukan oleh Pierre de Maricourt pada 1269. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa magnet memiliki dua kutub yang searah dengan kutub utara dan selatan bumi. Pada 1600, William Gilbert menyimpulkan bumi merupakan magnet raksasa.
Di dalam kehidupan sehari-hari kata “magnet” sudah sering kitadengar. Namun sering juga berpikir bahwa jika mendengar kata magnet
selalu berkonotasi menarik benda. Kita bisa mengambil suatu barang hanya dengan sebuah magnet, misalkan pada peralatan perbengkelan biasanya dilengkapi dengan sifat magnet sehingga memudahkan untuk mengambil benda yang jatuh di tempat yang sulit dijangkau oleh tangan secara langsung. Bahkan banyak peralatan yang sering kita gunakan, antara lain bel listrik, telepon, dinamo, alat-alat ukur listrik, kompas yang semuanya menggunakan magnet. Asal kata magnet diduga dari kata magnesia yaitu nama suatu daerah di Asia kecil. Menurut cerita di daerah itu + 4.000 tahun yang lalu telah ditemukan sejenis batu yang memiliki sifat dapat menarik besi atau baja atau campuran logam lainnya. Benda yang dapat menarik besi atau baja inilah yang disebut magnet.Di dalam kehidupan sehari-hari kata “magnet” sudah sering kita dengar. Namun sering juga berpikir bahwa jika mendengar kata magnet selalu berkonotasi menarik benda. Kita bisa mengambil suatu barang hanya dengan sebuah magnet, misalkan pada peralatan perbengkelan biasanya dilengkapi dengan sifat magnet sehingga memudahkan untuk mengambil benda yang jatuh di tempat yang sulit dijangkau oleh tangan secara langsung. Bahkan banyak peralatan yang sering kita gunakan, antara lain bel listrik, telepon, dinamo, alat-alat ukur listrik, kompas yang semuanya menggunakan magnet.Asal kata magnet diduga dari kata magnesia yaitunama suatu daerah di Asia kecil. Menurut cerita di daerah itu + 4.000 tahun yang lalu telah ditemukan sejenis batu yang memiliki sifat dapat menarik besiatau baja atau campuran logam lainnya. Benda yangdapat menarik besi atau baja inilah yang disebut magnet.
B. Sifat Magnet Bahan
Berdasarkan kegiatan 12.1 - 12.4, sifat kemagnetan suatu benda digolongkan menjadi dua golongan yaitu: benda magnetik dan benda nonmagnetik. Benda magnetik yaitu benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet sedangkan benda nonmagnetik yaitu benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet.
Di dalam percobaan yang lebih teliti diperoleh penggolongan benda yang terdiri atas ferromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik. Ferromagnetik adalah benda yang ditarik kuat oleh magnet dan paramagnetik adalah benda yang ditarik lemah oleh magnet sedangkan diamagnetik adalah benda yang ditolak oleh magnet, contoh benda ferromagnetik antara lain besi, baja, nikel, kobalt dan berbagai logam campuran yang lain. Sedangkan contoh benda diamagnetis adalah bismut dan timah, aluminium, serta stainless. Telah kalian ketahui bahwa magnet adalah benda yang dapat menarik suatu benda tertentu misalnya besi atau baja yang ada di dekatnya. Setiap magnet terdiri atas dua bagian yang mempunyai daya tariknya terbesar. Pada magnet batang, daya tarik terbesar terdapat pada ujung-ujung magnet tersebut. Bagian magnet yang daya tariknya terbesar disebut kutub magnet. Oleh karena itu setiap magnet mempunyai dua buah kutub yaitu kutub utara, U, dan kutub selatan, S. Apabila kutub utara dengan kutub selatandidekatkan akan tarik-menarik, (U-S), sedangkankutub utara apabila didekatkan dengan kutub utaraakan tolak-menolak, (U-U). Kutub selatan apabila didekatkan dengan kutub
selatan akan terjadi tolak-menolak, (S-S). Atau dengan kata lain kutub senama tolak-menolak, tidak senama tarik-menarik.
C. Cara Membuat Magnet
1. Cara Membuat Magnet
Magnet ada dua jenis yaitu magnet alam dan magnet buatan. Ada berbagai cara untuk membuat magnet, antara lain:
a. dengan cara menggosokkan magnet tetap,
b. dengan aliran arus listrik,
c. dengan induksi (influensi atau imbas).
a. Dengan cara menggosokkan magnet tetap
Benda-benda kecil, misalnya jarum atau paku apabila kita dekatkan dengan sebatang besi atau sebatang baja ternyata benda-benda kecil tersebut tidak dapat ditarik oleh batang besi atau baja. Hal ini menunjukkan bahwa besi atau baja tidak bersifat sebagai magnet. Besi atau baja dapat dibuat magnetantara lain dengan cara menggosokkan salah satu ujung magnet tetap di sepanjang batang besi, atau baja ke satu arah secara berulang-ulang. Secara fisika bahwa benda-benda yang bisa dibuat magnet adalah benda atau material yang sudah mempunyai sifat kemagnetan yang terdiri dari domain-domain atau magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Saat terjadi penggosokan dengan arah yang teratur mengakibatkan adanya pengaruh medan magnet dari magnet permanen yang dapat digunakan untuk menyearahkan posisi domain. Dengan posisi yang searah tentu mengakibatkan adanya gaya yang ditimbulkan oleh domain tersebut sehingga menjadikan benda bermagnet.
b. Dengan aliran arus listrik
Pada Kegiatan 12.6 ditunjukkan bahwa paku besar yang dililiti oleh sebuah kumparan setelah dihubungkan dengan baterai kemudian dekatkan dengan paku-paku kecil, ternyata paku kecil akan menempel pada paku besar tersebut. Apabila baterai atau sumber arus listrik searah (DC) diganti dengan sumber arus listrik bolak-balik (AC) bertegangan rendah maka paku besar tetap bersifat sebagai magnet. Jika arus listrik diputus maka pakupaku kecil yang menempel pada paku besar dalam hitungan detik akan berjatuhan atau lepas. Berarti paku besar sudah hilang kemagnetannya. Jadi, sifat kemagnetan paku besar hanya terjadi selama ada aliran listrik. Dikatakan bahwa paku besi menjadi magnet sementara. Seandainya paku besi diganti dengan logam baja, maka setelah arus listrik diputus, logam tetap bersifat sebagai magnet. Karena baja dapat dibuat magnet yang bersifat permanen (tetap).
Secara fisika dapat dijelaskan bahwa medan listrik yang ditimbulkan oleh arus listrik akan mempengaruhi posisi domain yang mengakibatkan posisi yang tidak teratur berubah menjadi teratur atau searah. Dengan posisi searah akan mempunyai kekuatan yang bersifat magnet. Bagaimana cara menentukan kutub utara atau selatan dari magnet buatan ini, kita bisa melakukan dengan cara, misalkan sebatang besi atau baja yang telah dililiti kawat berisolasi/kumparan (kawat transformator) dan dihubungkan dengan baterai telah menjadi magnet. Maka untuk menentukan kutubkutub magnetnya dapat dilihat pada Gambar 12.1!
Untuk menentukan arah kutub-kutub magnet digunakan aturan tangan kanan menggenggam. Jarijari yang menggenggam menunjukkan arah arus listrik. Sedangkan ibu jari menunjuk kutub utara. Jika arah arus listrik dibalik maka arah kutub juga akan sebaliknya, seperti Gambar 12.2.
c. Dengan induksi (influensi atau imbas)
Sebuah paku besar didekatkan dengan sebuah magnet yang ditaruh pada statif maka paku akan menempel pada magnet. Paku besar yang telah menempel pada magnet jika didekati paku-paku kecil, ternyata paku-paku kecil menempel pada paku besar. Hal ini disebabkan oleh paku besar yang berada di dalam medan magnet terkena induksi sehingga bersifat sebagai magnet. Secara konsep sama dengan pembuatan magnet cara digosok atau dililiti kumparan yang dialiri listrik. Akibat dari pengaruh medan magnet sehingga paku yang menempel pada magnet permanen memungkinkan posisi domaindomainnya menjadi teratur dan bersifat sebagai benda magnet.
Magnet buatan memiliki beberapa bentuk, diantaranya: berbentuk batang persegi (magnetbatang), berbentuk jarum (magnet jarum) berbentuksilinder (magnet silinder) dan berbentuk U danberbentuk tapak kuda, lihat Gambar 12.3!
2. Cara Menghilangkan Sifat Kemagnetan
Sifat kemagnetan suatu benda dapat dihilangkandengan cara dipukul atau dipanaskan. Dengan dipukul atau dipanaskan maka domain-domain bergerak secara random dan tak teratur, sehingga sifat magnet yang dimiliki jadi hilang.
D. Teori Kemagnetan Bumi
Sebuah magnet yang bebas bergerak ternyata selalu menempatkan dirinya menurut arah utara – selatan. Hal ini menunjukkan bahwa di permukaan bumi terdapat medan magnet dan gaya yang mempengaruhi kutub-kutub magnet tersebut. Kutub utara magnet selalu menghadap ke arah utara. Hal ini dapat dijelaskan dengan beranggapan bahwa:
a. Di kutub utara bumi terdapat suatu kutub selatan magnet
b. Di kutub selatan bumi terdapat suatu kutub utara magnet
c. Bumi sebagai sebuah magnet besar dengan kutub selatan terletak di dekat kutub utara dan kutub utara terletak di dekat kutub selatan bumi (lihat Gambar (12.4)!
Magnet di dalam kompas pada umumnya tidak dapat menunjukkan utara–selatan tetapi agak menyimpang. Sebab letak kutub kutub magnet bumi tidak tepat pada kutub-kutub bumi. Oleh karena itu garis-garis gaya magnet bumi tidak berimpit arahnya dengan arah utara-selatan. Penyimpangan dari arah utara– selatan yang sebenarnya ini disebut deklinasi, lihat Gambar 12.5!
Besarnya deklinasi ini dinyatakan dengan sudut antara arah utara sebenarnya dengan arah utara yang ditunjukkan oleh magnet. Sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis mendatar disebut inklinasi. Adanya inklinasi ini disebabkan garis-garis gaya magnet bumi, ternyata tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena itu sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu mendatar biasanya tidak menempatkan diri pada kedudukan mendatar, tetapi miring.
E. Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik
Medan MagnetMedan magnet adalah suatu daerah di sekitar magnet di mana masih ada pengaruh gaya magnet. Adanya medan magnet ini dapat kita tunjukkan dengan menggunakan serbuk besi dan dapat pula menggunakan kompas.
1. Letakkan sebuah magnet batang.
2. Di atas magnet tersebut, letakkan sehelai kertas putih (misal kertas karton).
3. Taburkan serbuk besi merata di atas kertas itu.
4. Kemudian ketuk-ketuk kertas itu beberapa kali.
Perhatikan dengan cermat bagaimana letakserbuk besi. Ternyata serbuk besi akan membentuk pola seperti Gambar 12.6.
Apabila kita perhatikan Gambar 12.6 di atas. Serbuk besi terlihat mengikuti suatu pola yang berbentuk seperti Gambar 12.7.
Garis-garis yang terletak pada Gambar 12.7 disebut garis-garis gaya magnet. Beberapa contoh garis-garis gaya magnet dapat dilihat pada gambar 12.8!
Berdasarkan pengamatan Gambar 12.8, maka dapat diambil kesimpulan tentang garis gaya magnet.
1. Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet.
2. Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan kutub utara dan menuju kutub selatan.
3. Garis gaya magnet selalu tidak berpotongan.
4. Tempat di mana garis gayanya rapat maka menunjukkan bahwa medan magnetnya juga kuat begitu pula sebaliknya.
1. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Berarus Listrik
Seorang ahli Ilmu Pengetahuan Alam yang juga guru besar pada Universitas Kopenhagen yang bernama Hans Christian Oersted (1777 – 1851) dalam penyelidikannya telah menemukan bahwa di sekitar arus listrik terdapat medan magnet. Dari percobaan yang dilakukannya Oersted menyimpulkan bahwa:
a. Di sekitar arus listrik terdapat medan magnet. Ini dapat dideteksi dengan menggunakan serbukbesi yang memerlukan kuat arus yang tinggi, jadi tidak bisa dengan baterai yang kecil.
b. Arah medan magnet (garis-garis gaya magnet) bergantung pada arah arus listrik. Jika arah arus diubah, maka arah medan magnet berubah.
c. Besar medan magnet dipengaruhi oleh kuat arus dan jarak terhadap kawat.
Info MEDIADalam kuliahnya di Universitas Kopenhagen pada tahun 1820,Oersted menghubungkan baterai dengan sebuah kawat yang bergerak dekat jarum kompas. Jarum magnetik berputar dan Oersted segera tahu apa arti gerakan ini. Kawat yang membawa arus bertindak sebagai magnet, membuktikan hubungan magnetisme dan listrik. Untuk menentukan arah garisgaris gaya magnet di sekitar penghantar lurus yang dialiri arus listrik agar lebih mudah digunakan kaidah tangan kanan, lihat Gambar 12.9! Jika ibu jari menunjukkan arah arus, maka arah garis gaya magnet dinyatakan oleh jari-jari yang menggenggam. Cara ini dapat digunakan untuk menentukan arah garis-garis gaya di sekitar penghantar yang bentuknya lain seperti terlihat pada Gambar 12.10!
2. Medan Magnet Sebuah Kumparan
Pengaruh medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah penghantar arus terhadap benda yang ada di sekitarnya sangat kecil. Hal ini disebabkan medan magnet yang dihasilkan sangat kecil atau lemah. Agar mendapatkan pengaruh medan yang kuat, penghantar itu harus digulung menjadi sebuah kumparan. Pada kumparan, medan magnet yang ditimbulkan oleh lilitan yang satu diperkuat oleh lilitan
yang lain. Apabila kumparan itu panjang disebut solenoida. Apabila di dalam kumparan diberi inti besi lunak maka pengaruh kemagnetannya menjadi jauh lebih besar. Karena kumparan yang dililitkan pada inti besi lunak akan menimbulkan sebuah magnet yang kuat. Pengaruh hubungan antara kuat arus dan medan magnet disebut elektromagnet atau magnet listrik. Magnet listrik banyak digunakan dalam bidang teknik, misalnya pembuatan bel listrik, kunci pintu listrik, indikator untuk bahan bakar pada mobil (fuel level), kereta cepat tanpa roda, telepon dengan uang logam dan detektor logam.
Keuntungan magnet listrik adalah:
a. Sifat kemagnetannya sangat kuat.
b. Kekuatan magnet itu dapat diubah-ubah dengan mengubah kuat arus.
c. Kemagnetannya dapat dihilangkan dengan memutuskan arus listrik.
Magnet listrik dibuat dalam berbagai bentuk, antara lain: berbentuk huruf U, berbentuk batang, berbentuk silinder, dan lingkaran. Di antara bentukbentuk magnet listrik tersebut yang paling kuat daya tarik magnetnya adalah yang berbentuk U.
F. Peralatan yang Menggunakan Prinsip Elektromagnetik
Banyak alat-alat listrik yang bekerjanya atas dasar kemagnetan listrik. Misalnya bel listrik, telepon, telegraf, alat penyambung atau relai, kunci pintu listrik, detektor logam dan loudspeaker. Alat-alat ukur seperti amperemeter, voltmeter dan galvanometer dapat dijelaskan dengan prinsip kemagnetan listrik.
1. Bel Listrik
Bagian-bagian utama bel listrik:
a. Sebuah magnet listrik (A dan B), berupa magnet listrik berbentuk U
b. Pemutusan arus atau interuptor: C
c. Sebuah pelat besi lunak: D yang dihubungkan dengan pegas E dan pemukul bel; F (lihat Gambar 12.11)!
Info MEDIAAlexander Graham Bell (1847- 1922) adalah ilmuan dan guru tunarungu asal Scotlandia yang terkenal dengan penemuannya seperti telegraf ganda (1874), telepon (1876), fotofon (1880), dan piringan hitam (1886). Pada umumnya hasil penemuan Bell merupakan bentuk pengabdian terhadap penderita tunarungu.Cara Kerja Bel ListrikApabila arus listrik dialirkan dengan jalan menekan sakelar, SK, maka arus listrik mengalir melalui kumparan. A dan B menjadi magnet, dan menarik D. Oleh karena itu arus yang melalui titik C terputus, sehingga sifat kemagnetannya hilang. D terlepas dari tarikan AB. Kontak C tersambung lagi, dan arus mengalir lagi. A dan B menjadi magnet lagi, menarik D demikian seterusnya berulang-ulang. Selama SK ditekan. Tiap kali D ditarik oleh AB, maka pemukul F memukul bel G, maka bel berbunyi.
2. Pesawat Telepon
Sebuah pesawat telepon pada dasarnya terdiri atas dua bagian utama yaitu:
a. pesawat pengirim, yang biasa disebut mikrofon
b. pesawat penerima, biasanya disebut telepon.
Lihat Gambar 12.12a! Perhatikan prinsip-prinsip yang mendasar pada sebuah mikrofon. Sebuah pelat tipis yang disebut diafragma D, selalu bersentuhan dengan butir-butir karbon, C, yang terdapat di dalam kotak karbon, B, jika getaran suara jatuh ke permukaan diafragma maka diafragma itu bergetar. Getaran ini menyebabkan butir-butir karbon tertekan atau tidak tertekan. Pada waktu tertekan, hambatan butir-butir karbon itu kecil, begitu sebaliknya jika tidak tertekan, hambatannya besar. Karena getaran diafragma dan hambatan C berubah-ubah sesuai dengan getaran suara. Arus yang mengalirpun berubah-ubah sampai ke telepon. Arus yang berubah-ubah menjadi suara.
Gambar 12.12b memperlihatkan dasar kerja pesawat telepon. Telepon terdiri atas sebuah diafragma, M, sebuah magnet listrik, A–A, dan magnet tetap US. Magnet tetap selalu memagnetkan inti magnet listrik. Karena itu diafragma yang terbuat dari bahan, ditarik oleh magnet, selalu tertarik ke arah AA dan dalam bentuk agak cekung ke arah AA. Jika arus yang datang melalui kumparan magnet listrik itu berubah-ubah besarnya. Maka kekuatan magnet listrik berubah-ubah juga. Perubahan gaya tarik sesuai dengan getaran suara yang dikirim oleh mikrofon. Perubahan gaya tarik menyebabkan diafragma bergetar sesuai dengan getaran suara pengirim.
3. Relai
Relai adalah sebuah alat yang dapat menghubungkan atau memutuskan arus yang besar meskipun dengan energi kecil. Bagian utama sebuah relai yaitu:
a. Magnet listrik (M)
b. Sauh (S)
c. Kontak (K)
d. Pegas (P)
Cara Kerja RelaiApabila arus mengalir melalui kumparan, M, maka sauh ditarik oleh M, sehingga kontak K bersentuhan. Arus yang mengalir melalui kumparan disebut arus primer. Arus yang dialirkan oleh kontak disebut arus sekunder. Jika arus primer tidak mengalir, maka sauh tertarik oleh pegas, kontak terputus. Skema relai ditunjukkan pada Gambar 12.13b.
Relai banyak digunakan dalam bidang teknik untuk mengatur suatu alat dari jarak jauh, misalnya pada motor listrik. Motor listrik dihubungkan dan diputuskan dengan cara menutup dan membuka sakelar S. Ketika S ditutup, arus listrik kecil mengalir melalui elektromagnet, ujung kiri elektromagnet menarik jangkar besi lunak yang berbentuk L. Pergerakan ini menyebabkan jangkar besi lunak menekan kontak C yang berada di bawah sehingga naik ke atas dan terhubung. Dengan terhubungnya kontak C, maka baterai terhubung ke motor listrik, dan arus listrik mengalir ke dalam motor listrik. Ketika sakelar S dibuka, arus listrik yang melalui elektromagnet terputus, kontak C terbuka dan motor berhenti berputar. Perhatikan Gambar 12.14. Ada dua rangkaian terpisah dan kontak relai C terbuka. Dengan
menutup sakelar S di rangkaian sebelah kiri, kontak C akan menutup dan menghubungkan rangkaian di sebelah kanan. Satu keuntungan dari sistem ini adalah sakelar-sakelar dan kabel-kabel penerangan yang hanya sesuai untuk arus kecil dapat dipakai untuk mengatur mesin-mesin listrik yang berarus besar, misalnya pada dinamo starter mobil.
4. Kunci Pintu Listrik
Kunci pintu listrik bekerja didasarkan pada elektromagnetik. Kunci ini mempunyai kumparan dari jenis solenoida yang dihubungkan ke saklar di dalam rumah. Jika seseorang menekan sakelar, arus mengalir ke solenoida. Elektromagnetik yang dihasilkan akan menarik kunci besi ke dalam solenoida sehingga seorang di luar bisa membuka pintu.
5. Metal Detector
Sebuah detektor logam yang digunakan untuk mengecek senjata logam, terdiri atas kumparan besar yang dapat dialiri/membawa arus listrik. Seseorang yang berjalan lewat di bawah pintu detektor yang membawa senjata logam dapat diketahui. Senjata logam dapat mengubah elektromagnetik yang dihasilkan oleh kumparan. Perubahan ini akan terdeteksi dan alarm akan berbunyi.
6. Loudspeaker
Loudspeaker adalah alat pengeras suara yang menggunakan prinsip elektromagnetik. Sinyal arus listrik diubah menjadi gelombang bunyi. Sinyal yang melalui kumparan dalam bentuk solenoida yang diletakkan di belakang speaker. Kumparan ini berlaku sebagai elektromagnetik dan ada magnet permanen yang ditempakan didekatnya. Arus yang lewat hanya satu arah, gaya magnet akan menekan elektromagnetik dan keluar ke speaker. Arus yang lewat berlawanan akan menarik speaker sehingga terjadi getaran. Getaran dari speaker menghasilkan gelombang bunyi.
G. Gaya Lorentz dan Penggunaannya
1. Gaya Lorentz
Gaya Lorentz adalah gaya yang terjadi pada sebuah penghantar berarus listrik di dalam medan magnet. Untuk menentukan arah gaya Lorentz dapat digunakan kaidah tangan kanan sebagaimana terlihat pada Gambar 12.15!
Dengan ketentuan sebagai berikut:
a. Ibu jari menunjukkan arah arus listrik, I.
b. Telunjuk menunjukkan arah medan magnet, B.
c. Jari tengah menunjukkan arah gaya Lorentz, F.
Besar gaya Lorentz sebanding dengan kuat medan magnet, arus listrik, dan panjang kawat. Jika kedudukan gaya, kuat medan magnet dan arus listrik saling tegak lurus, maka besarnya gaya Lorentz dapat dirumuskan:
Dengan F adalah gaya Lorentz dinyatakan dalam newton, medan magnet dinyatakan dalam satuan (N/ Am), (weber/m2) atau tesla (T), dan adalah panjang kawat penghantar dinyatakan dalam meter (m).
2. Penggunaan Konsep Gaya Lorentz (Gaya Magnet)
Adanya gaya magnet pada penghantar berarus listrik di dalam medan magnet memungkinkan berputarnya kumparan penghantar berarus listrik di dalam medan magnet. Beberapa contoh penerapan konsep ini antara lain motor listrik dan alat ukur listrik.
a. Motor listrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi kinetik. Dasar kerja motor listrik ini hampir sama dengan dasar kerja sebuah galvanometer. Apabila arus listrik dialirkan melalui kumparan, permukaan kumparan yang bersifat sebagai kutub utara bergerak menghadap selatan magnet. Permukaan yang bersifat sebagai kutub selatan bergerak menghadap ke kutub utara magnet. Setelah itu maka kumparan berhenti berputar.
Untuk melanjutkan putaran, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus dalam kumparan dibalik. Dengan terbaliknya arah arus maka kutub utara kumparan berubah menjadi kutub selatan, kutub selatannya menjadi kutub utara. Sekarang kutub utara kumparan berhadapan dengan kutub utara magnet. Kutub selatan kumparan berhadapan dengan kutub selatan magnet. Kutub-kutub itu menolak kumparan berputar setengah putaran sampai kutub utara kumparan berhadapan dengan kutub selatan magnet dan kutub selatan kumparan berhadapan dengan kutub utara magnet, pada saat itu arus dalam kumparan dibalik lagi. Akibat kumparan itu berputar setengah putaran lagi, demikian seterusnya, kumparan berputar terus, lihat Gambar 12.16!
b. Alat pengukur listrik
Jenis alat pengukur listrik yang banyak digunakan adalah pengukur jenis kumparan berputar. Pada dasarnya alat pengukur ini terdiri atas:
1) Sebuah magnet tetap berbentuk U
2) Ruang di antara kutub-kutubnya berbentuk silinder.
Di antara kutub-kutub itu terdapat sebuah inti besi lunak berbentuk silinder. Inti besi ini terpasang tetap pada tempatnya, tidak dapat berputar. Di antara inti besi dan kutub-kutub magnet terdapat sebuah kumparan, K, yang dapat berputar bersama dua batang poros. Pada tiap poros itu dipasang sebuah pegas spiral.
Pegas spiral, P, ini mengatur agar jarum penunjuk, J menunjukkan angka nol, kalau tidak ada arus melalui K. Apabila kumparan dialirkan arus, maka kumparan itu berputar sebab salah satu permukaan kumparan bersifat sebagai kutub utara dan sebagai kutub selatan. Kumparan tidak dapat berputar terus karena ditahan oleh pegas spiral. Besar putarannya tergantung pada besarnya arus, di mana makin besar arus makin besar sudut putarnya. Prinsip kerja seperti ini banyak digunakan pada peralatan seperti: amperemeter, galvanometer, dan voltmeter.
