Teori Dasar Kelistrikan Teknik Mesin ( Kemagnetan )

I. Kemagnetan

Kelistrikan mempunyai hubungan yang sangat erat dengan kemagnetan. Efek kemagnetan diselidiki pertama kali dengan ditemukannya struktur dari besi yang mampu menarik sepotong besi lainnya (lodestone).

Penyelidikan lebih jauh tentang lodestone adalah ketika sepotong besi ditaruh diatas permukaan air maka besi tersebut akan menunjukkan arah utara dan selatan. Batang magnet ini sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari yaitu dalam pemakaian jarum kompas yang telah digunakan lebih dari 1000 tahun silam dalam kehidupan manusia.

II. Medan magnet

Jika menyelidiki sebatang magnet, maka akan ditemukan adanya gaya yang mengelilingi magnet tersebut. Hal ini bisa ditunjukkan dengan menaruh bubuk besi diatas kaca dimana dibawah kaca tersebut diletakkan sebatang magnet, sehingga bubuk besi tersebut akan mengelilingi batang magnet membentuk lingkaran gaya, seperti terlihat pada gambar. 

Pola dari serpihan bubuk besi tadi adalah medan atau garis gaya magnet yang membentuk kutub utara dan selatan. Kekuatan medan magnet tergantung pada jarak medan magnet terhadap batang magnet, makin dekat jaraknya maka makin kuat kemagnetannya. Makin jauh jaraknya maka makin berkurang pula kemagnetannya, hal ini disebabkan karena udara merupakan hambatan terhadap medan magnet.

Medan magnet tersebut membentuk gaya dari kutub utara keselatan pada bagian luar batang magnet. Pada bagian dalam batang magnet, gaya mengalir dari kutub selatan menuju kutub utara, sehingga membentuk satu lingkaran.

Jika dilakukan percobaan pada dua batang magnet yang didekatkan, akan terlihat bahwa kutub yang sama akan tolak menolak, sedangkan kutub yang berbeda akan tarik menarik.
Prinsip dasar teori kemagnetan: Kutub yang senama akan tolak menolak dan kutub yang berbeda akan tarik menarik.

Seperti halnya dalam ilmu kelistrikan, ada material yang baik sebagai penghantar dan ada yang kurang baik atau lemah. Begitu juga dalam ilmu kemagnetan ada material yang baik untuk dibuat magnet, contohnya ALNICO (aluminium, nikel dan cobalt), besi dan baja, sementara ada material yang kurang baik untuk dibuat sebagai magnet yaitu kayu, gelas, kertas, tembaga dan seng.

Sebatang besi dapat dibuat menjadi magnet dengan beragam cara. Salah satunya dengan menggosokkan sebatang besi lainnya yang sudah menjadi magnet agar atom-atomnya menjadi searah membentuk kutub utara atau selatan.

Cara lainnya dengan meletakkan sepotong besi didaerah yang mempunyai medan magnet cukup kuat, sehingga garis gayanya membuat atom pada batangan besi tersebut menjadi searah atau beraturan. Metode-metode tersebut disebut Induksi magnet.

Kesimpulan:

* Setiap magnet mempunyai kutub utara dan selatan dan medan gaya yang mengelilingi magnet tersebut.
* Kutub yang sama tolak menolak, kutub yang tidak sama tarik menarik.
* Material magnet akan bereaksi jika terletak pada magnet.
* Sepotong besi biasa dapat membuat menjadi magnet melalui cara induksi.

III. Elektro magnet

Pada percobaan dengan menggunakan kompas yang didekatkan pada sebuah konduktor yang dialiri listrik maka jarum kompas akan bergerak menuju konduktor dari utara keselatan. Dari percobaan tersebut dapat dilihat melalui percobaan sepotong besi yang dililit kabel dan dipasang menembus sebuah papan tipis dan disekelilinginya ditaburi bubuk besi. Jika kabel tersebut dialiri arus listrik, maka bubuk besi tersebut akan membentuk garis gaya magnet.

Ciri-ciri elektromagnet adalah:

* Medan magnet akan mengelilingi sepanjang konduktornya.
* Medan magnet mempunyai arah yang sesuai dengan arah arus, yang dapat berubah sesuai dengan perubahan arah arus tersebut.
* Seperti hanya magnet permanen, elektro magnet juga mempunyai kutub utara dan selatan.
* Kekuatan medan magnet bergantung pada besar kecilnya arus yang mengalir dan juga jumlah gulungannya.

Jika suatu gulungan dialiri arus dan ditengah gulungan tersebut diberi sepotong besi (core) maka potongan besi tersebut menjadi magnet, ini yang disebut induksi elektromagnet.

Jika sepotong besi digerakkan memotong medan magnet, maka apabila kedua ujung besi tersebut diukur dengan menggunakan voltmeter, voltmeter akan menunjukkan tegangan yang kecil.

Tetapi jika digerakkan pararel atau searah dengan medan magnet, maka tidak ada tegangan yang diinduksikan. Percobaan diatas menjadi teori dasar pembangkit listrik. Induksi tegangan tersebut tidak mempunyai polaritas yang permananen atau polaritasnya akan berubah jika arah pergerakan konduktor berubah.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan induksi:

* Kekuatan medan magnet.
* Kecepatan konduktornya memotong medan magnet.
* Jumlah lilitan atau gulungan konduktornya.