Hai Sobat elpedia,cara hewan dalam bermigrasi dan mencari mangsa salah satunya adalah dengan memanfaatkan prinsip kemagnetan. Jika selama ini kamu hanya mengetahui fungsi magnet untuk produk-produk rumah tangga, ternyata magnet juga ada di dalam tubuh makhluk hidup sebagai alat navigasi. Penggunaan magnet dan sifat kemagnetan di dalam tubuh hewan atau manusia disebut dengan biomagnetisme. Lebih jelasnya, ayo kita pelajari bab ini dengan penuh semangat!
A. Pemanfaatan Medan Magnet pada Migrasi Hewan
Hewan mampu mendeteksi medan magnet bumi karena di dalam tubuh hewan terdapat magnet. Fenomena tersebut dinamakan biomagnetik. Selain itu, medan magnet bumi dapat membantu hewan dalam menentukan arah migrasi, mempermudah upaya mencari mangsa, atau menghindari musuh. Tahukah kamu hewan apa saja yang melakukan migrasi dengan memanfaatkan medan magnet bumi? Yuk kita pelajari subbab ini dengan penuh semangat!
1. Migrasi Burung
Beberapa jenis burung, misal burung elang dan burung layang-layang, melakukan migrasi pada tiap musim tertentu. Burung tersebut menggunakan partikel magnetik yang ada pada tubuhnya untuk menciptakan “peta” navigasi dengan memanfaatkan medan magnet bumi. Yuk kita pelajari!
Pada zaman dahulu, burung merpati sering dimanfaatkan sebagai kurir surat. Bagaimanakah cara merpati untuk mengetahui jalan pulang? Ternyata merpati memanfaatkan medan magnet bumi sebagai penunjuk arah pulang. Hal ini ditunjukkan hasil penelitian Comel pada tahun 1974 yang memasang magnet di kepala burung merpati. Ternyata, setelah dipasang magnet pada kepalanya, burung merpati tiba-tiba kehilangan arah dan tidak mengetahui jalan pulang.
2. Migrasi Ikan Salmon
Tahukah kamu ikan salmon? Ikan salmon adalah ikan yang hidup di Samudra Atlantik dan Samudra Pasifik. Ikan salmon merupakan ikan yang melakukan migrasi untuk berkembang biak.
3. Migrasi Penyu
Penyu memulai dan mengakhiri migrasi di Pantai Timur Florida Amerika Serikat. Jalur migrasi sepanjang 12.900 km melewati Laut Sargasso, wilayah perairan Laut Atlantik Utara. Waktu yang dibutuhkan untuk sekali migrasi antara 5-10 tahun. Tidak seperti migrasi hewan lain yang umumnya dilakukan secara berkelompok, penyu bermigrasi sendiri tanpa mengikuti penyu lain.
4. Migrasi Lobster Duri
Pernahkah kamu melihat lobster? Ada banyak jenis lobster, salah satunya yaitu lobster duri. Lobster ini merupakan jenis lobster air laut yang melakukan migrasi.
5. Magnet dalam Tubuh Bakteri
Tahukah kamu, bahwa dalam tubuh bakteri Magnetotactic bacteria (MTB) terdapat organel (komponen) khusus yang disebut magnetosome? Magnetotactic bacteria merupakan kelompok bakteri yang mampu melakukan navigasi dan bermigrasi dengan memanfaatkan medan magnet.
Beberapa jenis burung, misal burung elang dan burung layang-layang, melakukan migrasi pada tiap musim tertentu. Burung tersebut menggunakan partikel magnetik yang ada pada tubuhnya untuk menciptakan “peta” navigasi dengan memanfaatkan medan magnet bumi. Yuk kita pelajari!
Pada zaman dahulu, burung merpati sering dimanfaatkan sebagai kurir surat. Bagaimanakah cara merpati untuk mengetahui jalan pulang? Ternyata merpati memanfaatkan medan magnet bumi sebagai penunjuk arah pulang. Hal ini ditunjukkan hasil penelitian Comel pada tahun 1974 yang memasang magnet di kepala burung merpati. Ternyata, setelah dipasang magnet pada kepalanya, burung merpati tiba-tiba kehilangan arah dan tidak mengetahui jalan pulang.
2. Migrasi Ikan Salmon
Tahukah kamu ikan salmon? Ikan salmon adalah ikan yang hidup di Samudra Atlantik dan Samudra Pasifik. Ikan salmon merupakan ikan yang melakukan migrasi untuk berkembang biak.
Ikan salmon memiliki kemampuan untuk kembali ke aliran sungai air tawar tempat awal mereka menetas dan tumbuh setelah berenang ribuan kilometer mengarungi lautan. Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa ikan salmon yang melewati Sungai Fraser di Kanada dapat kembali lagi ke Sungai Fraser setelah dua tahun bermigrasi mengarungi Samudra Pasifik. Hal ini karena sungai Fraser memiliki medan magnet tertentu yang dapat dideteksi oleh ikan salmon.
3. Migrasi Penyu
Penyu memulai dan mengakhiri migrasi di Pantai Timur Florida Amerika Serikat. Jalur migrasi sepanjang 12.900 km melewati Laut Sargasso, wilayah perairan Laut Atlantik Utara. Waktu yang dibutuhkan untuk sekali migrasi antara 5-10 tahun. Tidak seperti migrasi hewan lain yang umumnya dilakukan secara berkelompok, penyu bermigrasi sendiri tanpa mengikuti penyu lain.
Seorang peneliti yang bernama Kenneth Lohmann dari Universitas Carolina Utara mempelajari tingkah laku tukik atau anak penyu saat dihadapkan dengan medan magnet yang berbeda-beda. Peneliti tersebut meletakkan penyu ke dalam sebuah wadah air yang dikelilingi alat yang dapat menimbulkan medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan disesuaikan dengan medan magnet jalur migrasi penyu, yaitu wilayah Florida utara, wilayah timur laut dekat Portugal. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa penyu mengikuti jalur migrasi yang diberikan.
Ketika penyu mendeteksi medan magnet yang mirip dengan medan magnet wilayah dekat Portugal, penyu akan berenang menuju selatan ke arah Portugal. Pergerakan penyu dalam mengikuti jalur medan magnet bertujuan untuk menjaga penyu agar tetap berada di lautan yang hangat dan wilayah yang kaya akan sumber makanan.
Ketika penyu mendeteksi medan magnet yang mirip dengan medan magnet wilayah dekat Portugal, penyu akan berenang menuju selatan ke arah Portugal. Pergerakan penyu dalam mengikuti jalur medan magnet bertujuan untuk menjaga penyu agar tetap berada di lautan yang hangat dan wilayah yang kaya akan sumber makanan.
4. Migrasi Lobster Duri
Pernahkah kamu melihat lobster? Ada banyak jenis lobster, salah satunya yaitu lobster duri. Lobster ini merupakan jenis lobster air laut yang melakukan migrasi.
Kenneth Lohmann meneliti kemampuan lobster duri untuk mendeteksi medan magnet dengan cara meletakkan lobster duri ke dalam bak air yang dapat diatur medan magnetnya.
Setiap kali medan magnet diubah, lobster duri akan menyesuaikan diri untuk tetap bergerak menuju arah kutub utara. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa lobster duri mampu merasakan medan magnet bumi untuk memandu migrasi yang dilakukan dari lepas pantai Florida menuju lautan lepas yang lebih hangat dan tenang di
setiap akhir musim gugur.
5. Magnet dalam Tubuh Bakteri
Tahukah kamu, bahwa dalam tubuh bakteri Magnetotactic bacteria (MTB) terdapat organel (komponen) khusus yang disebut magnetosome? Magnetotactic bacteria merupakan kelompok bakteri yang mampu melakukan navigasi dan bermigrasi dengan memanfaatkan medan magnet.
Beberapa jenis bakteri ini memiliki flagela yang berfungsi sebagai pendorong saat bergerak.
Jenis bakteri ini ditemukan pertama kali oleh Richard P. Blakemore pada tahun 1975. Magnetosome tersusun atas senyawa magnetite (Fe3O4) atau greigite (Fe3S4) yang memiliki sifat kemagnetan jauh lebih kuat dibandingkan dengan magnet sintetik atau yang dibuat oleh manusia. Magnetosome dan senyawa yang terkandung di dalamnya masih terus diteliti dan diduga memiliki potensi yang besar untuk digunakan dalam bidang kesehatan.
Jenis bakteri ini ditemukan pertama kali oleh Richard P. Blakemore pada tahun 1975. Magnetosome tersusun atas senyawa magnetite (Fe3O4) atau greigite (Fe3S4) yang memiliki sifat kemagnetan jauh lebih kuat dibandingkan dengan magnet sintetik atau yang dibuat oleh manusia. Magnetosome dan senyawa yang terkandung di dalamnya masih terus diteliti dan diduga memiliki potensi yang besar untuk digunakan dalam bidang kesehatan.
B. Teori Dasar Kemagnetan
Perkembangan peradaban manusia tidak terlepas dari penemuan magnet. Mulai dari speaker, telepon, televisi, bel rumah, dan berbagai peralatan yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari memanfaatkan magnet sebagai komponen utamanya. Seperti apa teori dasar kemagnetan, berikut penjelasannya.1. Konsep Gaya Magnet
Istilah magnet sering kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, bahkan kamu juga sering menggunakan magnet. Menurut kamu apa yang disebut dengan magnet?
Kata magnet berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki). Di wilayah tersebut terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu. Magnet terbuat dari logam seperti besi dan baja. Magnet memiliki berbagai bentuk dan dinamakan sesuai bentuknya, seperti Gambar berikut!
Penentuan kutub magnet batang dapat dilakukan dengan percobaan sederhana. Letakkan magnet batang di atas gabus lalu apungkan di permukaan air, ujung magnet yang menunjuk ke arah utara adalah kutub utara magnet, dan ujung magnet yang menunjuk arah selatan adalah kutub selatan magnet.
Dari manakah kekuatan magnet berasal? Apa beda gaya magnet dengan gaya listrik? Gaya listrik berasal dari adanya interaksi antara muatan listrik, sedangkan gaya magnet berasal dari adanya interaksi antara kutub-kutub magnet yang ditimbulkan oleh gerakan muatan listrik (elektron) pada benda. Perhatikan Gambar berikut
Pada Gambar a, kutub utara dan kutub selatan partikel elementer magnet pada benda tersebut tersebar secara acak, sehingga benda tidak memiliki sifat magnet. Pada beberapa jenis logam tertentu, seperti besi dan baja, sejumlah magnet elementer apabila diinduksi dapat disusun berbaris pada arah tertentu sehingga benda bersifat sebagai magnet (gambar b).
Penentuan kutub magnet batang dapat dilakukan dengan percobaan sederhana. Letakkan magnet batang di atas gabus lalu apungkan di permukaan air, ujung magnet yang menunjuk ke arah utara adalah kutub utara magnet, dan ujung magnet yang menunjuk arah selatan adalah kutub selatan magnet.
Dari manakah kekuatan magnet berasal? Apa beda gaya magnet dengan gaya listrik? Gaya listrik berasal dari adanya interaksi antara muatan listrik, sedangkan gaya magnet berasal dari adanya interaksi antara kutub-kutub magnet yang ditimbulkan oleh gerakan muatan listrik (elektron) pada benda. Perhatikan Gambar berikut
Pada Gambar a, kutub utara dan kutub selatan partikel elementer magnet pada benda tersebut tersebar secara acak, sehingga benda tidak memiliki sifat magnet. Pada beberapa jenis logam tertentu, seperti besi dan baja, sejumlah magnet elementer apabila diinduksi dapat disusun berbaris pada arah tertentu sehingga benda bersifat sebagai magnet (gambar b).
a. Sifat Magnet Bahan
Apa yang terjadi jika magnet didekatkan pada logam atau kayu? Sobatpasti sudah tahu dong! Yuk kita pelajari sifat-sifatnya!
Berdasarkan sifat interaksi bahan terhadap magnet, benda diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu feromagnetik, diamagnetik, dan paramagnetik.
- Benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet (feromagnetik) misal besi, baja, kobalt, dan nikel.
- Benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet (paramagnetik) misal magnesium, molibdenum, dan lithium.
- Benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet (diamagnetik) misal perak, emas, tembaga, dan bismut.
b. Cara Membuat Magnet
Magnet tidak hanya dapat ditemukan di alam sebagai magnet alami, tetapi ada juga benda yang dapat dibuat menjadi bersifat magnet. Tahukah kamu bagaimana cara membuat magnet?
1. Menggosok
Besi dapat dijadikan magnet dengan cara menggosok. Besi digosok dengan arah yang tetap, agar magnet elementer dapat diatur untuk menuju ke satu arah saja. Perhatikan Gambar berikut!
Ujung kutub selatan magnet yang digosokkan dari ujung besi B ke A akan mengubah besi menjadi magnet dengan kutub selatan pada ujung B dan kutub utara pada ujung A. Jadi, ujung batang besi yang pertama kali digosok akan memiliki kutub yang sama dengan kutub magnet yang menggosoknya.
2. Induksi
Baja dan besi dapat dijadikan magnet dengan cara menginduksi atau mendekatkannya dengan magnet selama beberapa waktu. Perhatikan Gambar berikut!
sifat magnet menunjukkan bahwa magnet akan tarik-menarik jika kutub yang berbeda didekatkan, dan tolakmenolak jika kutub yang sama didekatkan, sehingga ujung B akan menjadi kutub utara dan ujung A akan menjadi kutub selatan.
3. Elegtromagnetik
Magnet juga dapat dibuat dengan cara meliliti besi atau baja dengan kawat penghantar yang dialiri arus DC. Magnet yang dibuat dengan cara demikian disebut elektromagnet. Mengapa arus DC? Karena arus DC dapat menyamakan arah magnet elementer pada besi atau baja. Perhatikan gambar berikut!
Kutub magnet besi atau baja yang terbentuk tergantung pada arah lilitan kawat penghantar. Jika arah arus berlawanan dengan arah jarum jam, maka ujung A besi atau baja tersebut akan menjadi kutub utara dan ujung B akan menjadi kutub selatan. Sebaliknya, jika arah arus searah dengan jarum jam, maka ujung A besi atau baja akan menjadi kutub selatan dan ujung B akan menjadi kutub utara. Perhatikan Gambar 6.16, dengan pola lilitan tersebut, maka ujung A akan menjadi kutub selatan dan ujung B akan menjadi kutub utara.
c. Penerapan Elektromagnet dalam Kehidupan Sehari-hari
Gejala elektromagnet sering digunakan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa penerapan elektromagnet tersebut dapat ditemui pada bel listrik, sakelar listrik, dan telepon kabel.
1) Bel Listrik Sederhana
2) Sakelar
3) Telepon Kabel
d. Cara Menghilangkan Kemagnetan Bahan
Pada prinsipnya, sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara mengacak arah magnet elementernya.
Sifat kemagnetan bahan dapat dihilangkan dengan cara memukulmukul, memanaskan, dan meliliti magnet dengan arus bolak balik atau AC.
e. Medan Magnet
Bagaimana cara mendeteksi medan magnet di sekitar benda?
Daerah di sekitar magnet yang dapat memengaruhi magnet atau benda feromagnetik disebut medan magnet. Pola-pola yang dibentuk oleh pasir besi pada gambar di bawah merupakan bentuk garis gaya magnet yang digunakan untuk menggambarkan medan magnet.
Medan magnet terbesar terletak pada ujung-ujung kutub magnet. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya pasir besi yang ditarik oleh ujung-ujung kutub magnet (garis-garis gaya magnetnya sangat rapat).
Medan magnet terbesar terletak pada ujung-ujung kutub magnet. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya pasir besi yang ditarik oleh ujung-ujung kutub magnet (garis-garis gaya magnetnya sangat rapat).
2. Teori Kemagnetan Bumi
Bumi adalah magnet raksasa. Sebagai magnet raksasa, bumi memiliki kutub magnet, yaitu kutub utara magnet dan kutub selatan magnet. Kutub utara magnet bumi berada di sekitar kutub selatan bumi, sedangkan kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara bumi. Yuk kita pelajari!
Ketidaktepatan kutub utara dan kutub selatan magnet bumi disebut deklinasi. Selain adanya ketidaktepatan penunjukan arah kutub utara dan kutub selatan magnet bumi, ternyata medan magnet bumi juga membentuk sudut dengan horizontal permukaan bumi, atau yang disebut dengan sudut inklinasi.
Medan magnet bumi, sangat penting bagi kehidupan di bumi. Medan magnet bumi berfungsi untuk melindungi penduduk bumi dari radiasi kosmik (partikel listrik yang dihasilkan oleh matahari atau benda-benda langit lainnya) yang dapat membahayakan kesehatan. Dengan adanya medan magnet bumi, partikel listrik tidak dapat masuk ke seluruh permukaan bumi, tetapi akan tertarik menuju ke kutub-kutub magnet bumi.
Medan magnet bumi, sangat penting bagi kehidupan di bumi. Medan magnet bumi berfungsi untuk melindungi penduduk bumi dari radiasi kosmik (partikel listrik yang dihasilkan oleh matahari atau benda-benda langit lainnya) yang dapat membahayakan kesehatan. Dengan adanya medan magnet bumi, partikel listrik tidak dapat masuk ke seluruh permukaan bumi, tetapi akan tertarik menuju ke kutub-kutub magnet bumi.
3. Induksi Magnet dan Gaya Lorentz
a. Induksi MagnetMenurut Hans Christian Oersted (1820) bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Caranya dengan mengamati pergerakan jarum kompas saat diletakkan di dekat kabel yang dialiri arus listrik.
Berdsaarkan Percobaan Oersted, Arah medan magnet dan arah arus dapat ditunjukkan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Perhatikan Gambar berikut!
Arus listrik ditunjukkan dengan huruf I dan medan magnet ditunjukkan dengan huruf B.
Jika pada kawat lurus, medan magnet terbentuk melingkari rah arus, bagaimana dengan kabel yang dibentuk melingkar dan umparan? Coba perhatikan Gambar berikut!
Pada kumparan (Gambar a) medan magnet tampak melingkari kabel, tetapi pada kumparan (Gambar b) medan magnetnya seolah-olah membentuk kutub utara dan selatan pada ujung-ujungnya, persis seperti pada magnet batang.
Arus listrik ditunjukkan dengan huruf I dan medan magnet ditunjukkan dengan huruf B.
Jika pada kawat lurus, medan magnet terbentuk melingkari rah arus, bagaimana dengan kabel yang dibentuk melingkar dan umparan? Coba perhatikan Gambar berikut!
Pada kumparan (Gambar a) medan magnet tampak melingkari kabel, tetapi pada kumparan (Gambar b) medan magnetnya seolah-olah membentuk kutub utara dan selatan pada ujung-ujungnya, persis seperti pada magnet batang.
b. Konsep Gaya Lorentz
Pada subbab ini akan dibahas hubungan antara arus listrik, magnet, dan gaya yang ditimbulkannya. Yuk kita pelajari!
Kawat berarus yang berada dalam medan magnet akan mengalami gaya yang disebut dengan gaya Lorentz. Semakin besar arus listrik, gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar. Semakin besar medan magnet, gaya Lorentz yang dihasilkan semakin besar. Begitu pula dengan panjang kawat berarus, semakin panjang kawat berarus yang ada
dalam medan magnet, gaya Lorentz yang dihasilkan juga semakin besar. Secara matematis, besarnya gaya Lorentz dituliskan sebagai berikut.
F = B ∙ I ∙ L
dengan:
F = gaya Lorentz (Newton)
B = medan magnet (Tesla)
I = kuat arus listrik (Ampere)
L = panjang kawat (meter)
Penentuan arah gaya Lorentz, dapat dilakukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Perhatikan Gambar berikut!
F = B ∙ I ∙ L
dengan:
F = gaya Lorentz (Newton)
B = medan magnet (Tesla)
I = kuat arus listrik (Ampere)
L = panjang kawat (meter)
Penentuan arah gaya Lorentz, dapat dilakukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Perhatikan Gambar berikut!
Contoh Soal
1. Sebuah kawat tembaga sepanjang 10 m dialiri arus listrik sebesar 5 mA. Jika kawat tembaga tersebut tegak lurus berada dalam medan magnet sebesar 8 tesla, berapakah gaya Lorentz yang timbul?
Diketahui:
L = 10 m
I = 5 mA = 0,005 A
B = 8 tesla
Ditanya: Gaya Lorentz (F)....?
Jawab:
F = B∙I∙L
= 8 tesla. 0,005 A . 10 m
= 0,4 N
Jadi, gaya Lorentz yang timbul sebesar 0,4 newton.
2. Jika gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh kawat tembaga sepanjang 2 m dan dialiri arus listrik sebesar 2 mA adalah 12 N, maka berapakah besar medan magnet yang melingkupi kawat tembaga tersebut?
Diketahui:
L = 2 m
I = 2 mA = 0,002 A = 2 × 10-3 A
F = 12 N
Ditanya: Medan magnet (B)....?
Jawab:
Jadi, besarnya medan magnet yang melingkupi kawat tembaga adalah 3 × 103 Tesla.
Diketahui:
L = 10 m
I = 5 mA = 0,005 A
B = 8 tesla
Ditanya: Gaya Lorentz (F)....?
Jawab:
F = B∙I∙L
= 8 tesla. 0,005 A . 10 m
= 0,4 N
Jadi, gaya Lorentz yang timbul sebesar 0,4 newton.
2. Jika gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh kawat tembaga sepanjang 2 m dan dialiri arus listrik sebesar 2 mA adalah 12 N, maka berapakah besar medan magnet yang melingkupi kawat tembaga tersebut?
Diketahui:
L = 2 m
I = 2 mA = 0,002 A = 2 × 10-3 A
F = 12 N
Ditanya: Medan magnet (B)....?
Jawab:
Jadi, besarnya medan magnet yang melingkupi kawat tembaga adalah 3 × 103 Tesla.