Apa Itu Magnetisme? Definisi, Contoh, Fakta

Orang kuno menggunakan batu gamping, magnet alami yang terbuat dari magnetit mineral besi. Sebenarnya, kata "magnet" berasal dari kata-kata Yunani magnetis lithos, yang berarti "batu Magnesian" atau batu permata. Thales of Miletus menyelidiki sifat-sifat magnet sekitar 625 SM hingga 545 SM. Ahli bedah India Sushruta menggunakan magnet untuk keperluan bedah sekitar waktu yang sama. Orang Cina menulis tentang magnetisme pada abad keempat SM dan dijelaskan menggunakan batu permata untuk menarik jarum pada abad pertama. Namun demikian kompas tidak mulai digunakan untuk navigasi sampai abad ke-11 di Cina dan 1187 di Eropa.

Sementara magnet diketahui, tidak ada penjelasan untuk fungsinya sampai 1819, ketika Hans Christian Ørsted secara tidak sengaja menemukan medan magnet di sekitar kabel hidup. Hubungan antara listrik dan magnet dijelaskan oleh James Clerk Maxwell pada tahun 1873 dan dimasukkan ke dalam Teori relativitas khusus Einstein pada tahun 1905.

Jadi, apa kekuatan tak terlihat ini? Daya tarik disebabkan oleh gaya elektromagnetik, yang merupakan salah satu empat kekuatan fundamental alam. Setiap muatan listrik bergerak (arus listrik) menghasilkan medan magnet yang tegak lurus terhadapnya.

Selain perjalanan saat ini melalui kawat, magnet dihasilkan oleh momen magnet berputar partikel elementer, seperti elektron. Dengan demikian, semua materi bersifat magnetis sampai tingkat tertentu karena elektron yang mengorbit inti atom menghasilkan medan magnet. Di hadapan medan listrik, atom dan molekul membentuk dipol listrik, dengan muatan positif inti bergerak sedikit ke arah medan dan elektron bermuatan negatif bergerak yang lain cara.

Semua bahan menunjukkan magnet tetapi perilaku magnetik tergantung pada konfigurasi elektron atom dan suhu. Konfigurasi elektron dapat menyebabkan momen magnetik saling membatalkan (menjadikan materi lebih sedikit magnetik) atau menyejajarkan (membuatnya lebih magnetik). Peningkatan suhu meningkatkan gerakan termal acak, membuatnya lebih sulit untuk menyelaraskan elektron, dan biasanya mengurangi kekuatan magnet.

Magnet dapat diklasifikasikan menurut penyebab dan perilakunya. Jenis magnet utama adalah:

Diamagnetisme: Semua bahan ditampilkan diamagnetisme, yang merupakan kecenderungan untuk ditolak oleh medan magnet. Namun, jenis magnet lainnya bisa lebih kuat daripada diamagnetisme, sehingga hanya diamati pada bahan yang tidak mengandung elektron tidak berpasangan. Ketika pasangan elektron hadir, momen magnetik "putaran" mereka membatalkan satu sama lain. Dalam medan magnet, bahan diamagnetik lemah magnet di arah yang berlawanan dari medan yang diterapkan. Contoh bahan diamagnetik termasuk emas, kuarsa, air, tembaga, dan udara.

Paramagnetisme: Di sebuah bahan paramagnetik, ada elektron tidak berpasangan. Elektron yang tidak berpasangan bebas untuk mengatur momen magnetiknya. Dalam medan magnet, momen magnetik sejajar dan bermagnet ke arah medan yang diterapkan, menguatkannya. Contoh bahan paramagnetik termasuk magnesium, molibdenum, litium, dan tantalum.

Feromagnetisme: Bahan feromagnetik dapat membentuk magnet permanen dan tertarik pada magnet. Feromagnet memiliki elektron yang tidak berpasangan, ditambah momen magnetik elektron cenderung tetap sejajar bahkan ketika dikeluarkan dari medan magnet. Contoh bahan feromagnetik termasuk besi, kobalt, nikel, paduan logam ini, beberapa paduan tanah jarang, dan beberapa paduan mangan.

Antiferromagnetisme: Berbeda dengan ferromagnet, momen magnetik intrinsik elektron valensi pada titik antiferromagnet dalam arah yang berlawanan (anti-paralel). Hasilnya adalah tidak ada momen magnetik bersih atau medan magnet. Antiferromagnetisme terlihat dalam senyawa logam transisi, seperti hematit, mangan besi, dan oksida nikel.

Ferrimagnetisme: Seperti feromagnet, ferrimagnet pertahankan magnetisasi ketika dipindahkan dari medan magnet tetapi pasangan-pasangan elektron yang berputar berputar di arah yang berlawanan. Susunan kisi material membuat momen magnetik yang menunjuk pada satu arah lebih kuat daripada yang menunjuk pada arah lainnya. Ferrimagnetisme terjadi pada magnetit dan ferit lainnya. Seperti halnya feromagnet, ferrimagnet tertarik pada magnet.

Ada jenis-jenis lain dari magnetisme, termasuk superparamagnetisme, metamagnetisme, dan spin glass.

Beberapa organisme hidup mendeteksi dan menggunakan medan magnet. Kemampuan untuk merasakan medan magnet disebut magnetoception. Contoh-contoh makhluk yang mampu melakukan magnetosepsi termasuk bakteri, moluska, arthropoda, dan burung. Mata manusia mengandung protein cryptochrome yang memungkinkan beberapa derajat daya magnet pada manusia.

Banyak makhluk menggunakan magnet, yang merupakan proses yang dikenal sebagai biomagnetisme. Sebagai contoh, chitons adalah moluska yang menggunakan magnetit untuk mengeraskan giginya. Manusia juga menghasilkan magnetit dalam jaringan, yang dapat mempengaruhi fungsi sistem kekebalan dan saraf.