Cara Meningkatkan Kekuatan Elektromagnet

Elektromagnet bekerja sama baiknya dengan magnet permanen. Bahkan, mereka bahkan lebih berguna, karena Anda dapat menghidupkan dan mematikannya. Anda akan menemukan elektromagnet di hard drive, speaker, dan bahkan di peralatan canggih seperti mesin MRI dan Large Hadron Collider CERN di Jenewa, Swiss. Anda jelas membutuhkan elektromagnet yang lebih kuat untuk penumbuk partikel daripada yang Anda lakukan untuk pengeras suara, jadi bagaimana para ilmuwan membuat magnet cukup kuat untuk memfokuskan berkas elektron? Jawabannya sedikit lebih rumit daripada sekadar membuatnya lebih besar, meskipun itu bagian darinya. Bahan yang Anda gunakan, voltase yang Anda gunakan, dan suhu sekitar semuanya penting.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Untuk meningkatkan kekuatan elektromagnet, Anda dapat meningkatkan arus kekuatan, dan ada beberapa cara untuk melakukannya. Anda juga dapat menambah jumlah belitan, menurunkan suhu sekitar atau mengganti inti non-magnetik Anda dengan bahan ferro-magnetik.

Ilmuwan Denmark Hans Christian Orsted adalah orang pertama yang memperhatikan bahwa arus yang mengalir melalui kawat dapat mempengaruhi kompas terdekat. Dengan kata lain, itu menghasilkan medan magnet. Jika Anda melilitkan kawat di sekitar inti, membentuk apa yang disebut solenoida, ujung-ujung inti akan memiliki polaritas yang berlawanan, seperti magnet permanen. Kekuatan medan tergantung pada besarnya arus, jumlah belitan dan bahan inti. Ini semua yang perlu Anda ingat jika Anda ingin membuat magnet lebih kuat.

Menurut Hukum Ampere, medan magnet di sekitar kawat pembawa arus berbanding lurus dengan kekuatan arus. Dengan kata lain, tingkatkan kekuatan arus dan Anda meningkatkan medan magnet, dan ada lebih dari satu cara untuk melakukan ini:

• Meningkatkan Tegangan: Hukum Ohm memberi tahu Anda bahwa arus sebanding dengan tegangan, jadi jika Anda menjalankan elektromagnet pada baterai 6 volt, alihkan ke baterai 12 volt. Namun, Anda tidak dapat terus meningkatkan voltase tanpa batas, karena resistansi kawat meningkat seiring suhu hingga arus pembatas tercapai. Itu membawa Anda ke opsi berikutnya.

• Turunkan Pengukur Kawat: Resistansi kawat berkurang dengan bertambahnya luas penampang, jadi kurangi pengukur kawat. Perlu diingat bahwa mengurangi pengukur identik dengan meningkatkan ketebalan kawat. Jika Anda telah membungkus solenoid Anda dengan kawat 16-gauge, ganti dengan 14-gauge, dan magnet akan lebih kuat.

• Turunkan Suhu: Resistansi meningkat seiring suhu, jadi jika Anda dapat mempertahankan magnet di bawah titik beku suhu, itu akan lebih kuat dari satu pada suhu kamar, meskipun perbedaannya mungkin tidak menjadi banyak. Namun, pada suhu yang sangat rendah, resistansi hampir menghilang dan kabel menjadi superkonduktor. Fakta ini memungkinkan para ilmuwan untuk merancang magnet yang sangat kuat, seperti yang ada di CERN.

• Gunakan Kawat dengan Konduktivitas Tinggi: Anda juga dapat meningkatkan arus dengan meningkatkan ke kawat dengan konduktivitas yang lebih tinggi. Kawat tembaga mungkin adalah kawat paling konduktif yang dapat Anda gunakan, tetapi kawat perak bahkan lebih konduktif. Beralih ke kawat perak, jika Anda mampu membelinya, dan Anda akan memiliki magnet yang lebih kuat.
  

Kekuatan elektromagnet, juga dikenal sebagai gaya gerak magnetnya (mmf), berbanding lurus dengan tidak hanya arus (I), tetapi juga jumlah belitan (n) di sekitar solenoida. Meningkatkan jumlah belitan mungkin merupakan cara termudah untuk meningkatkan kekuatan elektromagnet. Karena mmf = nI, menggandakan jumlah belitan menggandakan kekuatan magnet. Tidak apa-apa untuk membungkus kabel berlapis-lapis di sekitar inti solenoida. Medan magnet tidak terpengaruh ketika kabel bersentuhan satu sama lain.

Jika mau, Anda dapat membuat elektromagnet dengan melilitkan kabel di sekitar gulungan handuk kertas bekas, tetapi jika Anda menginginkan magnet yang kuat, bungkus di sekitar inti besi. Besi adalah bahan magnet, dan menjadi magnet ketika Anda menyalakan arus. Ini memberi Anda, pada dasarnya, dua magnet dengan harga satu. Baja mengandung besi, sehingga akan berperilaku dengan cara yang sama, meskipun tidak sekuat itu. Dua logam fero-magnetik lainnya yang mungkin Anda temui adalah nikel dan kobalt.