Easy Sciences

Salah satu sifat magnetik yang kita kenal adalah kemampuannya menarik benda-benda terbuat dari besi tanpa menyentuhnya. Sifat ini ternyata juga berlaku jika batang magnet diletakkan di ruang hampa. Bumi adalah magnet raksasa. Jarum kompas yang bersifat magnetik dipengaruhi oleh magnet bumi, sehingga memberi petunjuk arah mata angin. Kutub-kutub magnetik yang sama akan saling tolak-menolak. Untuk mempermudah konsep magnetik, sering dipergunakan alat bantu berupa serbuk besi yang disebarkan pada kertas putih, kemudian sebuah batang magnetik ditempelkan di bawahnya. Serbuk besi segera membentuk pola-pola khas berupa garis-garis lengkung yang menghubungkan kedua ujung atau kutub batang magnetik (lihat gambar 2). Garis-garis yang terbentuk disebut garis medan magnetik. Jadi sebuah medan magnetik terdiri garis-garis medan magnetik yang pada hakekatnya tidak terlihat. Konsep ini penting karena timbulnya gaya magnetik yang berkaitan erat dengan arus listrik dan energi. Gambaran menjadi lebih rumit lagi disebabkan materi dapat berinteraksi dan mempengaruhi medan magnetik.

Aliran arus listrik dapat menghasilkan medan magnetik. Sifat ini terlihat jika sebuah besi biasa dililit oleh kawat yang kemudian dialirkan arus listrik. Seperti sebelumnya, dengan bantuan serbuk-serbuk besi, besi yang terlilit kawat berubah menjadi magnet dengan memperlihatkan garis-garis medan magnetik. Jika arus listrik dapat melahirkan medan magnetik, sebaliknya juga berlaku bahwa medan magnetik dapat menghasilkan arus listrik. Jika lilitan kawat pada besi yang bersifat magnetik digerakkan maka akan timbul arus listrik. Fenomena ini serupa dengan proses bekerjanya dinamo kecil yang menyalakan lampu sepeda. Kayuhan kaki menyebabkan magnet dalam dinamo berputar. Perubahan medan magnetik akan menimbulkan arus listrik yang kemudian menyalakan lampu sepeda. Hubungan yang terintegrasi antara arus listrik dan sifat kemagnetan, meskipun tampak sederhana dan dapat dirumuskan secara elegan persamaan matematisnya, tetapi sangat kompleks dalam pemahamannya seperti terekam dari banyaknya fenomena-fenomena yang terjadi di alam semesta. Meskipun demikian, konsep garis-garis medan magnetik dapat memberikan visualisasi terhadap kekompleksan interaksi yang terjadi. Adanya arus listrik yang terjadi akibat medan magnetik dapat menyebabkan proses hubungan pendek, jika kutub-kutub magnetik saling bersinggungan. Akibat hubungan pendek ini, energi yang tersimpan akan dilepaskan secara tiba-tiba dalam waktu yang sangat singkat, seperti halnya kilatan atau percikan cahaya akibat hubungan pendek arus listrik di rumah.

Garis-garis medan magnetik dapat pula dibayangkan seperti tali karet yang lentur. Semakin lemah kuat medan magnetik, semakin lemah dan semakin mudah putus tali karet tersebut. Dengan kata lain semakin lemah pula garis-garis medan magnetik untuk menopang materi atau plasma yang terperangkap di dalamnya. Tali karet yang lemah cenderung melentur lebih panjang dibandingkan tali karet yang kuat. Efek tersebut juga berlaku untuk kuat medan magnetik yang kuat. Demikian pula jika tali karet dipuntir, maka akan menjadi lebih pendek, tetapi mempunyai energi yang lebih besar per satuan panjang yang terlihat jika tiba-tiba tali karet tersebut putus. Medan magnetik juga dapat terpuntir akibat interaksi dengan sekitarnya. Seperti halnya analogi tali karet, energi yang tersimpan menjadi lebih besar. Semakin besar kuat medan magnetik, semakin besar pula energi yang tersimpan di dalamnya.

Temperatur yang tinggi dalam matahari menyebabkan materi atau gas terurai menjadi elektron dan ion positif. Komposisi ini tidak hanya berlaku dalam atmosfer matahari, tetapi di banyak tempat sebagai bintang, galaksi, ruang antar planet, lapisan ionosfer bumi, dll. Keadaan tersebut sering disebut sebagai plasma, suatu istilah dari bahasa Yunani, yang berarti sesuatu yang terurai. Keberadaan plasma diperkenalkan oleh Langmuir dan Tonk pada sekitar tahun 1940-an. Secara umum, plasma merupakan fasa ke-empat, sesudah padat, cair dan gas. Materi yang terjebak dalam garis-garis gaya medan magnetik merupakan plasma, sehingga aliran energi dalam plasma mempunyai kaitan erat dengan struktur maupun topologi medan magnetik.