9 mei 2019 awal membuka lagi

Pengalaman Motivasi

☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺Pembaca semuanya, kali ini saya akan berbagi cerita yang mungkin juga motivasi bagi penulis sendiri maupun bagi pembaca. Saya harap pengunjung blog saya ini memiliki waktu untuk membaca secuil pengalaman ku. hehehe..

             

               Hidup ini penuh dengan halang rintangan. Terkadang aku tak mampu untuk menghadapinya. Tetapi dalam menghadapinya aku tak menyerah. Aku selalu mencari jalan keluar yang terbaik untuk mengatasi semuanya. Misalnya saja melawan rasa malas. Inilah rintangan yang sangat berat aku hadapi. Di waktu malam aku berniat untuk bangun lebih pagi agar bisa sholat shubuh dengan mengatur alarm di hp tepat jam 4.30. Tapi apa yang terjadi? ketika alarm berbunyi aku terbangun dan dengan mudahnya tanganku mematikan alarm itu. Kata "sebentar lagi" yang ku ucap dan aku pun tidur lagi. Akhirnya aku bangun kesiangan. Keadaan yang seperti inilah yang sangat sulit aku memperbaikinya. Hampir setiap harinya aku mengalami hal tersebut. Sampai pada suatu malam aku berjanji untuk tidak tidur supaya bisa sholat shubuh tepat waktu. Dan malam itu pun terjadi, aku tidak tidur semalaman sampai pagi. Yang aku kerjakan semalaman ialah duduk menghadap laptop dan searching apa yang menjadi pertanyaan ku. Akhirnya aku bisa sholat shubuh tepat waktu. Namun, hal itu membuat aku pada siang harinya sempoyongan dan ngantuk. Tubuhku lemah tak berdaya dan ketika mengikuti kuliah dari seorang dosen aku malah tertidur.

            Pengalaman itu yang membuatku berpikir lagi, ternyata yang aku lakukan salah. Akhirnya aku berkonsultasi kepada seorang guru. Aku pergi kerumah guruku.  Dan sampailah aku dirumahnya. Ketika aku tanya kepada anaknya ternyata ayahnya di kebun. Aku pamit dan langsung bergegas ke kebun guruku. Sesampainya disana aku lihat guruku sedang berada di pondok. Aku pun bersalam dan guruku menjawab salamku. Dia menyuruhku masuk. Dengan memulai langkah kaki yang kanan aku menaiki anak tangga pondok kebun itu. "Silahkan duduk, Aku mau ke dapur dulu, mau memanaskan air untuk kita ngopi" ucap guruku. Aku duduk di dalam pondok itu dengan penuh pikiran dari mana aku memulai pertanyaan. Gurukupun keluar dari dapur dan mulailah kami ngobrol dan bercerita. Sampailah pada acara yang terpenting yaitu pertanyaanku tentang aku yang malas bangun pagi. "Guru, mengapa aku ini selalu bangun kesiangan dan tidak bisa untuk sholat shubuh?" tanyaku. Guruku tersenyum dengan pertanyaanku itu. Beberapa menit aku menunggu jawaban dari pertanyaanku itu. Kemudian Guruku menjawab. "Jangan sering menunda-nunda. Ketika kamu bangun paksakan untuk langsung berangkat dan cuci muka". Begitulah jawabanya. Terus ia berkata lagi "Kamu harus banyak berdo'a. Kurang lebih itulah jawabannya". Aku mengangguk atas jawaban itu. Karena selama ini aku sering menunda-nunda. Nantilah, sebentar lagilah, besoklah, lain kali aja lah. Kata-kata itu lah yang sering aku ucapkan selama ini.

                 Setelah sekitar dua jam aku ngobrol dengan guruku itu aku pun pamit untuk pulang. Mulai sekarang aku tidak akan menunda-nunda lagi dalam hal untuk kebaikan. Karena aku telah mendapatkan jawaban itu dari seorang guru. Jawaban dari guruku itu pun aku praktekkan dalam keseharianku. Ternyata apa yang ia ucapkan itu adalah benar. Aku mulai bisa bangun pagi dan tidak kesiangan lagi. Dan semua tugas-tugasku bisa aku selesaikan pada waktu yang super hemat. Intinya sekarang aku tidak akan menunda suatu hal yang memang harus disegerakan, karena kalau aku menundanya aku yang akan rugi.

                 Berdasarkan pengalaman aku di atas, saya harap kepada semua pembaca untuk tidak menunda lagi apa yang memang harus di kerjakan supaya tidak menjadi beban pikiran. Begitu juga dalam belajar termasuk belajar elektro, jamgan pernah menyerah dan terus mencari jalan keluarnya. Di setiap pertanyaan pasti ada jawaban. Dan setiap keputusan yang kita ambil pasti ada akibatnya. Jika kita paham dan menghayati kehidupan ini itu lah roda kehidupan ini yang terus berputar. Itu merupakan contoh kecil yang bisa saya sampaikan. Teman-teman semuanya mungkin bisa mengaplikasikan dengan hal-hal yang lain termasuk juga di dunia elektro. Terima kasih kepada semua pembaca yang telah meluangkan waktunya untuk membaca sedikit pengalaman ku ini.

Salam....

Akhmad Thoib

Kaidah Tangan Kanan

Kurangnya pemahaman penulis dalam menentukan arah medan magnet, arus, dan gaya dengan menggunakan kaidah tangan kanan,  membuat penulis mencari dari berbagai sumber untuk dijadikan referensi demi pemahaman penulis dan untuk berbagi. hehehe..

Berikut Kaidah Tangan Kanannya

Dalam matematika dan fisika, kaidah tangan kanan adalah jembatan keledai yang umum untuk memahami konvensi notasi vektor dalam bangun tiga dimensi. Kaidah ini diciptakan untuk digunakan dalam elektromagnetisme oleh fisikawan Inggris John Ambrose Fleming pada akhir abad ke-19.

Saat memilih tiga vektor dengan sudut tegak lurus satu sama lain, ada dua solusi yang berbeda, sehingga ketika gagasan ini diungkapkan dalam matematika, kita harus menyingkirkan kerancuan atas solusi yang dimaksud.

Ada variasi pada jembatan keledai tersebut yang tergantung pada konteks, tetapi semua variasi terkait dengan memilih konvensi.

Orientasi tangan kiri ditampilkan di sebelah kiri, dan tangan kanan ditampilkan di sebelah kanan.

Penerapan kaidah tangan kanan.

Salah satu bentuk dari kaidah tangan kanan digunakan dalam situasi di mana operasi pengurutan harus dilakukan pada dua vektor, yaitu a dan b yang hasilnya berupa vektor c yang tegak lurus dengan a dan b. Contoh yang paling umum adalah perkalian vektor. Kaidah tangan kanan menerapkan prosedur berikut untuk memilih satu dari dua arah.

${\displaystyle {\vec {a}}\times {\vec {b}}={\vec {c}}}$

• Dengan ibu jari, telunjuk, dan jari tengah di sudut tegak lurus satu sama lain (dengan jari telunjuk mengarah lurus), jari tengah menunjuk ke arah c sedangkan ibu jari mewakili a dan jari telunjuk mewakili b.

Penggunaan jari lainnya yang setara juga memungkinkan. Contohnya, jari pertama (telunjuk) dapat mewakili a, vektor pertama dalam perkalian; jari kedua (jari tengah) sebagai b, vektor yang kedua; dan jempol sebagai c, adalah hasilnya.

Suatu bentuk yang berbeda dari kaidah tangan kanan, kadang-kadang disebut kaidah pegangan tangan kanan atau aturan pembuka botol atau aturan jempol kanan, digunakan dalam situasi di mana vektor harus diberikan kepada rotasi tubuh, sebuah medan magnet atau cairan. Atau, ketika rotasi ditentukan oleh vektor, dan perlu untuk memahami cara di mana rotasi terjadi, aturan pegangan tangan kanan berlaku.

Versi kaidah ini digunakan dalam dua aplikasi yang saling melengkapi seperti hukum Ampère:

1. Sebuah arus listrik melewati sebuah solenoid, menghasilkan sebuah medan magnet. Ketika anda melilitkan tangan kanan Anda di sekitar solenoid dengan jari Anda di arah arus listrik, ibu jari Anda menunjuk ke arah kutub magnetik utara.
2. Sebuah arus listrik melewati sebuah kawat lurus. Disini, jempol menunjuk ke arah arus konvensional (dari positif ke negatif), dan jari menunjuk ke arah garis magnetik fluks.

Prinsipnya digunakan pula untuk menentukan arah vektor Torsi. Jika Anda memegang sumbu rotasi dari gaya rotasi sehingga jari Anda menunjuk ke arah gaya, kemudian ibu jari yang diperpanjang menunjuk ke arah vektor torsi.

Kaidah pegangan tangan kanan adalah sebuah konvensi yang berasal dari konvensi kaidah tangan kanan untuk vektor. Ketika menerapkan kaidah itu kepada arus pada kawat lurus misalnya, arah dari medan magnet (berlawanan daripada searah jarum jam ketika dilihat dari ujung jempol) adalah hasil dari konvensi ini dan bukan fenomena fisik yang mendasarinya.

Prediksi arah medan (B), mengingat bahwa arus I mengalir ke arah ibu jari

Kaidah tangan kanan sebagaimana diterapkan pada gerakan yang dihasilkan dengan sekrup benang

Bentuk pertama dari kaidah ini digunakan untuk menentukan arah dari cross product dari dua vektor. Hal ini menyebabkan untuk digunakan secara luas dalam fisika, di manapun cross product terjadi. Sebuah daftar dari kuantitas fisika yang arahnya terkait dengan kaidah tangan kanan terlampir di bawah ini. (Beberapa dari daftar berikut terkait tak langsung dengan cross product, dan menggunakan bentuk kedua.)

• Kecepatan sudut dari objek yang berputar dan kecepatan rotasi dari setiap titik pada suatu objek
• torsi, gaya yang menyebabkan hal itu, dan posisi dari titik tersebut untuk penerapan gaya
• medan magnet, posisi titik tersebut di mana ia ditentukan, dan arus listrik (atau perubahan dalam fluks listrik) yang menyebabkan hal itu
• medan magnet dalam gulungan kawat dan arus listrik di dalam kawat tersebut
• Gaya dari sebuah medan magnet dari partikel yang berubah, medan magnet itu sendiri, dan kecepatan dari objek tersebut.
• vorticity di segala titik di bidang aliran dalam zat cair
• Arus yang terinduksi dari gerakan di dalam medan magnet (diketahui pula sebagai Hukum tangan kanan Faraday)
• Unit vektor x, y, z dalam sistem koordinat Kartesius dapat dipilih untuk mengikuti kaidah tangan kanan. Sistem koordinat tangan kanan sering digunakan dalam fisik benda tegar dan kinematika.
• Kaidah tangan kiri Fleming adalah sebuah kaidah untuk mencari arah dari dorongan pada konduktor yang membawa arus dalam medan magnet.

Arah gaya magnet bergantung pada arah arus listrik dan arah medan magnet. Arah gaya magnet dapat ditunjukkan oleh kaidah tangan kanan.

Gambar: Kaidah tangan kanan menunjukkan arah arus listrik, 
arah medan magnet, dan arah gaya magnet.

Jika telapak tangan kananmu dibuka, keempat jarimu menunjukkan arah medan magnet, ibu jari menunjukkan arah arus listrik, dan arah tegak lurus telapak tangan menunjukkan arah gaya magnet.

Besarnya gaya magnet bergantung pada besar kuat arus listrik, besar medan magnet, dan panjang penghantar.

Jika kamu ingin memperbesar gaya magnet, kamu dapat melakukannya dengan cara sebagai berikut.

a. Memperbesar kuat arus listrik.

b. Memperbesar medan magnet.

c. Memperpanjang kawat penghantar

Kaidah tangan kanan faradai digunakan untuk menentukan arah arus induksi elektromagnetik. Pada tahun 1831, seorang ilmuwan Inggris bernama Michael Faraday menemukan bahwa aliran listrik dapat tercipta pada kumparan kawat ketika dilewatkan atau digerakan dibawah pengaruh medan magnet. Faraday menamakan arus ini arus induksi. Jumlah arus induksi menjadi dua kali lebih banyak jika lilitan kumparan atau kekuatan medan magnet digandakan.

Kaidah tangan kanan faraday digunakan untuk menentukan arah arus induksi. Caranya hampir menyerupai cara menentukan arah gaya Lorentz, yaitu:

• ibu jari menunjukkan arah gerakan kawat penghantar
• jari-jari menunjukkan arah medan magnet
• arah arus arus ditunjukkan oleh arah telapak tangan

Arah Gaya Lorentz

Dalam berbagai aplikasi soal fisika sering sekali menanyakan arah dari gaya lorentz. Untuk menentukan arah gaya lorentz sobat bisa menggunakan dua alternatif  cara / kaidah yaitu kaidah tangan kanan atau kaidah pemutaran sekrup.

Kaidah Tangan Kanan

Ibu Jari = arah arus listrik
Jari Telunjuk = arah medan magnet
Jari Tengah = arah gaya lorentz

Kaidah Pemutara Sekrup

Jika sekrup diputar dari I ke B searah dengan arah jarum jam maka arah gaya lorentz ke bawah. Sebaliknya, jika diputar dari I ke B dengan arah berlawanan arah jarum jam maka akan mengahasilkan gaya lorentz ke arah atas.

Gaya Lorentz pad Kawat Sejajar yang Berarus Listrik

Jika ada dua buah kawat lurus berarus listrik yang diletakkan sejajar berdekatan pada sebuah medan magnet akan mengalami gaya Lorentz berupa gaya tarik menarik apabila arus listrik pada kedua kawat tersebut searah dan gaya tolak menolak apabila arus listrik pada kedua kawat tersebut berlawanan arah. Simak ilustrasi berikut:

 

Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak di antara dua kawat sejajar yang berarus listrik dan terpisah sejauh a dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

F1 = F2 = F = gaya tarika menarik atau tolak menolak (Newton)
μ_o = permeabilitas vakum (4 π. 10^-7 Wb/Am)
I1 = kuat arus pada kawat A
I2 = kuat arus pada kawat B
l = panjang kawat penghantar
a = jarak kedua kawat

Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak dalam Medan Magnet

Gaya lorentz ternyata tidak hanya dialami oleh kawat tetapi juga muatan listrik yang bergerak. Apabila mutan listrik q bergerak dengan kecepatan v di dalam sebuah medan magnet B, maka muatan listrik tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang bersarnya dirumuskan

Fl = q . v . B sin α

q = muatan listrik (Coloumb)
v = kecepatan gerak muatan (m/s)
B = kuat medan magnet (T)
α = sudut yang dibentuk oleh v dan B

Arah gaya lorentz yang dialami partikel bermuatan q yang bergerak dalam sebuah medan magnet adalah tegak lurus dengan arah kuat medan magnet dan arah kecepatan benda bermuatan tersebut. Untuk menentukan arahnya sobat perlu perhatikan hal berikut

a. Bila muatan q positif, maka arah v searah dengan I
b. Bila muatan q negatif, maka arah v berlawanan dengan I

Jika besarnya susut antara v dan B adalah 90º (v tegak lurus dengan B) maka lintasan partikel bermuatan listrik akan berupa lingkaran, sehingga partikel akan mengalamai gaya sentripetal yang besarnya sama dengan gaya Lorentz. Dirumuskan:

FL	=	Fs
q.v.B sin 90º	=	m v2/R
R	=	mv/qB

R = jari-jari lintasan partikel (m)
m = massa partikel (kg)
v = kecepatan partikel (m/s)
B = kuat medan magnet (T)

Contoh Soal Gaya Lorentz

1. Jika ada sebuah kawat yang dialiri arus listrik dengan arah ke Barat diletakkan dalam medan magnet yang arahnya ke atas, Gaya Lorentz yang dihasilkan akan mengalir ke?

a. ke atas	c. ke timur	d. ke selatan
b. ke bawah	d. ke utara

Jawaban :

Coba sobat gunakan tangan kanan. arahkan ujung jempol (I) ke arah barat. Kemudian, arahkan ujung telunjuk (B) ke arah atas. Amati sekarang arah jari tengah yang merupakan arah dari gaya lorentz. Jika sobat melalukannya dengan cermat maka jari tengah akan menunjuk ke arah utara. (Jawaban d)

2. Perhatikan gambar di bawah ini. Sebuah kawat yang panjangnya 4 m dialiri arus listrik sebesar 25 A. Kawat tersebut berada dalam pengaruh medan magnet sebesar 0,06 Telsa yang membentuk sudut 30º. terhadap kawat. Bersarnya gaya lorentz yang bekerja pada kawat tersebut adalah?

a.0,5 N	c.0,6 N	d.0,75 N
b. 3 N	d. 1 N

Jawaban:
Diketahui
l = 4m
I = 25 A
B = 0,06 T
α = 30^o
F_L = B I l sin α
F_L = 0,06 . 25. 4. sin 30º
F_L = 3 N

Jadi besarnya gaya lorentz yang terjadi adalah 3 N.

3. Dua buah kawat lurus yang sangat panjang diletakkan satu dari yang lain dengan jarak r. Kedua kawat masing-masing dialiri arus sebesar I yang sama arahnya. Maka kedua kawat tersebut akan
a. Tolak menolak dengan gaya sebanding dengan r
b. Tolak menolak dengan gaya sebanding dengan r²
c. Tolak menolak dengan gaya sebanding dengan r^-1
d. tarik menarik dengan gaya sebanding dengan r^-1
e. tarik menarik dengan gaya sebanding dengan r²

Silahkan dicoba ya sobat soal gaya lorentz yang nomor 3. 

Manfaat Gaya Lorentz

Salah satu manfaat paling besar dari aplikasi gaya lorentz dalam kehidupan manusia adalah motor listrik. Ketika motor listrik dialiri arus listrik maka akan ada arus yang mengalir menuju cincin komutator. Lalu, dengan melalui sikat karbon arus mengalir ke kumparan. Di dalam motor listrik terdapat magnet yang menimbulkan medan magnet. Dengan adanya medan magnet dan aliran arus listik menimbulkan gerakan berputar akibat adanya gaya lorentz. Lebih jauh tentang prinsip kerja motor listrik akan kita bahas kemudian.

Selain digunakan pada motor listirk, gaya lorentz juga bermanfaat dalam pembuatan galvanometer yang digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik. Secara garis besar prinsip kerja galvanometer mirip dengan motor listik yaitu memanfaatkan gerakan putaran akibat adanya gaya lorentz.

Dalam setiap analisa dan perhitungan gaya, momen, dsb; perlu diperhatikan arah gaya dan putaran, yang berpengaruh pada analisa secara keseluruhan.

Seluruh kaidah arah, yang menentukan nilai positif atau negatif dalam analisa, mengikuti kaidah tangan kanan, yang akan diingatkan kembali secara singkat pada bagian ini sebelum melangkah lebih lanjut mengingat mengenai analisa mekanika teknik sederhana yang sering dipakai dalam pelaksanaan praktis di lapangan (proyek).

---

Kuadran Koordinat Cartesian Kuadran dalam koordinat Cartesian dua dimensi, adalah seperti pada gambar di bawah ini :

Kaidah Tangan Kanan : Sumbu Koordinat Kaidah tangan kanan dalam hubungan pengingat sumbu-sumbu tiga dimensi dalam koordinat Cartesian dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

---

Kaidah Tangan Kanan : Arah Momen Kaidah tangan kanan menunjukkan arah momen yang diberi tanda atau notasi (+) atau positif, yaitu ibu jari menunjukkan arah sumbu yang bersangkutan dan empat jari lain tertekuk menunjukkan arah putaran momen yang diberi notasi positif

Sumber:

http://www.pelajaranku.net/2016/02/menentukan-arah-gaya-lorentz-dengan-kaidah-tangan-kanan-dan-aplikasi-gaya-lorentz-dalam-kehidupan-sehari-hari.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Kaidah_tangan_kanan

http://antarberita.blogspot.co.id/2013/01/gaya-gerak-listrik-dlm-kaidah-tangan.html

http://rumushitung.com/2015/01/16/rumus-gaya-lorentz-dan-cara-menentukan-arahnya/

http://lauwtjunnji.weebly.com/koordinat-dan-kaidah-tangan-kanan.html

Monopole Magnet

Monopole Magnet

       Ketidaksempurnaan simetri antara medan listrik dan medan magnet adalah suatu kejanggalan alam yang masih menjadi misteri sampai saat ini. Listrik dan magnet sebenarnya adalah sama. Jika sebuah kawat dialiri listrik, di sekeliling kawat itu akan tercipta medan magnet. Jika magnet bergerak di dekat sebuah kumparan kawat tertutup, akan tercipta aliran listrik pada kumparan kawat tersebut.

         Medan listrik permanen ada karena adanya partikel yang bermuatan listrik, seperti elektron atau proton. Namun, medan magnet permanen selalu ada jika kutub utara dan selatan ada secara bersama-sama. Tidak peduli seberapa kecil kita memenggal batang magnet, yang kita dapatkan pada penggalan magnet yang lebih kecil adalah selalu pasangan dua kutub magnet, utara dan selatan. Kita tidak pernah menemukan satu kutub magnet terpisah, utara atau selatan. Kutub magnet yang terpisah inilah yang disebut Monopole ( mono=tunggal, pole=kutub ) Magnet.

Paul Dirac

       Seorang fisikawan kelahiran Bristol, Inggris, pada tahun 1902, yang pertama kali mengajukan konsep tentang adanya kutub tunggal magnet – sebuah partikel hipotesis yang memiliki kutub magnet terisolasi utara atau selatan – di tahun 1931.

         Dirac yang memenangkan hadiah Nobel fisika pada tahun 1933 ini mengajukan hipotesis bahwa keberadaan partikel magnet ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron. Pada tahun 1931 inilah pencarian partikel elementer magnet dimulai.

      Di dalam fisika klasik, fenomena medan listrik dan magnet berhasil dipadukan oleh fisikawan berkebangsaan Skotlandia yang bernama Max-Well. Ia memadukan kedua medan listrik dan magnet ke dalam empat persamaan terkenal yang disebut persamaan Max-Well.

      Dua dari empat persamaan Max-Well ini berisi Hukum Faraday dan Ampere. Hukum Faraday menyatakan terciptanya medan listrik dari perubahan fluks magnet, sedangkan Hukum Ampere menjelaskan terciptanya medan magnet dari adanya aliran listrik.

     Dua persamaan lainnya berisi Hukum Gauss untuk medan listrik dan medan magnet. Hukum Gauss untuk medan listrik merujuk kepada adanya muatan listrik tunggal, seperti elektron dan proton. Sementara itu, Hukum Gauss untuk medan listrik merujuk kepada tidak adanya muatan tunggal magnet.

      Keanehan persamaan Max-Well adalah keempatnya melibatkan muatan dan aliran listrik, tetapi tidak melibatkan muatan dan aliran magnet. Kenyataan ini disebut ketidaksimetrisan persamaan Max-Well. Untuk membuat persamaan Max-Well simetris inilah, Dirac mengajukan hipotesis tentang keberadaan monopole magnet.

      Kesimetrisan antara medan listrik dan magnet dikenal sebagai prinsip dualitas elektromagnetik. Jika prediksi Dirac benar, monopole magnet ini akan memiliki muatan magnet yang berbanding terbalik dengan muatan elektron, sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac.

        Walaupun terlihat meyakinkan dan elegan secara teori, namun monopole magnet ini sangat sulit ditemukan. Pencarian yang melibatkan fisikawan dan fasilitas eksperimen di seluruh dunia ini belum juga membuahkan hasil seperti yang diprediksi.

   Pertama kali dalam sejarah fisika, setelah hampir 85 tahun akhirnya ilmuwan berhasil membuat medan magnet monopole sintetik (Dirac) menggunakan rekayasa lingkungan, meniru medan magnet dalam sebuah peralatan atom rubidium. Jika digunakan pada baterai mobil listrik, energi ledakan yang dihasilkan mencapai satu kilogram dinamit. Penelitian ini berdasarkan teori kontroversional yang diungkap Profesor Paul Dirac pada tahun 1931, dia meramalkan bahwa magnet kutub utara dan selatan bisa saja tercipta secara independen dan berperilaku seperti muatan listrik.

       Pada umumnya kutub magnet selalu berpasangan (Utara dan Selatan), tetapi kali ini ilmuwan bisa menciptakan medan magnet Monopole (satu kutub) sintetik. Meskipun teori Dirac mengeksplorasi sifat monopole dalam konteks mekanika kuantum, segala sesuatu yang ada di bumi maupun di bulan tidak menunjukkan tanda-tanda adanya magnet monopole yang terjadi secara alami.

Medan Magnet Monopole Hasilkan Energi Lebih Besar

                Persamaan Dirac merupakan persamaan gelombang relativistik, dalam bentuk bebas atau interaksi elektromagnetik digambarkan partikel spin seperti elektron dan Quark yang konsisten dengan prinsip mekanika kuantum dan teori relativitas khusus. Persamaan ini mengisyaratkan bentuk baru materi, antimateri, dimana pada saat ini semua materi tidak terduga dan tidak teramati, sehingga mendahului temuan eksperimental.

           Profesor Paul Dirac pernah mengungkapkan hipotesis yang dikenal dengan teori Hole (lubang). Menurutnya, 'vacuum' merupakan suatu keadaan yang memiliki banyak kuantum dalam satu tubuh dimana semua energi elektron negatif berada disana. Situasi ini juga disebut lautan Dirac, tetapi prinsip ekslusi Pauli melarang elektron berada ditempat yang sama, setiap elektron tambahan akan dipaksa menempati ruang energi positif.

              Adakah cara lain untuk menemukan medan magnet monopole? Sampai saat ini ternyata bukan magnet monopole alami yang diamati, awalnya dianggap menjadi masalah karena model teoritis periode pasca Big Bang memprediksi medan magnet monopole mudah ditemukan (tanpa planet dan kutub utara-selatan). Tetapi model khusus yang dikembangkan dapat menjelaskan kelangkaan partikel magnet monople di alam semesta.

                   Atas dasar teoritis ilmuwan terdahulu termasuk Prof Dirac, Carl Anderson, Hermann Weyl, Pauli, dan Einstein, ilmuwan fisika saat ini berusaha untuk menciptakan proses kuantum yang sempurna. Salah satu kunci kesempurnaan melewati lorong ruang waktu dengan adanya medan magnet monopole sintetik dirac. Sama halnya dengan fenomena aneh di Bumi, dimana ada suatu wilayah yang memiliki gravitasi uneh menyebabkan kompas tak terarah. Sesuai dengan ungkapan Prof Dirac bahwa magnet kutub utara dan selatan bisa saja tercipta secara independen dan berperilaku seperti muatan listrik.

                     Sebelumnya pada tahun 2009, ilmuwan Finlandia menyatakan teori untuk memproduksi Dirac Monopole dalam kondensat Bose yang dinyatakan Einstein. Teori ini menjelaskan adanya puluhan gas atom yang sangat dingin dan bersuhu miliaran derajat lebih panas. Ide ini digunakan dalam medan magnet eksternal untuk memutar spin atom, maka sebuah materi akan membentuk Dirac Monopole dalam kondensat akibat dari rotasi spin atom.

                    Selanjutnya, Profesor David Hall dari Amherst College menggunakan metode ini untuk menciptakan magnet sitetis monopole . Melalui berbagai rintangan teknis, mereka mengabadikan foto-foto yang dikonfirmasi sebagai Monopole yang berada pada ujung pusaran kuantum kecil dalam laboratorium gas yang dingin. Secara eksperimental, struktur Dirac Monopole memang ada di alam semesta, bahkan medan magnet monopole masih bisa dicari dan didapatkan. 

"Penciptaan medan listrik dan medan magnet monopole sintetis dirac merupakan cabang baru dan berkembang pesat dalam dunia fisika, tentunya akan mengarah pada pengembangan dan pemahaman bahan yang sama sekali masih baru, seperti superkonduktor bersuhu tinggi untuk transmisi listrik rendah."

                 Disisi lain, temuan Profesor Hall justru memberikan dasar yang lebih kuat dalam pencarian magnte sintetik dalam laboratorium atom raksasa, Large Hadron Colider CERN. Seperti yang diketahui, LHC CERN berpotensi menciptakan fenomena fisika yang tidak mungkin dilakukan pada laboratorium biasa, tetapi resiko yang akan dihadapi Eropa sangat besar. Penemuan ini membuka jalan lebih mendalam untuk meneliti sifat kuantum, kemungkinan ilmuwan akan menggunakan medan magnet monopole sintetik dimasa depan.

"Sebenarnya, kandungan energi pada medan magnet monopole sangat besar jika digunakan untuk mengisi ulang baterai mobil listrik. Jika massa magnet monopole sangat besar, energi yang terlepas dari tabrakan monople negatif dan muatan positif lain akan menghasilkan ledakan sebesar satu kilogram dinamit."

            Menurut mekanika kuantum, elektron digambarkan sebagai gelombang yang mirip dengan objek meyebar daripada titik partikel. Profesor Dirac memahami pentingnya mempelajari titik akhir pusaran kuantum mekanik dalam gelombang elektron tersebut. Ketika elektron berada pada pusaran akhir, maka medan magnet monopole akan segera ditemukan.

- Pencarian Monopole dengan teori partikel

           Pencarian monopole Dirac dilakukan melalui fasilitas pemercepat partikel seperti fasilitas pemercepat partikel Fermi di Chicago. Pengamatan langsung dilakukan dengan cara menyelimuti daerah interaksi tumbukan proton dan antiproton dengan lembaran plastik. Secara tidak langsung, pengamatan juga dilakukan dengan membuang berkas proton ke dalam bahan ferromagnetik, yang kemudian diletakkan di dalam medan magnet yang sangat besar untuk “menarik” monopole keluar dari daerah interaksi tersebut.


            Pencarian ini juga dilakukan dengan menggunakan sinar kosmis. Usaha ini dimotivasi oleh prediksi teori penggabungan agung atau GUT. Pada tahun 1974, secara terpisah, Gerald t Hooft dari Belanda dan Alexander Polyakov dari Rusia menyatakan bahwa monopole magnet diperlukan sebagai penyelesaian persamaan matematika bagi GUT ini. GUT adalah teori fisika sedang diusahakan untuk menggabungkan antara gaya elektromagnetik, inti lemah, dan inti kuat.

          Sayangnya, monopole magnet diprediksikan oleh GUT memiliki massa yang sangat berat. Dalam satuan energi, massa ini berskala 1016 giga elektronvolt, suatu skala energi yang tidak mungkin dicapai oleh laboratorium pemercepat partikel mana pun di dunia ini. GUT juga memprediksikan bahwa kepadatan monopole magnet ini sama besarnya dengan kepadatan atom di alam semesta. Kenyataan pengamatan lapangan menunjukkan sebaliknya bahwa tidak satu pun monopole magnet ditemukan. Dalam kosmologi, kontradiksi ini dikenal sebagai “masalah monopole”.

        Dalam teori kosmologi, medan magnet dalam solar sistem dan dalam galaksi kita akan mempercepat monopole magnet dari luar angkasa untuk tiba di bumi dengan kecepatan yang berkisar dari 0,0001 sampai 0,01 kali kecepatan cahaya. Menurut fisikawan partikel, kecepatan ini termasuk rendah.

           Oleh karena itu, hal termudah untuk mendeteksi sesuatu yang berkecepatan rendah adalah dengan membangun detektor yang cukup besar dan mengamati adakah sesuatu yang melintasi detektor ini dengan waktu yang cukup lama. Salah satu fasilitas semacam ini bernama MACRO. Detektor ini memiliki daerah penerimaan seluas sepuluh ribu meter persegi pada kedalaman rata-rata 3,8 km di bawah daerah Pegunungan Gran Sasso, Italia.


- Mencari Monopole di ruang momentum

             Karena kegagalan eksperimen untuk menemukan monopole magnet selama ini, seorang fisikawan Jepang yang bernama Yoshinori Tokura mengalihkan pencarian tersebut ke tempat yang tidak mendapatkan perhatian fisikawan selama ini. Tempat ini disebut ruang momentum.

               Ruang momentum bukanlah ruang yang riil, melainkan ruang matematika. Setiap obyek akan menempati ruang dan memiliki kecepatan – jika sebuah obyek berhenti, itu berarti obyek tersebut memiliki kecepatan nol. Besaran yang berasal dari perkalian antara massa dan kecepatan obyek tadi disebut besaran momentum. Jika kita berlari dengan kecepatan tertentu, semakin cepat kita berlari, semakin sulit pula kita berhenti. Hal yang membuat kita sulit berhenti inilah yang disebut sebagai kuantitas gerak atau momentum.

               Kecepatan dan posisi atau koordinat partikel bisa dijadikan label untuk menentukan perilaku partikel tadi. Ruang dengan label lokasi adalah ruang riil, sedangkan ruang dengan label momentum adalah ruang matematika. Banyak fenomena fisika lebih mudah dipelajari jika fenomena tersebut ditempatkan di dalam ruang momentum ini.

       Tokura dan rekan-rekan kerjanya termotivasi oleh teori dalam fisika zat padat yang dikembangkan akhir-akhir ini. Teori ini menyarankan bahwa perilaku monopole magnet dalam ruang momentum berhubungan dekat dengan apa yang dikenal sebagai anomali pada efek Hall.

          Tokura dan rekan-rekannya melakukan eksperimen dengan menempatkan kristal dengan kualitas yang tinggi yang terbuat dari stronsium, ruthenium, dan oksigen dalam medan magnet pada sumbu koordinat z, dan kemudian mengukur resistivitas transverse pada arah sumbu y sebagaimana aliran listrik mengalir pada arah sumbu x. Mereka menemukan bahwa resistivitas ini tidak berubah secara linier terhadap suhu sebagaimana diharapkan, tetapi berubah-ubah dan bahkan berubah tanda – negatif atau positif.

               Tim ini juga mengukur konduktivitas optis transverse film tipis yang terbuat dari kristal yang sama dengan menggunakan teknik yang dikenal sebagai mikroskopi Kerr resolusi tinggi. Dalam pengukuran tadi, mereka menemukan kurva dengan puncak tajam pada energi yang rendah. Menurut Tokura dan timnya, kurva dengan puncak tajam tadi hanya bisa dijelaskan dengan keberadaan monopole magnet pada struktur pita kristal.

                Tim dari tiga negara-Jepang, China, dan Swiss-ini percaya bahwa efek anomali itu adalah semacam “sidik jari” keberadaan monopole magnet. Mereka merencanakan untuk mempelajari yang menunjukkan bahkan efek anomali yang lebih besar lagi. Salah satu anggota tim, Kei Takahashi, yang berasal dari Universitas Genewa mengatakan, “Elektromagnetik adalah titik awal semua area dalam fisika. Dari titik pandang ini, kami telah membuktikan bahwa kami bisa melakukan investigasi hampir semua cabang fisika, termasuk fisika partikel dan kosmologi, dalam eksperimen fisika zat padat.”

            Jika memang benar bahwa monopole magnet telah ditemukan dalam materi tertentu, penemuan ini akan memberikan dampak yang sangat besar kepada ilmu fisika. Sebab, banyak teori yang perlu direvisi akibat adanya muatan dan aliran listrik yang harus diperhitungkan dalam teori tertentu.

                 Dampak yang besar akan terjadi pada bidang elektronika karena para insinyur elektronik bisa menciptakan aliran listrik dengan menggunakan aliran magnet. Pembawa muatan tidak lagi harus muatan listrik, tetapi dengan muatan magnet.

Sumber:

http://www.isains.com/2014/02/pertama-kali-temuan-medan-magnet.html

https://www.kaskus.co.id/thread/50ee2fade974b4f328000004/monopole-magnet-magnet-yang-hanya-mempunyai-satu-kutub/