Fluks magnet adalah besaran medan magnet yang menembus suatu daerah tegak lurus terhadapnya. Dalam situasi sederhana di mana medan lewat pada sudut kanan melalui permukaan datar, kuantitas ini adalah kekuatan medan magnet dikalikan dengan luas permukaan. Namun, dalam kebanyakan situasi kehidupan nyata, faktor-faktor lain harus diperhitungkan. Fluks magnet merupakan konsep penting dalam banyak bidang ilmu pengetahuan, dengan aplikasi yang berkaitan dengan motor listrik, generator dan studi medan magnet bumi. Ini diwakili dalam fisika oleh huruf Yunani phi, .
Hukum Gauss
Sebuah magnet batang memiliki dua kutub, dinamai utara dan selatan karena cara mereka bereaksi terhadap medan magnet bumi, yang sejajar kira-kira utara-selatan. Ini adalah konvensi ilmiah bahwa garis gaya magnet mengalir dari utara ke selatan. Jika seseorang mengambil permukaan persegi dua dimensi di ujung utara magnet batang, ia memiliki fluks magnet, seperti halnya permukaan di kutub selatan. Magnet secara keseluruhan, bagaimanapun, tidak memiliki fluks, karena ujung utara dan selatan memiliki kekuatan yang sama dan medan “mengalir” dari kutub utara ke kutub selatan, membentuk lingkaran tertutup.
Hukum Gauss untuk magnet menyatakan bahwa, untuk permukaan tertutup, seperti bola, kubus atau magnet batang, fluks magnet selalu nol. Ini adalah cara lain untuk mengatakan bahwa suatu benda, tidak peduli seberapa kecil, dengan kutub utara harus selalu memiliki kutub selatan dengan kekuatan yang sama dan sebaliknya. Segala sesuatu yang memiliki medan magnet adalah dipol, artinya memiliki dua kutub. Beberapa ilmuwan berspekulasi bahwa monopole magnetik mungkin ada, tetapi tidak ada yang pernah terdeteksi. Jika mereka ditemukan, hukum Gauss harus diubah.
Hukum Faraday
Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan fluks magnet akan menciptakan tegangan, atau gaya gerak listrik (EMF), dalam gulungan kawat. Cukup menggerakkan magnet di dekat kumparan kawat akan mencapai hal ini, seperti juga perubahan kekuatan medan magnet. Tegangan yang dihasilkan dapat ditentukan dari laju perubahan fluks magnet dan jumlah lilitan pada kumparan.
Ini adalah prinsip di balik generator listrik, di mana gerakan diciptakan oleh, misalnya, air yang mengalir, angin, atau mesin yang ditenagai oleh bahan bakar fosil. Magnet dan gulungan kawat mengubah gerakan ini menjadi tenaga listrik, sesuai dengan Hukum Faraday. Motor listrik menunjukkan ide yang sama secara terbalik: arus listrik bolak-balik dalam gulungan kawat berinteraksi dengan magnet untuk menghasilkan gerakan.
Bahan Magnetik
Bahan bervariasi dalam reaksinya terhadap medan magnet. Zat feromagnetik menghasilkan medan magnet yang lebih kuat, dan medan ini dapat bertahan ketika medan luar dihilangkan, meninggalkan magnet permanen. Besi adalah elemen paling terkenal dari jenis ini, tetapi elemen logam lainnya, seperti kobalt, nikel, gadolinium, dan disprosium, juga menunjukkan efek ini. Magnet yang sangat kuat dapat dibuat dari paduan logam tanah jarang neodymium dan samarium.
Bahan paramagnetik menghasilkan medan magnet sebagai respons terhadap medan magnet eksternal, menghasilkan daya tarik yang relatif lemah yang tidak persisten. Tembaga dan aluminium adalah contohnya. Contoh lain adalah oksigen; dalam hal ini, efeknya paling baik ditunjukkan dengan elemen dalam bentuk cair.
Zat diamagnetik menciptakan medan magnet yang berlawanan dengan medan luar, menghasilkan gaya tolak-menolak. Semua zat menunjukkan efek ini, tetapi biasanya sangat lemah dan selalu lebih lemah daripada feromagnetisme atau paramagnetisme. Dalam beberapa kasus, seperti bentuk karbon yang disebut grafit pirolitik, efeknya cukup kuat untuk memungkinkan sepotong kecil bahan jenis ini mengapung di udara tepat di atas susunan magnet yang kuat.
Menghitung dan Mengukur Fluks
Menghitung fluks untuk permukaan datar yang tegak lurus terhadap arah medan magnet sangatlah mudah. Seringkali, bagaimanapun, perlu untuk menghitung jumlah gulungan kawat, juga dikenal sebagai solenoida. Dengan asumsi medan tegak lurus terhadap kawat, fluks total adalah kekuatan medan magnet dikalikan dengan luas yang dilalui dikalikan dengan jumlah lilitan dalam kumparan. Di mana medan tidak tegak lurus terhadap permukaan, sudut yang dibuat oleh garis-garis medan magnet terhadap tegak lurus harus diperhitungkan, dan produk dikalikan dengan kosinus sudut ini.
Alat yang disebut fluxmeter digunakan untuk mengukur besaran medan. Itu bergantung pada fakta bahwa medan magnet akan menciptakan arus listrik di kawat jika keduanya bergerak relatif satu sama lain. Arus ini dapat diukur untuk menentukan fluks.
Fluks Magnetik dalam Geologi
Pengukuran fluks magnet di berbagai titik di permukaan bumi memungkinkan para ilmuwan untuk memantau medan magnet planet. Medan ini, yang diperkirakan dihasilkan oleh arus listrik di inti besi bumi, tidak statis, tetapi bergeser seiring waktu. Kutub magnet, pada kenyataannya, telah berbalik berkali-kali di masa lalu dan kemungkinan akan melakukannya lagi di masa depan. Efek dari pembalikan kutub mungkin serius, karena selama perubahan, kekuatan medan akan berkurang di sebagian besar planet ini. Medan magnet bumi melindungi kehidupan di planet ini dari angin matahari, aliran partikel bermuatan listrik dari Matahari yang akan berbahaya.
Satuan pengukuran
Kekuatan medan magnet, atau kerapatan fluks magnet, diukur dalam Teslas, sebuah unit yang dinamai insinyur listrik Nikola Tesla. Fluks diukur dalam Weber, dinamai sesuai nama fisikawan Wilhelm Eduard Weber. Weber adalah 1 Tesla dikalikan dengan 1 meter persegi, dan Tesla adalah 1 Weber per meter persegi.