Magnet dan kutubnya

Jika magnet batang dipotong menjadi dua, terbentuk dua magnet, masing-masing dengan kutub utara dan selatan.

Ujung yang mencari utara dan selatan

Gantung magnet batang dengan benang agar dapat berputar bebas. Salah satu ujungnya akan berputar hingga kurang lebih menunjuk ke utara. Ujung itu disebut kutub utara magnet, atau lebih tepatnya kutub pencari utara; ujung lainnya adalah kutub pencari selatan. Setiap magnet memiliki keduanya, apa pun bentuknya: batang, tapal kuda, cincin, atau lembaran pipih pada pintu kulkas. Tarikan magnet paling kuat di kutubnya. Itulah sebabnya klip kertas berkumpul di ujung magnet batang dan hampir tidak menempel di bagian tengahnya.

Dekatkan dua magnet. Aturannya singkat: kutub senama tolak-menolak dan kutub tidak senama tarik-menarik. Utara menolak utara, selatan menolak selatan, sedangkan utara dan selatan saling menarik. Muatan listrik mengikuti aturan serupa, tetapi ada satu perbedaan besar yang dibahas pada bagian berikutnya.

Kutub tidak bisa berdiri sendiri

Muatan positif dan negatif dapat dipisahkan: gosok balon dan balon itu memiliki kelebihan muatan negatif. Kutub magnet tidak pernah terpisah. Potong magnet batang di tengah dengan harapan memisahkan utara dari selatan. Setiap potongan justru menjadi magnet utuh dengan satu kutub baru pada permukaan potongannya. Terus potong, dan hal yang sama tetap terjadi hingga tinggal satu atom besi, yang masih memiliki utara dan selatan. Di Matahari, bintik sering muncul berpasangan dengan polaritas magnet yang berlawanan.

Satu kutub yang berdiri sendiri disebut monopol magnet. Belum pernah ada yang ditemukan, dan para fisikawan masih mencarinya. Karena kutub selalu berpasangan, pandangan modern menyatakan bahwa semua kemagnetan berasal dari muatan listrik yang bergerak: elektron yang berputar dan mengelilingi inti di dalam atom, atau arus yang mengalir dalam kawat. Unit 4 membuat magnet dari arus listrik.

Mengapa hanya sebagian logam yang menempel

Magnet kulkas menempel pada pintu baja, tetapi tidak pada panci aluminium atau koin tembaga. Hanya sedikit bahan yang bereaksi kuat terhadap magnet. Bahan ini disebut feromagnetik, dari bahasa Latin ferrum, yang berarti besi: besi sendiri, kobalt, nikel, gadolinium, serta paduan seperti baja. Beberapa paduan unsur tanah jarang, termasuk neodimium, menghasilkan magnet permanen terkuat yang umum digunakan. Bahan lain juga bereaksi, tetapi sangat lemah sehingga hanya alat yang peka yang dapat mendeteksinya.

Di dalam sepotong besi terdapat wilayah-wilayah kecil yang disebut domain. Dalam setiap domain, atom-atom yang masing-masing merupakan magnet kecil mengarah ke arah yang sama. Namun, arah antardomain tidak beraturan sehingga pengaruhnya saling meniadakan. Saat magnet didekatkan, domain yang searah dengannya membesar, terkadang hingga berukuran milimeter, sedangkan domain lain mengecil. Besi menjadi magnet dengan kutub tidak senama menghadap magnetmu sehingga tertarik. Panas atau benturan keras dapat mengacak kembali domain. Di atas suhu yang disebut suhu Curie, yaitu 770 °C untuk besi (1043 K), besi kehilangan feromagnetisme dan menjadi paramagnetik.