bahan magnetik_dhira

5/17/2018 bahan magnetik_dhira - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bahan-magnetikdhira 1/16

TUGAS KELOMPOK

MATERIAL ELEKTRO TEKNIK

“ Bahan Magnet ”

Oleh:

D411 10 269 Reski Kilala

D411 10 271 Nur Wahid Akhram

D411 10 281 Dhita Rurin Adistyaningsih

D411 10 295 Hanser Aprianus

D411 10 297 Fathul Razak Said

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2012

BAHAN MAGNETIK



A. Historis Magnet

Gejala kemagnetan merupakan cikal bakal berkembangnya pengetahuan

tentang kelistrikan. Ditemukan sejak 2000 tahun yang lalu di Yunani pada sejenis

batuan yang dinamakan magnetit di kota magnesia. Awal abad ke 12, magnet

mulai digunakan sebagai kompas karena sifatnya yang selalu menunjuk arah

utara dan selatan bumi. Sifat kutub magnet mulai diselidiki ilmuwan,

diantaranya:

• Pierre de Maricourt (1269) menemukan garis medan magnet pada

magnet berbentuk bola.

• William Gilbert (1600) menemukan sifat kemagnetan bumi.

• John Michell (1750) menemukan hubungan gaya magnet dengan jarak

antar magnet.

• HC. Oersted, Marie Ampere, Biot dan Savart (awal abad 19) menemukan

hubungan listrik dan magnetisme.

• M. Faraday dan J. Henry (1830) menemukan hubungan medan magnet

dengan medan listrik.

• J. C. Maxwell (1860) menyusun teori dan konsep elektromagnetik.

B. Bahan Magnetik

Magnet terbaik umumnya mengandung besi metalik. Namun, ternyata

bahwa unsur lainpun menampilkan sifat magnetik; selain itu, bukan logam pun

dapat memiliki sifat magnet. Dalam teknologi modern kini digunakan magnet

logam dan keramik. Selain itu dimanfaatkan pula unsur lain untuk meningkatkan

kemampuan magnet sehingga memenuhi persyaratan.

C. Gejala Kemagnetan Pada Atom



Tiap elektron atom akan memiliki momen magnetic pm, yang disebut

spin elektron oleh ahli fisika. Momen magnetik disebut magneton Bohr, dan

sama dengan 9,27x10‐ 27 A.m 2 . Elektron biasanya berpasangan dalam orbit dan

membentuk spin atas dan bawah. Jadi, efek luar dari momen tersebut tidak ada.

Atom akan bersifat magnet bila ada ketidakseimbangan dalam spin elektron.

Akhirnya, diketahui bahwa hanya beberapa elektron memiliki spin elektron yang

tidak seimbang, dan dengan demikian memiliki momen magnetik.

D. Spin Magnet Atom Bahan Tertentu

Elemen yang memenuhi persyaratan adalah unsur transisi dengan kulit

subvalensi yang tidak terisi, seperti yang diperlihatkan gambar berikut:

Gambar bahan dengan spin magnet tak seimbang.

E. Komposisi Bahan Magnetik

1. Magnet alam (dahulu disebut batu magnet)

Magnet alam adalah mineral, Fe3O4 dalam fasa keramik alamiah dengan

ion O2‐ dalam kisi kps. Ion besi berada dalam lokasi intertisial rangkap 4 dan

rangkap 6. Secara lebih terinci dapat dilihat ion Fe2+

berada pada lokasi rangkap

6, sedangkan ion Fe3+

terbagi rata pada rangkap 6 dan rangkap 4. Struktur ini

termasuk jenis struktur NiFe2O4 yang disebut spinnel . Sel satuan ini bersifat

magnetik karena momen magnet ion pada lokasi rangkap 6 sama arahnya dan

yang berada pada lokasi rangkap 4 berlawanan arah.

2.

Magnet logam



Besi kpr merupakan bahan magnet logam yang sering dijumpai. Bahan

logam lain yang memiliki permeabulitas maksimum yang sangat tinggi, ( maks)adalah permalloy, dan medan oersif (‐Hc) yang tinggi adalah Alnico V.

3. Magnet Keramik.

Magnet keramik seperti, ferit terdiri dari senyawa ionik. Jadi besi

berbentuk Fe2+

atau Fe3+

. Ion feros kehilangan dua elektron, yaitu dua elektron

4s dan satu electron 3d, jadi tersisa lima elektron yang tidak berpasangan.

Contoh: BeFe12+O19

F. Kutub Magnet & Garis Gaya Magnet

G. Sifat Kemagnetan

Beberapa sifat kemagnetan yang dapat diamati:

1. Magnet memiliki dua buah kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Kutub utara selalu menunjuk ke arah utara Bumi, sedangkan kutub

selatan selalu menunjuk ke arah selatan Bumi.

2. Kutub-kutub senama (sejenis) akan tolak-menolak dan kutub-kutub yang

tidak senama (tidak sejenis) akan tarik-menarik.

H.

Teori Kemagnetan



Menurut teori kemagnetan,

1.

sebuah bahan magnet tersusun dari sejumlah besar magnet-magnet kecilyang dinamakan magnet elementer

2. pada magnet, magnet elementer tersusun secara teratur, sedangkan

pada bahan nonmagnetik, magnet elementer tersusun secara acak;

3. prinsip membuat magnet adalah menjadikan magnet elementer yang

tadinya tidak teratur menjadi teratur dan searah;

4. pada bahan magnet lunak, magnet elementer mudah "diputar" sehingga

bahan-bahan tersebut mudah dijadikan magnet;

5. pada bahan magnet keras, magnet elementer sukar "diputar" sehingga

bahan ini sukar dijadikan magnet;

6. bila magnet permanen dipotong, masing-masing potongan akan tetap

mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

I. Pembuatan Magnet

1. Membuat magnet dengan cara menggosok

Bahan magnet dapat dijadikan magnet dengan cara menggosokkan

magnet dengan arah yang senantiasa tidak berubah. Ujung akhir bahan magnet

yang digosok akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet yang

menggosok.

2. Membuat magnet dengan cara induksi

Peristiwa batang besi atau baja menjadi magnet karena sebuah magnet

berada di dekatnya (tanpa menyentuh) disebut induksi magnetik. Ujung bahan

magnetik yang didekatkan ke ujung magnet utama akan menjadi kutub yang

berlawanan dengan kutub magnet utama yang terdekat. Membuat magnet

dengan menggunakan arus listrik



Untuk membuat magnet dengan cara ini, bahan magnet dililiti kawat

berarus listrik yang berisolasi. Magnet yang dihasilkan dinamakan elektromagnet.

J. Fluks magnetik

Fluks magnetik adalah jumlah medan magnetik ( garis gaya magnet ) yang

dihasilkan sumber magnetik, dilambangkan dengan Ф (phi). Satuan fluks

magnetik weber (Wb ). Kerapatan fluks magnet adalah jumlah total fluks yang

menembus area yang tegak lurus dengan fluks tersebut, dirumuskan:

Dengan:

B : Rapat fluks magnet ( T atau Wb/m2

)

Ф : Fluks magnet (Wb)

A : Luas penampang (m2

)

K. Gaya Gerak Magnet (Magnetomotive Force / mmf)

Mmf merupakan penyebab munculnya fluks magnetik pada rangkaian

elektromagnetik, dirumuskan:

Dengan:

N= jumlah belitan (turn)

I = arus (amper / A)

Sehingga jika terdapat belitan sepanjang l maka kekuatan magnet yang

dihasilkan adalah:



Dengan:

H = Kuat medan magnetl = panjang fluks / panjang belitan

L. Permeabilitas Magnet

Permeabilitas magnet merupakan konstanta pembanding antara rapat

fluks (B) dengan kuat medan (H) yang dihasilkan magnet. Untuk udara dan bahan

non magnetik, permeabilitas dinyatakan sebagai permeabilitas ruang kosong(μ0

= 4.10‐7 H/m), sehingga:

Untuk bahan lain maka permeabilitasnya sebanding dengan permeabilitas ruang

kosong dikalikan permeabilitas relatif bahan (μr ). Sehingga diperoleh:

Permeabilitas relatif didefinisikan sebagai:

Sehingga pada ruang hampa, μr = 1 dan μr . μo = μ dinamakan permeabilitas

absolut.

Dengan konstanta permeabilitas maka karakteristik kemagnetan suatu bahan

dapat digambarkan dalam kurva perbandingan B – H.

Kurva perbandingan B‐H dari berbagai bahan:



M. Suseptibilitas Magnet

Diperlihatkan hubungan antara induksi magnet dan intensitas magnet

serta juga magnetisasi untuk memecahkan persoalan dalam teori magnet.

Hubungan ini bergantung pada bahan magnetnya yang dapat diperoleh dari

eksperimen.

Xm adalah suseptibilitas magnet bahan (besaran tidak berdimensi)

Ada tiga kelompok bahan menurut nilai suseptibilitas magnetnya.

1. Xm < 0 : bahan diamagnetic

2. Xm > 0, namun Xm << 1 : bahan paramagnetic

3. Xm > 0 dan Xm >> 1 : bahan ferromagnetic

N. Hubungan Suseptibilitas dengan Permeabilitas

Bila magnetisasi linier terhadap intensitas magnet:



Maka induksi magnet juga linier terhadap intensitas magnet, melalui:

µ disebut permeabilitas magnet bahan.

Permeabilitas nisbi (relatif) diberikan oleh:

O. Magnetisasi M sebagai fungsi dari kuat medan H

P. Bahan Magnetik

1. Bahan Diamagnetik

Bahan magnetic terdiri atas atom-atom atau molekul-molekul yang tidak

memiliki dipole magnet permanen.



Jika bahan tersebut di dalam medan magnet, sehingga terinduksi momen

dipole sedemikian rupa sehingga medan magnet di dalam bahan B lebih kecildaripada medan luar B.

Contoh beberapa bahan diamagnetik (memperlemah medan magnet).

Suseptibilitas magnet diperoleh dari temperatur kamar.

2. Bahan Paramagnetik

Atom-atom dalam bahan ferromagnetic memiliki momen dipole magnet

permanen, namun arahnya dalam bahan bersifat acah, jika tidak ada medan

magnet luar sehingga:



Jika diberikan medan magnet luar, sebagian dari dipol magnetnya akan

terorientasi, sehingga magnetisasi menjadi:

adalah vector satuan dari medan magnet dan N adalah jumlah dipole per m3.

Suseptibilitas magnetnya:

Arah orientasi momen dipol magnet bahan (a) tanpa medan magnet luar, (b)

dengan magnet luar.

Contoh beberapa bahan paramagnetik (memperkuat medan magnet)

Nilai suseptibilitas magnet diukur pada suhu kamar.



3. Bahan Ferromagnetik

Ada kemungkinan terjadi magnetisasi permanen. Artinya walaupun takada medan luar (tak ada magnetisasi), bahan tersebut bersifat magnetic.

Hubungan antara magnetisasi dan intensitas magnet, serta antara induksi

magnet dan intensitas magnet tidak linier.

Untuk bahan ferromagnetic, permeabilitas magnet µ, tidak lagi konstan

tetapi merupakan fungsi dari intensitas magnet.

Pandang suatu bahan ferromagnetic yang semula tidak dimagnetisasi, dikatakan

dalam medan magnet yang besarnya dapat diubah-ubah.

Jika intensitas magnet yang awalnya nol, dinaikkan secara monoton, maka

hubungan induksi magnet dan intensitas magnet ditunjukkan dalam gambar di

bawah ini.



Contoh beberapa bahan ferromagnetik

Mayoritas bahan ferromagnetic adalah elemen logam transisi, seperti besi, nikel

atau kobalt.

Jika bahan ferromagnetik dipanaskan di atas temperatur tertentu (temperatur

Curie, Tc), maka sifat magnetiknya akan hilang.



Suseptibilitas magnet bahan ferromagnetic hanya dapat diamati pada

tempertatur di atas temperature Curie.

4. Antiferromagnetik

Bahan antiferromagneti dapat digambarkan oleh struktur Kristal dengan

kisi-kisi yang diisi oleh dua jenis atom dengan momen magnet yang

berlawanan arah (anti-paralel). Jika tidak ada medan luar, besarnya

momen magnet yang anti-paralel seimbang sehingga magnetisasi total

sama dengan nol (M=0).

Contoh bahan antiferromagnetik MnO, MnF2, dll.



5. Ferrimagnetik dan Ferrit

Dalam bahan ferrimagnetik, momen magnet masing-masing atom tidaksama, sehingga memiliki magnetisasi spontan M, walaupun tanpa adanya medan

magnet luar. Contoh bahan ferrimagnetik adalah Fe3O4.

Jika atom Fe diganti dengan atom lain, seperti Mg atau Al, maka menjadi

bahan Ferrit.

Jika dipanaskan di atas temperature kritis (temperature Neel, T N), bahan anti

ferromagnetic dan bahan ferrimagnetik akan berubah menjadi bahan

paramagnetic. Suseptibilitasnya digambarkan dengan:



Referensi:

http://teguhinside.blogspot.com/2008/01/mengenal-bahan-magnet.html

http://vandha.wordpress.com/my-physics/b-bahan-magnetik/

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:6DcAIbcE4F8J:iwan78.

files.wordpress.com/2010/11/12_13_bahan-

magnet.pdf+bahan+magnet.pdf&cd=1&hl=id&ct=clnk&gl=id



http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:6DcAIbcE4F8J:iwan78.files.wordpress.com/2010/11/12_13_bahan-magnet.pdf+bahan+magnet.pdf&cd=1&hl=id&ct=clnk&gl=id








bahan magnetik_dhira

Documents