By. Putri Mawardani 1110097000020

Feromagnetik

Definisi Feromagnetik Bahan Feromagnetik Teori Feromagnetik Domain Magnetik Pengaruh Feromagnetik Suhu Curie Permeabilitas Loop Hysterisis and Magnetic Properties Contoh Bahan Feromagnetik Karakteristik Feromagnetik Aplikasi Feromagnetik

Main Menu

Definisi

Feromagnetik menurut KBBI1. (n) medan magnet yang disebabkan oleh adanya besi bermagnet yang tidak bersangkut paut dng arus listrik2. (a) berkaitan dengan medan magnet yang disebabkan oleh adanya besi bermagnet.

Secara FisisFeromagnetik merupakan bahan yang memiliki nilai suseptibilitas magnetik xm positif, yang sangat tingi atau bahan yang mempunyai momen magnetik.Feromagnetik memiliki elektron tidak berpasangan sehingga atom momen magnet bersih

FeromagnetismeAdalah sebuah fenomena dimana sebuah material dapat mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk kemagnetan yang paling kuat. Fenomena inilah yang dapat menjelaskan kelakuan magnet yang kita jumpai sehari-hari.

Grafik Magnetisasi Bahan

Bahan FeromagnetikBahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan magnet atomis besar.Jika bahan ini diberikan medan magnet luar maka elektron-elektron mengusahakan dirinya sedemikian hingga resultan medan magnet atomis tiap atom/molekul searah dengan medan magnet luar. Berbeda dengan bahan paragmagnetik, bahan ini akan tetap bersifat magnetik (memiliki medan magnet). Karena itu bahan ini sangat baik sebagai sumber magnet permanen.

Dalam bahan ini sejumlah kecil medan magnetik luar dapat menyebabkan derajat penyearahan yang tinggi pada momen dipol magnetik atomnya. Dalam beberapa kasus, penyearahan ini dapat bertahan sekalipun Medan pemagnetannnya telah hilang.

Ini terjadi karena momen dipol magnetik atom dari bahan-bahan feromagnetik ini mengerahkan gaya-gaya yang kuat pada atom tetangganya sehingga dalam daerah ruang yang sempit momen ini disearahkan satu sama lain sekalipun medan luarnya tidak ada lagi.

Daerah ruang tempat momen dipol magnetik disearahkan ini disebut daerah magnetik. Dalam daerah ini, semua momen magnetik disearahkan, tetapi arah penyearahannya beragam dari daerah ke daerah sehingga momen magnetik total dari kepingan mikroskopik bahan feromagnetik ini adalah nol dalam keadaan normal (Tipler, 2001).

Teori Feromagnetik

Teori feromagnetik pertama kali dikemukakan oleh Pierre Weiss, yang berkhusus pada hipotesis berikut : 1.Suatu sampel bahan feromagnetik berisi sejumlah

daerah kecil yang disebut ranah (domain), yang termagnetisasi secara spontan. Besar magnetisasi spontan sampel bahan itu secara keseluruhan ditentukan oleh jumlah vector dari momen-momen magnetic domain.

2.Magnetisasi masing-masing domain disebabkan oleh adanya perputaran, BE yang cenderung menghasilkan sususan dipole-dipole atomik yang sejajar. Medan pertukaran BE dianggap sebanding dengan magnetisasi M masingmasing domain.BE=λ M

Domain Magnetik

Ferromagnetik mendapatkan sifat magnetik tidak hanya karena mereka membawa atom momen magnetik tetapi juga karena bahan tersebut terdiri dari daerah kecil yang dikenal sebagai domain magnet. Dalam setiap domain, semua dipol atom digabungkan bersama-sama dalam arah istimewa. Keselarasan ini berkembang sebagai bahan mengembangkan struktur kristal selama solidifikasi dari kondisi cair. Magnetic domain dapat dideteksi dengan menggunakan Magnetic Force Microscopy (MFM) dan gambar dari domain seperti yang ditunjukkan di bawah ini dapat dibangun.

Selama solidifikasi, satu triliun atau saat atom lebih selaras paralel sehingga gaya magnet dalam domain yang kuat disatu arah.Bahan Ferromagnetik dikatakan ditandai oleh "magnetisasi spontan" karena mereka mendapatkan magnetisasi saturasi disetiap domain tanpa medan magnet luar diterapkan. Meskipun domain yang magnetis jenuh, materi massal mungkin tidak memperlihatkan tanda-tanda magnet karena domain mengembangkan diri dan berorientasi secara acak relatif terhadap satu sama lain.

Bahan Ferromagnetik menjadi magnet ketika domain magnet dalam bahan dan kepatuhannya. Ini dapat dilakukan dengan menempatkan bahan pada medan magnet eksternal yang kuat atau dengan melewatkan arus listrik melalui material. Beberapa atau semua domain bisa menjadi selaras. Lebih domain yang sesuai, semakin kuat medan magnet dalam material. Ketika semua domain yang sesuai, Kecil daerah magnetisasi spontan, terbentuk pada temperatur di bawah titik Curie, dikenal sebagai domain. Seperti ditunjukkan dalam ilustrasi tersebut, domain berasal dalam rangka untuk menurunkan energi magnetik. Dalam Ver. B terlihat bahwa dua domain akan mengurangi besarnya medan magnet luar, karena garis gaya magnetik yang dipersingkat. Pada pembagian lebih lanjut, seperti, bidang ini masih jauh berkurang.

Bahan ferromagnetik mula-mula memiliki magnetisasi nol pada daerah yang bebas medan magnetik, bila mendapat pengaruh medan magnetik yang lemah saja akan memperoleh magnetisasi yang besar. Jika diperbesar medan magnetnya, akan makin besar pula magnetisasinya. Eksperimen menunjukkan bila medan magnetik ditiadakan, magnetisasi bahan tidak kembali menjadi nol. Jadi bahan ferromagnetik itu dapat mempunyai magnetisasi walaupun tidak ada medan, sehingga bahan dikatakan memiliki magnetisasi spontan. Di atas temperatur Curie, ferromagnetik berubah menjadi paramagnetik.

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.

Pengaruh Feromagnetik

Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat kuat, sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok.

Kelompok atom yang mensejajarkan dirinya dalam suatu daerah dinamakan domain. Bahan feromagnetik sebelum diberi medan magnet luar mempunyai domain yang momen magnetiknya kuat, tetapi momen magnetik ini mempunyai arah yang berbeda-beda dari satu domain ke domain yang lain sehingga medan magnet yang dihasilkan tiap domain saling meniadakan.

Bahan ini jika diberi medan magnet dari luar, maka domain-domain ini akan mensejajarkan diri searah dengan medan magnet dari luar. Semakin kuat medan magnetnya semakin banyak domain-domain yang mensejajarkan dirinya. Akibatnya medan magnet dalam bahan ferromagnetik akan semakin kuat. Setelah seluruh domain terarahkan, penambahan medan magnet luar tidak memberi pengaruh apa-apa karena tidak ada lagi domain yang disearahkan. Keadaan ini dinamakan jenuh atau keadaan saturasi.

Bahan ferromagnetik ada yang positif, kerentanan besar untuk medan magnet luar. Mereka menunjukkan daya tarik yang kuat untuk medan magnet dan mampu mempertahankan sifat magnetik mereka setelah bidang eksternal telah dihapus bahan. Ferromagnetik memiliki elektron tidak berpasangan sehingga atom mereka memiliki momen magnet bersih. Mereka mendapatkan magnet yang kuat sifat mereka karena keberadaan domain magnetik.

Suhu CurieSemua ferromagnetik memiliki suhu maksimum di mana properti feromagnetik menghilang sebagai hasil dari agitasi termal. Suhu ini disebut suhu Curie. Suhu Curie besi adalah sekitar1043K. Suhu Curie memberikan gambaran jumlah energi yang diperlukan untuk memecah jangka panjang memesan dalam materi. Pada 1043 K energi panas adalah sekitar 0,135 eV dibandingkan menjadi sekitar 0,04 eV pada suhu kamar.Pada temperatur tertentu bahan feromagnetik akan berubah menjadi bahan paramagnetik, temperatur transisi ini dinamakan temperatur curie. Diatas temperatur curie orientasi momen magnetik akan menjadi acak, dan suseptibilitas magnetiknya diberikan oleh persamaan:

Induksi magnetik yang dihasilkan oleh solenoide bertambah besar (bisa ribuan kali) jika solenoide tersebut diisi dengan bahan ferromagnetik. Permeabilitas bahan ini: µ > µ O

Suseptibilitas bahan feromagnetik hanya bisa diamati pada tempertaur diatas temperatur currie

Sifat-sifat bahan feromagnetik ini akan hilang pada temperatur yg disebut temperatur Currie (untuk besi T currie = 1043)

PermeabilitasSeperti telah disebutkan sebelumnya, permeabilitas

adalah properti materi yang menggambarkan kemudahan

dengan fluks magnetik yang didirikan di suatu komponen.

Ini adalah rasio kepadatan fluks untuk gaya magnetizing

dan diwakili oleh persamaan berikut:

m = B/H

Jelas bahwa persamaan ini menggambarkan kemiringan

kurva pada setiap titik pada hysteresis loop. Nilai

permeabilitas diberikan dalam kertas dan bahan referensi

biasanya permeabilitas maksimum atau permeabilitas

relatif maksimum. Permeabilitas maksimum adalah titik

di mana kemiringan H / kurva B untuk material

unmagnetized adalah terbesar. Hal ini sering diambil

sebagai titik di mana garis lurus dari titik asal

bersinggungan dengan H / kurva B.

Permeabilitas relatif tiba di dengan mengambil rasio

permeabilitas bahan yang ke permeabilitas dalam ruang

kosong (udara).

Bentuk hysteresis loop bercerita banyak tentang bahan

yang magnet. Kurva histeresis dari dua material yang

berbeda akan ditampilkan dalam grafik. Sehubungan

dengan bahan lain, bahan dengan hysteresis loop yang lebih

luas memiliki:

• Permeabilitas rendah • Tinggi Retentivity

• Tinggi koersivitas • Keengganan Tinggi

• Sisa Magnit Tinggi

Sehubungan dengan bahan lain, bahan dengan hysteresis

loop sempit memiliki:

• Permeabilitas Tinggi • Lower Retentivity

• Lower koersivitas • Keengganan Bawah

• Sisa Magnit rendah.

The loop hysteresis and magnetic properties

Sebagian besar informasi dapat belajar tentang

sifatsifat magnetik material dengan mempelajari

hysteresis loopnya. Sebuah hysteresis loop

menunjukkan hubungan antara kepadatan fluks

induksi magnet (B) dan gaya magnetizing (H).

Hal ini sering disebut sebagai BH loop.

Sebuah contoh kurva histerisis ditampilkan

disamping.

Bahan-bahan ferromagnetik dapat dikategorikan menjadi dua yaitu:1. Bahan yang mudah dijadikan magnet yang lazim disebut bahan magnetik lunak. Bahan ini banyak digunakan untuk inti transformator, inti motor atau generator, peralatan sonar atau radar.2. Bahan ferromagnetik yang sulit dijadikan magnet tetapi setelah menjadi magnet tidak mudah kembali seperti semula disebut bahan magnetik keras, bahan ini digunakan untuk pabrikasi magnet permanen.

Bahan XmBismuth -16,4 x 10-5

Tembaga -0.98 x 10-5

Intan -2.2 x 10-5

Air raksa (Hg) -2.8 x 10-5

Perak -2.4 x 10-5

Emas -3.5 x 10-5

Hidrogen (1 atm) -0.22 x 10-8

Nitrogen (1 atm) -0.67 x 10-8

Karbondioksida (1 atm) -1.19 x 10-8

Contoh beberapa bahan feromagnetik

Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah:• Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis

atomis besar.• Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet

permanen• Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi

magnetik sangat besar (bisa ribuan kali). Permeabilitas bahan ini: u > uo

Karakteristik Feromagnetik

Dalam domain ini, sejumlah besar di saat-saat atom (1012 sampai 1015) adalah sejajar paralel sehingga gaya magnet dalam domain yang kuat. Ketika bahan feromagnetik dalam keadaan unmagnitized, wilayah hampir secara acak terorganisir dan medan magnet bersih untuk bagian yang secara keseluruhan adalah nol.. Ketika kekuatan magnetizing diberikan, domain menjadi selaras untuk menghasilkan medan magnet yang kuat dalam bagian.. Besi, nikel, dan kobalt adalah contoh bahan feromagnetik.. Komponen dengan materi-materi ini biasanya dipesriksa dengan menggunakan metode partikel magnetik.

Aplikasi feromagnetik

1. ElektromagnetikElektromagnet biasanya dalam bentuk

inti besi solenoida . Feromagnetik milik inti besi penyebab internal domain magnetik besi untuk berbaris dengan lebih kecil mengemudi medan magnet dihasilkan oleh arus dalam solenoida. Efeknya adalah perkalian medan magnet oleh faktor-faktor dari puluhan bahkan ribuan. Solenoida bidang hubungan adalah

Dan k adalah permeabilitas relatif dari besi itu, menunjukkan efek pembesar dari inti besi.

2. TransformatorSebuah

transformator memanfaatkan Hukum Faraday dan feromagnetik sifat dari inti besi untuk efisien meningkatkan atau menurunkan tegangan AC.

Ini tentu saja tidak dapat meningkatkan daya sehingga jika tegangan dinaikkan, arusnya diturunkan secara proporsional dan sebaliknya.

Transformator dan Hukum Faraday

Feromagnetik, mudah menyalurkan ggm. Permeabilitasnya jauh di atas 1.•   Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis atomis besar.•   Tetap bersifat magnetik – sangat baik sebagai magnet permanen•   Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar

Kesimpulan

Bahan-bahan ferromagnetik dapat dikategorikan menjadi dua yaitu:1. Bahan yang mudah dijadikan magnet (bahan magnetik lunak.) 2. Bahan ferromagnetik yang sulit dijadikan magnet tetapi setelah menjadi

magnet tidak mudah kembali seperti semula disebut bahan magnetik keras, bahan ini digunakan untuk pabrikasi magnet permanen.

Anti Ferromagnetik, mempunyai suscepbilitas positif yang kecil pada segala suhu, tetapi perubahan suscepbilitas karena suhu adalah keadaan yang sangat khusus. Susunan dwikutubnya adalah sejajar tetapi berlawanan arah.

Ferrimagnetik (Ferri), memiliki resisitivitas yang jauh lebih tinggi dibanding bahan ferromagnet.