MATERIAL MAGNETIK ( Makalah Ini Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Tu gas Pengganti Ujian Tengah Semester Pada Matakuliah Pengantar Fisika Material )
Oleh : Sandra Permana 208 700 651
JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI BANDUNG 2010
BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Banyak peralatan elektronik seperti inductor, transformator, mesin-mesin listrik, antena ferrit, audio visual recording dan lain-lain memanfaatkan sifat-sifat material magetik. Juga banyak contoh dimana magnet permanen dimanfaatkan seperti pada mesin listrik dengan kutup permanen atau pengeras suara (loud speaker). Material magnetik telah berkembang sejak lama. Penemuan Alcino pada awal abad ke-20 telah membawa pada era baru dimana kekuatan magnetik permanen meningkat drastic lebih dari 10 kali dari material sebelumnya. Penemuan campuran Cobalt-Elelmen pada tahun 60-an telah meningkatkan lagi kemampuan magnet permanen dengan faktor 10 kali dari sebelumnya pada tahun 70-an. Peningkatan kekuatan magnetik material baru mampu menurunkan ukuran motor listrik dan mempengaruhi desain listrik yang memanfaatkan sifat-sifat material magnetik. Teknologi magnet untuk menghasilkan material magnetik dengan kualitas tinggi sangat ditentukan oleh teknologi proses material. Kemajuan teknik memproses material dalam skala molekuler/ atomic dan pengaturan material dalam level mikro sangat menentukan perkembangan material magnetik. Dalam makalah ini akan dipaparkan secara ringkas mengenai material magnetik. Ruang lingkup yang dibahas dimulai dari klaisfikasi material magnetic. Sifat magnet dan listiknya, serta aplikasi di industrinya. 2. Tujuan 1. Mengetahui sifat mekanik dari material magnetik. 2. Mengetahui sifat listrik dan magnet dari material magnetik. 3. Mengetahui struktur atom dari material magnetik. 4. Mengetahui aplikasi material magnetik di industri. 3. Metode Pembahasan Metode yang dipakai dalam pembahasan ini adalah metode deskriptif analisis, yaitu mengkaji beberapa referensi yang berkaitan dengan judul makalah ini, baik dari sumber yang berasal dari buku bacaan maupun materi hasil unduhan dari media internet. Data yang diperoleh diklasifikasikan kemudian di analisis dengan cermat sehingga berbentuk suatu makalah.
BAB II PEMBAHASAN
Klasifikasi Material Magnetik
Secara umum material magnetik dapat diklasifikasikan sebagai ferromagnetik, diamagnetik, paramagnetik, dan antiferromagnetik Klasifikasi tersebut didasarkan atas kandungan dipol-dipol magnetik dan interaksi material terhadap medan magnet luar. Material magnetik mempunyai µ r <1 sehingga χ m < 0. Material paramagnetik µ r ≥ 1 dan χ m > 0. Sedangkan ferromagnetik µ r >>1 dan χ m >> 0. Penggolongan sifat magnet dari unsur – unsur ditunjukkan dalam tabel periodek di bawah ini :
Tabel periodik unsure, menunjukkan sifar magnet unsur-unsur pada temperatur kamar. Pada tabel periodik unsur di atas, terlihat bahwa sebagian besar unsur besifat paramagnetic, sedangkan material yang bersifat feromagnetik dan antiferomagnetik hanya ditemukan sedikit didalam unsur murni. Untuk material yang memiliki sifat ferimagnetik hanya ditemukan dalam
senyawa, seperti campuran oksida yang disebut ferrite yang berasal dari ferimagnetik. Feromagnetik Feromagnetik memiliki momen magnetik permanen tanpa adanya medan magnet yang diberikan dari luar. Feromagnetik terletak pada logam transisi, diantaranya adalah Fe, Co, Ni serta pada logam tanah jarang (rare earth) seperti Nd, dan Gd. Suseptibilitas magnetnya dapat mencapai 106. Magnetisasi maksimum atau magnetisasi jenuh (saturation magnetization) Ms dari bahan feromagnetik mempresentasikan besarnya magnetisasi yang dihasilkan oleh dwikutub magnetik yang secara keseluruhan sejajar dengan medan dari luar serta akan berhubungan dengan besarnya kerapatan fluks (Bs). Magnetisasi jenuh Ms adalah perkalian antara momen magnetik netto tiap atom dengan jumlah atom yang ada.
Gambar Susunan momen dipol magnet untuk material feromagnetik dengan/ tanpa adanya medan magnet dari luar serta kurva B vs H Paramagnetik Material paramagnetik mempunyai nilai suseptibilitas magnet yang kecil namun masih bernilai positif. Dengan adanya medan magnet yang diberikan pada material paramagnetik, maka dwikutub atom yang bebas berotasi akan mensejajarkan arah sesuai dengan arah medan magnet. Kemudian permeabilitas relatif (yang lebih besar dari satu) dan suseptibilitas magnetik akan sedikit naik. Oleh karena itu, magnetisasi bahan akan muncul jika ada medan dari luar serta dipol magnetik bertindak secara individual tanpa saling berinteraksi dengan dipol yang berdekatan. Dipol yang sejajar dengan medan magnet dari luar, akan memunculkan permeabilitas relatif (μr) yang lebih besar dari satu. Contohnya adalah magnesium dengan suseptibilitas 1,2 x 10 -5.
Gambar Susunan momen dipol magnet akibat medan magnet dari luar dan kurva 1/χ vs T Diamagnetik Material diamagnetik mempunyai susceptibility magnetik yang kecil dan bernilai negatif. Diamagnetik merupakan sifat magnet yang paling lemah, yaitu tidak permanen dan hanya muncul selama berada dalam medan magnet luar. Besarnya momen magnetik yang diinduksikan sangat kecil, dan dengan arah yang berlawanan dengan arah medan luar. Permeabilitas relatif (μr) lebih kecil dari satu dan suseptibilitas magnetiknya negatif, sehingga besaran B dalam bahan diamagnetik lebih kecil daripada dalam vakum. Jika disimpan diantara kutub-kutub dari electromagnet yang kuat, material diamagnetik akan ditarik ke daerah yang bermedan lemah. Superkonduktor merupakan material diamagnetic karena mempunyai sifat menolak medan magnet luar secara sempurna dan dengan demikian mempunyai suseptibilitas -1.
Gambar Susunan momen dipol magnet dan kurva 1/χ vs T
Antiferomagnetik Gabungan momen magnetik antara atom-atom atau ion-ion yang berdekatan dalam suatu golongan bahan tertentu akan menghasilkan pensejajaran anti paralel. Gejala ini disebut anti-feromagnetik. Sifat tersebut antara lain terdapat pada MnO, bahan keramik yang bersifat
ionik yang memiliki ion-ion Mn2+ dan O2-. Tidak ada momen magnetik netto yang dihasilkan oleh ion O2-, hal ini disebabkan karena adanya aksi saling menghilangkan total pada kedua momen spin dan orbital. Tetapi ion Mn2+ memiliki momen magnetik netto yang terutama berasal dari gerak spin. Ion-ion Mn2+ ini tersusun dalam struktur kristal sedemikian rupa sehingga momen dari ion yang berdekatan adalah antiparalel. Karena momen-momen magnetik yang berlawanan tersebut saling menghilangkan, bahan MnO secara keseluruhan tidak memiliki momen magnetik.
Gambar Susunan momen dipol magnet serta kurva 1/χ vs T
Gambar Klasifikasi material magnetik berdasarkan susunan momen dipol atau spin.
Material Soft Magnet dan Hard Magnet
Bentuk dan ukuran kurva hysteresis untuk bahan-bahan feromagnetik dan ferimagnetik memiliki arti yang sangat penting dalam aplikasinya. Daerah yang berada di dalam kurva menunjukkan energi magnet yang hilang per satuan volume bahan per siklus. Kehilangan energi ini diwujudkan dalam bentuk panas yang dapat menaikkan temperatur material. Berdasarkan sifat hysteresis-nya, kedua bahan feromagnetik dan ferimagnetik diklasifikasikan menjadi bahan magnetik lunak (soft magnet) dan bahan magnetik keras (hard magnet). Bahan magnetik lunak digunakan pada alat yang bekerja dalam medan magnetik bolakbalik dimana kehilangan energinya harus rendah, misalkan untuk inti (core) transformator. Jadi, daerah yang berada di dalam kurva hysteresis harus relatif kecil/ sempit. Akibatnya, bahan magnetik lunak harus memiliki permeabilitas awal yang tinggi dan koersivitas yang rendah. Material yang bersifat soft magnet, dapat mencapai magnetisasi jenuh dengan pemberian medan magnet dari luar yang relatif rendah, sehingga akan mudah untuk dimagnetisasi ataupun didemagnetisasi. Pada material hard magnetic memiliki energi yang relatif lebih besar dibandingkan dengan material soft magnetic. Sehingga akan lebih sulit untuk memagnetisasi ataupun mendemagnetisasi material hard magnet, karena itu dibutuhkan kuat medan magnet yang besar. Hal ini terlihat pada kurva hysteresis hard magnet yang lebih besar, dengan nilai magnetik saturasi serta koersivitas yang tinggi.
Gambar 7. Kurva hysteresis untuk soft magnet dan hard magnet
BAB III PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA http://id.wikipedia.org/wiki/material_magnetik.
http://www.aacg.bham.ac.uk. Callister Jr., W. D. Material Science and Engineering. An Introduction, John Wiley & Sons, Inc., Singapore, 1985. Cullity, B. D., Introduction to Magnetic Materials. Addison-Wesley Publishing Company. 1972. Suwarno. Material Elektronik. Megatama. Bandung, 2006.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………………………………………………i DAFTAR ISI…………………………………………….................ii BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang……..........................................................….1 2. Tujuan …………………………………………………….....1 3. Metode Pembahasan……………………………………...…1 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sejarah Masuknya Islam ke Amerika……………….….2 2.2 Perkembangan Agama Islam di Amerika……………...4 2.3 Golongan –golongan muslim di Amerika………….…..5 2.4 Masalah Keislaman di Amerika………..……………...12 BAB III PENUTUP Kesimpulan…………………………………………………….15 Daftar Pustaka…………………………………………………15
