magnetik material

PENDAHULUAN
 Secara umum, bahan magnetik terbuat dari logam
 Banyak peralatan elektroteknik seperti transformator, mesin-mesin listrik memanfaatkan sifat-sifat magnet dari material magnetik
Material magnetik dengan kualitas tinggi sangat dipengaruhi oleh teknologi proses material
Material Magnetik
 Diamagnetik
 Paramagnetik
 Ferromagnetik
 Anti ferromagnetik
 Ferrimagnetik (ferrit).
FERRIMAGNETIK
 Material ferrimagnetik seperti ferrit biasanya non konduktif dan bebas rugi-rugi arus eddy.
 Material ini banyak digunakan untuk medan magnetik dengan frekuensi tinggi.
DIAMAGNETIK
 Bahan diamagnetik tidak mempunyai dipol magnet parmanen di dalam material namun terdapat momen magnetik induksi yang lemah
 Material diamagnetik cenderung menolak medan magnetik luar secara sempurna.
FERROMAGNETIK
 Material ferromagnetik seperti besi mempunyai magnetisasi permanen yang sangat besar meskipun tanpa kehadiran medan magnetik luar.
 Sifat magnetik bahan muncul karena struktur elektron dalam atom yang tidak lengkap, artinya ditemukan beberapa elektron yang tidak berpasangan yang akan menyebabkan dipol magnetik.
 Sifat ferromagnetik muncul karena atom mempunyai struktur elektron yang tidak berpasangan dalam jumlah yang cukup banyak yang memungkinkan munculnya momen dipol yang cukup besar.

Paramagnetisme
Kehadiran medan magnetik luar H akan mengarahkan momen elektron ke arah tertentu menghasilkan energi potensial sebesar:
Ep = -μm H cos a
Material Magnetik Lunak
 Material magnetik yang mudah dimagnetisasi dan didemagnetisasi.
 Peran utama material ini adalah untuk meningkatkan pengaruh magnetik yang dihasilkan oleh suatu kumparan yang berarus.
 Bahan dipakai untuk tegangan bolak balik,
 Mengurangi rugi-rugi yang disebabkan oleh arus pusar (eddy current), yang mana bisa dilakukan dengan menaikkan resistivitas.

Material Magnetik Keras
( Magnet Permanen)
Material magnetik yang sulit di magnetisasi dan di demagnetisasi ditandai dengan :
 - Gaya koersif (demagnetisasi) tinggi
 - Induksi magnetik sisa tinggi
Sekali dimagnetisasi material magnetik keras akan sulit di demagnetisasi.

Pendekatan Makroskopik
Kehadiran material magnetik akan menimbulkan kerapatan fluks magnetik. Persamaan untuk ini ditunjukkan oleh:
B = mo.mr H
B = fluks magnet
H = medan magnet
mr = permeabilitas relatif

Teori Domain
 Bahan Ferromagnetik disusun oleh sejumlah daerah sub mikro yanh disebut domain
 Setiap domain terdiri dari momen magnetik yang paralel
 Arah momen magnetik masing-masing domain tidak selalu sama

 Saat tanpa medan luar , tiap domain mempunyai orientasi sendiri, jadi energi diperlukan paling rendah = 0
 Ketika medan magnet luar diberikan, domain magnetik akan mengarah mengikuti medan luar

 Susunan domain terjadi kira-kira disebabkan oleh berkurangnya energi untuk semua moment magnetic yang berbaris naik dalam satu arah.
 Timbulnya medan magnit yang besar, akan menimbulkan sejumlah energi yang besar yang keluar dari material itu.
 Energi ini akan direduksi jika material terpisah ke dalam domain seperti yang terlihat dalam gambar berikut

KURVA MAGNETISASI
 Dimulai dengan suatu bahan yang belum sepenuhnya bermagnet, kita bergerak naik disepanjang kurva nomor 2, 3, 4, 5 sesuai dengan kenaikan medan magnet.
 Kemudian pengurangan medan magnet, kita kembali turun melalui titik no. 6, yang identik dengan titik no. 4, tetapi pengurangan lebih lanjut berlangsung di sepanjang kurva yang berbeda.
 Pada titik no. 7 tidak ada medan magnit yang digunakan, tetapi B terbatas. Nilai B = Br, yang biasa disebut remanen kerapatan fluks.
 Pengurangan selanjutnya medan magnet B mengambil nilai disepanjang no. 8,9,10. Kembali dari 10, kita mendapatkan no. 11 identik dengan no. 9 dan kemudian proses selanjtunya berlangsung di sepanjang no. 12 dan 13 sampai akhirnya mencapai no. 4
 Loop 4,7,8,9,12,13,4 adalah menunjukkan loop histerisis.
 Magnetisasi merupakan suatu phenomena yang tidak dapat diubah.
 Alur 4, 5 dan 9, 10 menyatakan bahwa perputaran dari yang mudah ke arah yang sukar dapat dibalik, maka dinding domain mengalami tumbukan kecil yang menyebabkan peningkatan magnetisasi dengan cara terputus-putus.
Rugi-rugi Magnetik
1. Rugi Histerisis, timbul akibat disipasi energi selama magnetisasi dan demagnetisasi
Secara empirik dinyatakan sebagai berikut:
Ph = K f B
Berarti rugi histerisis berbanding lurus dengan frekuensi.
2.Rugi arus Eddy (Eddy Current),
 Akibat fluktuasi medan magnit dalam suatu material magnetik oleh tegangan AC dan menghasikan tegangan induksi, akibat resistansi material muncullah arus. Besarnya arus ini dipengaruhi oleh:
 Frekuensi, besarnya medan magnet dan luas penampang

Aplikasi Material Magnetik
ISOLATOR
 Suatu alat yang melewatkan satu arah gelombang elektromagnetik tetapi attenuasinya sangat besar dengan arah yang berlawanan.
SENSOR
 Medan magnet yang dialiri arus dapat digunakan sebagai alat pendeteksi posisi, daya, torsi, kecepatan, putaran, dan akselerasi.
MOTOR-MOTOR LISTRIK
 Mengkonversi energi listrik menjadi energi mekanik.
 Prinsip kerjanya sama dengan kumparan putar dari sirkit magnetik meter
Kesimpulan
 1. Bahan magnetik adalah logam.
 2 Teknologi magnet untuk menghasilkan material magnetik dengan kualitas tinggi sangat dipengaruhi oleh teknologi proses material.
 3. Bahan dapat digolongkan menjadi 5 yaitu diamagnetik, paramagnetik, ferromagnetik, anti ferromagnetik dan ferrimagnetik (ferrit).

 4. Suatu material magnetik yang sudah dimagnetisasi mempunyai magnetisasi sisa (remanensi), meskipun medan magnet luar sudah dihilangkan.(kurva magnetisasi)
 5. Rugi magnet terdiri atas rugi histerisis dan Eddy current
 6. Aplikasi material magnetik:
- motor-motor listrik
- trafo
-sensor,dll

selanjutnya... »»

JENIS-JENIS POLARISASI

POLARISASI ELEKTRONIK
Teori atom menyatakan bahwa suatu atom tersusun atas inti atom bermuatan positif dan elektron yang mengitari inti bermuatan negative. Muatan neto dalam atom adalah netral. Dalam keadaan tidak ada pengaruh medan luar maka pusat muatan positif inti atom berimpit dengan pusat muatan negative leketron. Dengan demikian tidak ada momen dipol dalam atom. Namun bila atom berada pada daerah dengan medan listrik maka muatan akan berinteraksi dengan medan dan terjadilah pergeseran pusat muatan baik positif maupun negatif.

POLARISASI IONIK
Yaitu polarisasi pada molekul/ion yang disusun beberapa atom dengan kehadiran medan listrik. Kristal ionic seperti NaCl,KCl dan sebagainya mempunyai susunan rantai ion positif dan negative. Sebagai contoh kita lihat untuk NaCl. Pada saat tidak ada medan luar maka NaCl tidak terjadi polarisasi karena rantai tersusun oleh momen dipol yang sama besar dan berlawanan arah.

POLARISASI ORIENTASI (DIPOLAR)
Yaitu polarisasi akibat dipol-dipol di dalam bahan dielektrik mengalami perubahan orientasi akibat medan listrik polarisasi ini terjadi di dalam material dielektrik yang mempunyai dipol permanen (dipolar) seperti HCl. Pada saat tidak ada medan luar maka dipol-dipol terorientasi secara acak dan tidak ada polarisasi netto. Gambar a dan b menunjukkan momen dipol permanen HCl dan orientasi random dari dipol pada saat tidak ada medan.

POLARISASI INTERFACIAL
Yaitu polarisasi akibat terjadi penumpukan muatan pada perbatasan bahan dielektrik yang tidak homogeny.
Dengan mempertimbangkan tiga macam polarisasi yaitu elektronik, ionic dan orientasi maka polarisasi dapat diuraikan menjadi:

P = Pe + Pi + Po

selanjutnya... »»

bahan presentase material part 2

MACAM-MACAM POLARISASI
POLARISASI ELEKTRONIK
POLARISASI IONIK
POLARISASI ORIENTASI (DIPOLAR)
POLARISASI INTERFACIAL.

selanjutnya... »»

presentase material dielktrik

KATA-KATA KUNCI / ISTILAH
Persamaan Clausius-Mosotti yaitu persamaan yang menghubungkan antara besaran mikroskopik dielektrik yaitu konstanta dielektrik dengan besaran mikroskopik polarisabilitas.
Permitivitas relatif kompleks (Ԑr’ + JԐr”) yaitu permitivitas relatif material yang mempunyai komponen real yang menentukan tingkat penyimpanan energi dan komponen imajiner yang menentukan losis energi pada saat dielektrik diberi medan AC
Temperatur Curie (Tc) yaitu tempratur dimana bila dielektrik berada pada temperatur di atas temperatur ini maka sifat ferroelektrik akan hilang.
Persamaan Debye yaitu persamaan yang menjelaskan response permitivitas kompleks terhadap frekuensi.
Rugi-rugi dielektrik (dielectric losses) yaitu energi yang hilang akibat proses polarisasi pada saat dielektrik diberikan medan AC .
Kekuatan dielektrik (dielectric strength) yaitu kekuatan dielektrik untuk menahan medan listrik (E). Bila medan yang diberikan melebihi kekuatan dielektrik maka akan terjadi tembus (break down) yang disertai dengan arus yang besar.
Polarisasi yaitu peristiwa pengutupan atau pergeseran pusat muatan positif dan negatif.

Polarisasi dipolar yaitu polarisasi pada material yang mempunyai momen dipol pada saat di berikan medan listrik.
Polarisasi ionik yaitu polarisasi akibat pergeseran pusat muatan dari ion-ion positif dan negatif ketika diberikan medan listrik.
Polarisasi elektronik yaitu polarisasi akibat pergeseran pusat awan elektron terhadap inti atom pada saat diberikan medan listrik.
Polarisasi interfacial yaitu polarisasi yang timbul pada material dielektrik yang tidak homogen (terjadi pada saat interface dua material yang berbeda).
Ferroelektrik yaitu terjadinya polarisasi spontan pada kristal-kristal dielektrik tertentu. Misalnya pada BaTiO3.
Piezoelektrik yaitu sifat material dimana perubahan bentuk material akan menyebabkan polarisasi atau sebaliknya perubahan tingkat polarisasi menyebabkan perubahan bentuk.
Faktor rugi-rugi (tan D) yaitu rasio dari komponen imajiner dengan komponen real dari permitivitas kompleks dielektrik.

Fungsi Material Dielektrik yaitu :
1. Sebagai Dielektrik yaitu Menyimpan muatan atau energi elektrostatis. Dalam kaitan ini perlu diperhatikan konstanta material dielektrik berkaitan dengan interaksinya dengan medan listrik yaitu permitivitas dan suceptibilitas untuk skala makro dan polarisasi untuk skala mikro.
2. Sebagai Isolasi medan tegangan tinggi yaitu isolasi untuk menahan medan listrik. Dalam kaitan ini yang perlu diperhatikan adalah kekuatan isolasi/dielektrik dan rugi-rugi dielektrik.

POLARISASI (P) DAN KONSTANTA DIEKTRIK
Polarisasi yaitu peristiwa pengutupan atau pergeseran pusat muatan positif dan negatif.
Bila suatu material ditempatkan pada medan listrik maka terjadi momen dipol di dalam material.
Dipol-dipol dari material dielektrik akan terpolarisasi pada kedua sisi muatan yang berbeda.

selanjutnya... »»