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... »»