Klasifikasi Magnet

Semua unsur dapat diklasifikasikan berdasarkan sifat magnetnya menjadi lima jenis yang bergantung pada suseptibilitas magnetnya. Pada umumnya, jenis magnet yang sering ditemukan adalah diamagnetik dan paramagnetik. Penggolongan sifat magnet dari unsur – unsur ditunjukkan dalam tabel periodek di bawah ini:

Gambar 1. Tabel periodic unsure, menunjukkan sifar magnet unsur-unsur pada temperatur kamar [1].

 

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.

 

 

Klasifikasi Magnet

Feromagnetik
Feromagnetik memiliki momen magnetik permanen tanpa adanya medan magnet yang diberikan dari luar. Feromagnetik teletak pada logam transisi, diantaranya adalah Fe, Co, Ni serta pada logam tanah jarang (rare earth) seperti Nd, dan Gd. Suseptibilitas magnetnya dapat mencapai 106 [2].

Magnetisasi maksimum atau magnetisasi jenuh (saturation magnetization) Ms dari bahan feromagnetik mepresentasikan 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 [2].

Gambar 2. Susunan momen dipol magnet untuk material feromagnetik dengan/ tanpa adanya medan magnet dari luar serta kurva B vs H  [3].

 

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.

Gambar 3. Susunan momen dipol magnet akibat medan magnet dari luar dan kurva 1/χ vs T [3].

 

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.

Gambar 4. Susunan momen dipol magnet dan kurva 1/χ vs T [3].


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 5. Susunan momen dipol magnet serta kurva 1/χ vs T [3].

 

Secara umum sifat-sifat material magnetik dapat disimpulkan dalam tabel berikut ini:

Gambar 6. Klasifikasi material magnetik berdasarkan susunan momen dipol atau spin[3].

 

 

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 bolak-balik 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 [2].

———————————————————————————————————————————————————

[1] http://www.aacg.bham.ac.uk
[2] Callister Jr., W. D. Material Science and Engineering. An Introduction, John Wiley & Sons, Inc., Singapore, 1985
[3] Cullity, B. D., Introduction to Magnetic Materials. Addison-Wesley Publishing Company. 1972

 

4 thoughts on “Klasifikasi Magnet

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s