Sifat Kemagnetan Bahan

BENDA MAGNETIK

Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua, yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Benda yang dapat ditarik magnet disebut benda magnetic dan benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet disebut benda nonmagnetic.

Benda yang ada di sekitar kita ada yang dapat ditarik kuat oleh magnet, dan ada yang ditarik seara lemah. Oleh karena itu benda dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu benda feromagnetik ( benda yang dapat ditarik oleh magnet dengan kuat),contohnya besi, baja, dan nikel. Benda paramagnetic (benda yang ditarik dengan lemah) contohnya platina, tembaga, dan garam, dan benda yang ditolak atau sama sekali tidak dapat ditarik oleh magnet disebut benda diamagnetic, contohnya timah, aluminium, emas, dan bismut.

Setiap benda magnetic tersusun atas magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Ketika benda tersebut belum menjadi magnet, magnet-magnet elementer arahnya tidak beraturan (seperti gambar 1.1).

Ketika benda magnetik sudah menjadi magnet, magnet-magnet elementer arahnya teratur (seperti gambar 1.2)

1. Diamagnetik

Bahan diamagnetik ditolak oleh medan magnet; Medan magnet yang diterapkan menciptakan medan magnet yang diinduksi di dalamnya ke arah yang berlawanan, menyebabkan gaya yang menjijikkan. Sebaliknya, bahan paramagnetik dan feromagnetik tertarik oleh medan magnet.

Diamagnetisme adalah efek mekanik kuantum yang terjadi pada semua bahan; Bila itu adalah satu-satunya kontribusi terhadap magnetisme material tersebut disebut diamagnetic. Pada zat paramagnetik dan feromagnetik gaya diamagnetik lemah diatasi oleh gaya tarik dipol magnetik yang menarik dalam material. Permeabilitas magnetik bahan diamagnetik kurang dari μ0, permeabilitas vakum.

Pada sebagian besar material diamagnetisme adalah efek lemah yang hanya bisa dideteksi oleh instrumen laboratorium sensitif, namun superkonduktor bertindak sebagai diamagnet yang kuat karena melepaskan medan magnet seluruhnya dari interiornya. Diamagnetisme pertama kali ditemukan saat Sebald Justinus Brugman mengamati pada tahun 1778 bahwa bismut dan antimon ditolak oleh medan magnet. Pada tahun 1845, Michael Faraday menunjukkan bahwa itu adalah properti materi dan menyimpulkan bahwa setiap materi merespons (dengan cara diamagnetik atau paramagnetik) ke medan magnet yang diaplikasikan. Dia mengadopsi istilah diamagnetisme setelah itu disarankan kepadanya oleh William Whewell.

2. Paramagnetik

Paramagnetisme adalah bentuk magnetisme dimana bahan tertentu tertarik oleh medan magnet yang diaplikasikan secara eksternal, dan membentuk medan magnet internal yang diinduksi ke arah medan magnet yang diaplikasikan. Berbeda dengan perilaku ini, bahan diamagnetik ditolak oleh medan magnet dan membentuk medan magnet yang diinduksi pada arah yang berlawanan dengan medan magnet yang diaplikasikan. Bahan paramagnetik mencakup sebagian besar unsur kimia dan beberapa senyawa; Mereka memiliki permeabilitas magnetik relatif lebih besar dari atau sama dengan 1 (yaitu kerentanan magnetik non-negatif) dan karenanya tertarik pada medan magnet.

Saat magnet yang diinduksi oleh bidang yang diterapkan linier pada medan kekuatan dan agak lemah. Ini biasanya memerlukan keseimbangan analitis yang sensitif untuk mendeteksi efek dan pengukuran modern pada bahan paramagnetik sering dilakukan dengan magnetometer SQUID. Bahan paramagnetik memiliki kerentanan positif dan kecil terhadap medan magnet. Bahan-bahan ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materialnya tidak menahan sifat magnetik saat medan eksternal dilepaskan. Sifat paramagnetik disebabkan oleh adanya beberapa elektron yang tidak berpasangan, dan dari penataan kembali jalur elektron yang disebabkan oleh medan magnet eksternal.

Bahan paramagnetik meliputi magnesium, molibdenum, litium, dan tantalum. Tidak seperti ferromagnet, paramagnet tidak mempertahankan magnetisasi apapun tanpa adanya medan magnet eksternal karena gerak termal mengacak orientasi putaran. (Beberapa bahan paramagnetik mempertahankan kelainan spin bahkan pada nol absolut, yang berarti mereka bersifat paramagnetik dalam keadaan dasar, yaitu dengan tidak adanya gerakan termal.)

Dengan demikian, magnetisasi total turun menjadi nol saat bidang yang diterapkan dilepaskan. Bahkan di hadapan lapangan hanya ada sedikit magnetisasi yang diinduksi karena hanya sebagian kecil putaran yang akan diorientasikan oleh lapangan. Fraksi ini sebanding dengan kekuatan medan dan ini menjelaskan ketergantungan linier. Daya tarik yang dialami bahan feromagnetik tidak linier dan jauh lebih kuat, sehingga mudah diamati, misalnya pada daya tarik antara magnet kulkas dan besi kulkas itu sendiri.

3. Ferromagnetik

Ferromagnetisme adalah mekanisme dasar dimana bahan tertentu (seperti besi) membentuk magnet permanen, atau tertarik pada magnet. Dalam fisika, beberapa jenis magnetisme berbeda. Ferromagnetisme adalah tipe terkuat: ini adalah satu-satunya yang biasanya menciptakan kekuatan yang cukup kuat untuk dirasakan, dan bertanggung jawab atas fenomena umum magnetisme pada magnet yang dihadapi dalam kehidupan sehari-hari.

Zat bereaksi lemah terhadap medan magnet dengan tiga jenis magnetisme, paramagnetisme, diamagnetisme, dan antiferomagnetisme lainnya, namun kekuatannya biasanya sangat lemah sehingga hanya dapat dideteksi oleh instrumen sensitif di laboratorium. Contoh feromagnetisme sehari-hari adalah magnet kulkas yang digunakan untuk menyimpan catatan di pintu kulkas.

Daya tarik antara magnet dan bahan feromagnetik adalah “kualitas magnetisme yang pertama kali terlihat ke dunia kuno, dan bagi kita saat ini”.

Magnet permanen (bahan yang dapat dimagnetisasi oleh medan magnet eksternal dan tetap mengalami magnet setelah medan eksternal dilepaskan) bersifat feromagnetik atau ferrimagnetik, begitu juga bahan yang secara mencolok tertarik pada magnet tersebut.

Hanya beberapa zat yang bersifat feromagnetik. Yang umum adalah besi, nikel, kobalt dan sebagian besar paduannya, beberapa senyawa logam tanah jarang, dan beberapa mineral alami, termasuk beberapa jenis tonggak (magnetit dianggap ferrimagnetik, bukan feromagnetik).

Ferromagnetisme sangat penting dalam industri dan teknologi modern, dan merupakan dasar bagi banyak perangkat elektromekanis dan elektromagnetik seperti elektromagnet, motor listrik, generator, transformer, dan penyimpanan magnetik seperti tape recorder, dan hard disk.