Bahan Magnetik : Sifat, Cara Kerja, Jenis, Perbedaan & Kegunaannya

Ada berbagai jenis bahan & juga zat yang tersusun dari partikel bermuatan: seperti; elektron dan proton. Bahan-bahan ini dapat menunjukkan beberapa jenis sifat kemagnetan ketika dimagnetisasi oleh medan magnet luar yang disebut bahan magnet. Bahan-bahan ini mempunyai momen magnet induksi atau permanen dalam medan magnet. Untuk mempelajari sifat kemagnetan bahan tersebut, biasanya bahan tersebut ditempatkan pada medan magnet yang telah distandarisasi, kemudian medan magnetnya diubah. Dalam teknologi modern, bahan-bahan ini memainkan peran kunci dan merupakan komponen penting transformator , motor, dan generator. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang bahan magnetik .

Apa itu Bahan Magnetik?

Bahan yang dimagnetisasi pada medan magnet luar disebut bahan magnet. Zat-zat ini juga memperoleh magnetisasi setiap kali mereka tertarik pada magnet. Contoh bahan tersebut adalah; Besi, Kobalt & Nikel.

Bahan-bahan ini dikategorikan ke dalam bahan yang keras secara magnetis (atau) lunak secara magnetis.

Bahan yang keras secara magnetis dimagnetisasi melalui medan magnet luar yang sangat kuat yang dihasilkan oleh elektromagnet. Bahan-bahan ini terutama digunakan untuk membuat magnet permanen yang terbuat dari paduan yang biasanya terdiri dari besi, nikel, aluminium, kobalt & unsur tanah jarang dalam jumlah yang dapat diubah seperti samarium, neodymium & disprosium.

Bahan lunak secara magnetis sangat mudah termagnetisasi walaupun sifat magnet yang diinduksi bersifat sementara. Misalnya, jika Anda memukul magnet permanen dengan obeng atau paku, maka magnet tersebut akan menjadi termagnetisasi sementara dan akan menghasilkan medan magnet yang lemah karena banyaknya besi. atom disejajarkan sementara dalam arah yang sama melalui medan magnet luar.

Properti

Sifat bahan magnetik adalah salah satu konsep fisika yang paling mendasar. Jadi, propertinya terutama meliputi; paramagnetisme, feromagnetisme, dan antiferromagnetisme yang dibahas di bawah ini.

Paramagnetisme adalah jenis magnetisme di mana beberapa material tertarik secara lemah oleh medan magnet yang diterapkan secara eksternal. Ini membentuk medan magnet internal dan terinduksi dalam arah medan magnet yang diterapkan. Dalam paramagnetisme, elektron yang tidak berpasangan tersusun secara acak.

Ferromagnetisme adalah fenomena di mana material seperti besi menjadi termagnetisasi dan tetap termagnetisasi dalam medan magnet eksternal pada tahap tersebut. Dalam feromagnetisme, semua elektron yang tidak berpasangan terhubung.

Antiferromagnetisme adalah sejenis tatanan magnet yang terutama terjadi setiap kali momen magnet atom (atau) ion yang berdekatan sejajar dalam arah terbalik dan menghasilkan momen magnet bersih nol. Jadi perilaku ini terutama disebabkan oleh interaksi pertukaran antara ion atau atom yang bertetangga, yang membantu penyelarasan antiparalel untuk mengurangi energi sistem. Biasanya, bahan antiferromagnetik menunjukkan keteraturan magnetis pada suhu tertentu yang dikenal sebagai; Suhu Neel. Bahan yang melebihi suhu ini akan menjadi paramagnetik dan kehilangan sifat antiferromagnetiknya.

Bagaimana Cara Kerja Bahan Magnetik?

Bahan-bahan ini memiliki wilayah kecil di mana momen magnet dapat diarahkan ke arah tertentu yang disebut domain magnet yang terutama bertanggung jawab atas kinerja eksklusif bahan. Energi lengkap suatu material dapat disumbangkan hanya melalui energi anisotropi, energi pertukaran, dan energi magnetostatik. Setiap kali ukuran material magnetis diperkecil, maka berbagai domain dalam material tersebut akan ditingkatkan. Jadi karena pengurangan energi magneto-statis, lebih banyak dinding domain akan meningkatkan energi pertukaran & anisotropi. Dengan demikian, ukuran domain akan menentukan sifat material magnetik.

Momen magnet tidak stabil untuk beberapa material yang memiliki diameter partikel lebih kecil dibandingkan dengan diameter superparamagnetisme kritis. Kapanpun diameter partikel berada di antara diameter kritis superparamagnetisme & domain tunggal, maka momen magnet akan menjadi stabil.

Jenis Bahan Magnetik

Ada berbagai jenis bahan magnetik yang tersedia di pasaran yang dibahas di bawah ini.

Bahan Paramagnetik

Bahan-bahan ini tidak tertarik kuat pada magnet seperti; timah magnesium, alumunium, dan masih banyak lagi. Bahan-bahan ini mempunyai permeabilitas relatif kecil tetapi permeabilitas positif seperti aluminium adalah: 1.00000065. Bahan-bahan ini hanya termagnetisasi ketika berada pada medan magnet yang sangat kuat dan bekerja searah dengan arah medan magnet.

Setiap kali medan magnet yang kuat disediakan secara eksternal, maka dipol magnet permanen menyesuaikannya menjadi paralel untuk medan magnet yang diterapkan & meningkat menjadi magnetisasi positif. Jika orientasi dipol sejajar dengan medan magnet yang diterapkan tidak sempurna, maka magnetisasinya sangat kecil.

Bahan Diamagnetik

Bahan-bahan ini ditolak melalui magnet seperti merkuri, seng, timbal, kayu, tembaga, perak, belerang, bismut, dll disebut bahan diamagnetik. Bahan-bahan ini memiliki permeabilitas sedikit di bawah satu. Misalnya permeabilitas bahan tembaga 0,000005, bahan bismut 0,00083 & bahan kayu 0,9999995.

Ketika bahan-bahan ini ditempatkan di medan magnet yang sangat kuat, maka bahan-bahan ini akan sedikit termagnetisasi dan bertindak berlawanan arah dengan medan magnet yang diterapkan. Pada bahan jenis ini terdapat dua medan magnet yang cukup lemah yang disebabkan oleh revolusi orbital dan rotasi aksial elektron di sekitar inti.

Bahan Feromagnetik

Jenis bahan yang tertarik kuat melalui medan magnet disebut bahan feromagnetik. Contoh bahan tersebut adalah; nikel, besi, kobalt, baja, dll. Bahan-bahan ini memiliki permeabilitas yang sangat tinggi yang berkisar antara beberapa ratus hingga ribuan.

Dipol magnet dalam bahan-bahan ini disusun secara sederhana ke dalam domain berbeda dimana susunan dipol individualnya sempurna secara signifikan dan dapat menghasilkan medan magnet yang kuat. Biasanya domain-domain ini disusun secara acak & medan magnet setiap domain dibatalkan melalui domain lain dan keseluruhan material tidak menunjukkan perilaku magnet.

Setiap kali medan magnet eksternal diberikan pada material ini, maka domain akan mengubah orientasi dirinya untuk mendukung medan eksternal & menghasilkan medan magnet internal yang sangat kuat. Dengan pengurangan medan eksternal, sebagian besar domain menunggu & terus bersekutu dalam arah medan magnet.
Oleh karena itu, medan magnet bahan-bahan ini tetap ada bahkan ketika medan luarnya hilang. Jadi sifat utama ini digunakan untuk memproduksi magnet permanen yang kita manfaatkan sehari-hari. Bahan yang digunakan dalam pembuatan magnet permanen biasanya sangat feromagnetik seperti besi, nikel, neodymium, kobalt, dll.

Silakan merujuk ke tautan ini untuk Bahan Feromagnetik .

Bahan Baku Magnetik

Biasanya magnet permanen di seluruh dunia dibuat dengan jenis bahan yang berbeda-beda dan setiap bahan memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Materi-materi tersebut terutama meliputi; alnico, karet fleksibel, ferit, samarium kobalt & neodymium yang dibahas di bawah.

Ferit

Kelompok khusus bahan feromagnetik yang menempati posisi tengah antara bahan feromagnetik & non-feromagnetik dikenal sebagai ferit. Bahan-bahan ini memiliki partikel bahan feromagnetik halus yang memiliki permeabilitas tinggi dan terikat satu sama lain melalui resin pengikat. Pada ferit, magnetisasi yang dihasilkan sangat mencukupi walaupun saturasi magnetnya tidak tinggi seperti bahan feromagnetik.

Bahan-bahan ini tidak mahal untuk diproduksi karena kekuatan magnetnya. Bahan ini secara signifikan lebih lemah dibandingkan dengan bahan tanah jarang namun bahan ini masih digunakan secara luas dalam beberapa aplikasi komersial. Bahan-bahan ini memiliki kekuatan seperti ketahanan terhadap korosi & demagnetisasi.

Neodimium

Neodymium merupakan unsur tanah yang sangat langka ((Nd) dan nomor atomnya 60. Baru ditemukan pada tahun 1885 oleh ahli kimia Austria yaitu; Carl Auer von Welsbach. Bahan ini bercampur dengan boron, besi, dan juga sisa-sisa unsur lainnya. seperti; praseodymium & dysprosium untuk menghasilkan paduan feromagnetik yang disebut Nd2Fe14b yang merupakan bahan magnet paling kuat.Magnet neodymium menggantikan jenis bahan lain di beberapa peralatan industri & komersial modern.

Alnico

Akronim dari aluminium, nikel & kobalt adalah 'alnico' dimana ketiga elemen utama ini banyak digunakan dalam pembuatan material magnet alnico. Magnet ini merupakan magnet permanen yang sangat kuat dibandingkan dengan magnet tanah jarang. Magnet alnico dapat diganti dengan magnet permanen di dalamnya motor , pengeras suara & generator.

Samarium Kobalt

Magnet ini dikembangkan oleh Laboratorium Material Angkatan Udara AS pada awal tahun 1970an. Samarium cobalt atau SmCo adalah bahan magnetik yang dibuat dengan paduan unsur tanah yang tidak biasa seperti; samarium, kobalt logam keras, sisa besi, hafnium, tembaga, praseodymium & zirkonium. Magnet Samarium kobalt merupakan magnet tanah jarang seperti neodymium karena samarium merupakan unsur dari unsur golongan tanah jarang yang serupa seperti neodymium.

Bahan Magnetik Vs Bahan Non Magnetik

Perbedaan antara kedua bahan ini dibahas di bawah ini.

Perbandingan

Perbandingan antara bahan magnetik yang berbeda dibahas di bawah ini.

Aplikasi

Itu aplikasi bahan magnetik termasuk yang berikut ini.

• Ini digunakan untuk membuat dan mendistribusikan listrik pada peralatan yang menggunakan listrik.
• Mereka digunakan untuk penyimpanan data pada audio, kaset video & disk komputer.
• Bahan-bahan ini digunakan secara luas dalam kehidupan, produksi, ilmu pengetahuan & teknologi pertahanan nasional.
• Ini digunakan dalam pembuatan berbagai transformator & motor dalam teknologi tenaga listrik, berbagai komponen magnetik & tabung gelombang mikro dalam teknologi elektronik, penguat & filter dalam teknologi komunikasi, senjata elektromagnetik, peralatan rumah tangga & tambang magnetik dalam teknologi pertahanan nasional.
• Ini digunakan secara luas dalam eksplorasi mineral & geologi, eksplorasi laut & teknologi baru dalam energi, informasi, ruang angkasa & biologi.
• Bahan-bahan ini memainkan peran penting dalam bidang teknologi elektronik & bidang sains & teknologi lainnya.
• Ini berlaku dalam bidang elektronik, kedokteran, teknik elektro, dll.
• Ini digunakan dalam pembuatan perangkat elektronik & listrik seperti motor listrik, trafo & generator.
• Ini digunakan dalam produksi perangkat penyimpanan magnetik seperti; floppy disk, hard disk drive, dan pita magnetik.
• Jenis bahan yang digunakan dalam produksi sensor magnetik seperti; Sensor efek hall, sensor medan magnet & sensor magnetoresistif.
• Ini berlaku pada peralatan medis seperti; Mesin MRI, alat pacu jantung & sistem pengiriman obat implan.
• Ini digunakan dalam metode pemisahan magnetik, yang digunakan untuk memisahkan partikel magnetik dari partikel non-magnetik.
• Bahan-bahan ini digunakan dalam pembangkitan energi terbarukan seperti; pembangkit listrik tenaga air & turbin angin.

Jadi, ini adalah gambaran umum tentang magnet bahan, jenis, perbedaan, perbandingan bahan, dan penerapannya. Ini pertanyaan buat anda, apa itu magnet?