Magnet: Apa, Jenis, Fakta Penting yang Harus Diketahui Pemula

Konten

• Sejarah Magnet
• Jenis bahan Magnetik
• Bahan diamagnetik
• Bahan paramagnetik
• Bahan feromagnetik
• Jenis Magnet
• Magnet keras dan magnet lembut
• Magnet dan elektromagnet permanen
• Aplikasi elektromagnet

Sejarah Magnet

Dari batu magnet (atau magnetit) pertama, orang mendapat gambaran tentang cara kerja magnet, yaitu potongan bijih besi bermagnet yang ditemukan di alam. Kata magnet berasal dari bahasa Yunani, dari tanah bernama "Magnesia", bagian dari Yunani kuno tempat batu-batuan ditemukan. Pada akhir abad ke-12 M, magnet digunakan dan kompas magnetik dibangun dan digunakan dalam navigasi di berbagai belahan dunia seperti Cina, Eropa, dll.

Pada dasarnya magnet merupakan material yang menghasilkan medan magnet. Fisikawan Curie dan Faraday mengamati bahwa hampir semua bahan memiliki sifat magnet tertentu dan menurut sifat magnetnya, membaginya menjadi tiga kategori:

• Bahan diamagnetik
• Bahan paramagnetik
• Bahan feromagnetik

Jenis Magnet:

Bahan Magnetik Keras: 

Magnet keras pada umumnya merupakan bahan feromagnetik yang memiliki kemampuan untuk menahan magnetisasi dalam jangka waktu yang cukup lama, yaitu bahan tersebut harus memiliki retentivitas yang tinggi.

Magnet keras juga harus memiliki derajat yang tinggi koersivitas, yaitu hanya medan magnet luar berkekuatan besar yang harus mampu menghilangkan magnet sisa yang ditahan oleh material.

Beberapa contoh bahan magnet keras adalah Alnico (paduan yang dibentuk oleh kombinasi besi, kobalt, aluminium, nikel dan tembaga) dan batu magnet (logam yang terbentuk secara alami).

Bahan magnetik lembut: 

Magnet lunak juga merupakan bahan feromagnetik yang dapat mempertahankan magnetisasinya selama medan magnet eksternal keluar, yaitu memiliki retentivitas rendah. Mereka juga memiliki tingkat koersivitas yang rendah, yaitu magnetisasi yang tertahan (walaupun sangat kecil) dapat dihilangkan dengan sangat mudah.

Oleh karena itu, mereka dapat dengan mudah dimagnetisasi dan didemagnetisasi.

Jenis bahan ini (magnet lunak) yang digunakan untuk membuat elektromagnet sebagai bahan elektromagnetik harus memiliki retentivitas rendah dan juga koersivitas rendah. Besi lunak merupakan bahan yang cocok sebagai feromagnet lunak.

.

Dua jenis magnet: Magnet permanen dan elektromagnet

Magnet permanen:

Bahan yang dapat mempertahankan sifat feromagnetiknya untuk jangka waktu lama pada suhu ruangan normal dapat diklasifikasikan sebagai magnet permanen.

Retentivitas tingkat tinggi (magnet dapat mempertahankan kemagnetannya tanpa adanya medan magnet eksternal) dan juga tingkat koersivitas yang tinggi (sifat magnetis tidak terhapus oleh medan magnet eksternal) diperlukan untuk menjadi magnet permanen.

Magnet permanen juga harus tahan terhadap tekanan mekanis dan perubahan suhu. 

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, medan magnet dihasilkan oleh medan listrik yang berubah. Oleh karena itu berteori bahwa medan magnet magnet permanen adalah konsekuensi dari putaran seragam elektron dalam arah tertentu dalam atom material karena muatan listrik yang bergerak menghasilkan medan listrik yang berubah. Pemintalan elektron yang seragam dalam atom suatu bahan pada dasarnya disebabkan oleh struktur atom dan orientasi elektronik bahan tersebut. Oleh karena itu, hanya sedikit jenis zat yang memiliki kemampuan untuk menopang atau mempertahankan medan magnet secara permanen.

Lodestone, Alnico, seperti yang disebutkan dalam magnet keras, bisa menjadi contoh magnet permanen. Dari diskusi yang kami lakukan dapat disimpulkan bahwa baja lebih cocok untuk pembuatan magnet permanen daripada besi karena baja memiliki nilai koersivitas yang jauh lebih tinggi daripada besi meskipun besi memiliki retensitivitas yang sedikit lebih tinggi daripada baja. Sejumlah paduan dengan nilai retentivitas dan koersivitas yang cukup besar telah dikembangkan untuk pembuatan magnet permanen. Paduan seperti itu dengan nilai koersivitas yang sangat tinggi dinamai secara vokal (paduan yang terdiri dari vanadium, besi, dan kobalt).

Elektromagnet

Elektromagnet umumnya dibangun dengan menggulung suatu bahan (biasanya bahan feromagnetik) dengan kawat dalam kumparan dan menghubungkan kabel ke catu daya variabel (sehingga arus dalam kabel dapat bervariasi).

Bagaimana cara kerja elektromagnet?

Ketika arus mengalir melalui kabel, medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing loop kumparan individu diringkas dengan medan magnet dari loop tetangga, dan semuanya bekerja sebagai magnet batang yang kuat dengan Kutub Utara dan Kutub Selatan yang berbeda.

Magnet batang resultan dengan Kutub Utara dan Selatan yang berbeda ini jauh lebih kuat daripada magnet batang permanen mana pun yang dapat dimagnetisasi dan didemagnetisasi sesuka hati, yaitu dapat berperilaku sebagai magnet hanya jika diperlukan.

Material yang digunakan sebagai core harus memiliki permeabilitas tinggi, retentivitas rendah dan koersivitas rendah. Dalam elektromagnet, medan magnet dan kerapatan fluks dapat dengan mudah divariasikan sesuai dengan arus dalam belitan. Properti elektromagnet ini banyak digunakan dalam aplikasi yang berbeda, tetapi tidak seperti magnet permanen yang satu ini membutuhkan catu daya agar dapat berfungsi dan juga untuk elektromagnet, ada beberapa kehilangan energi dalam magnetisasi dan demagnetisasi inti seperti yang dipelajari sebelumnya dalam bentuk loop histeresis.

Pembentukan Kutub Utara dan Kutub Selatan ketika arus mengalir melalui belitan bergantung pada arah aliran arus pada loop. Dimana Kutub Utara dan Kutub Selatan akan terbentuk dapat diprediksi dengan diagram di bawah ini.

Faktor-faktor di mana kekuatan elektromagnet bergantung

Kekuatan medan magnet atau kerapatan fluks magnet bergantung pada jumlah arus yang mengalir melalui belitan dan juga untuk jumlah putaran di koil. Lebih spesifiknya, kuat medan magnet berbanding lurus dengan keduanya, yang relevan dengan ekspresi gaya gerak magnet, yaitu sebagai berikut:

Gaya motif magnet (MMF) = IXN 

dimana  adalah arus yang mengalir melalui belitan dan N adalah jumlah belitan.

Kondisi lain di mana kekuatan magnet elektromagnet tergantung adalah bahan yang digunakan sebagai inti. Umumnya, inti terdiri dari bahan feromagnetik dengan tingkat permeabilitas yang tinggi (ukuran kemudahan medan magnet untuk menembus atau menembus bahan tertentu). Jika kita menggunakan bahan non-magnetis seperti kayu, plastik, dll., Dapat diasumsikan seolah-olah inti terdiri dari ruang bebas karena permeabilitas bahan tersebut sangat rendah dan dengan demikian, kerapatan fluks magnet dapat diabaikan.

Aplikasi elektromagnet

• Elektromagnet banyak digunakan dalam perangkat listrik seperti bel listrik, pemanas induksi, kipas angin listrik, telegraf, kereta listrik, generator motor listrik, dll.
• Mereka digunakan untuk levitasi magnetik seperti pada kereta maglev.
• Mereka digunakan di headphone, speaker, tape recorder dan bahkan di hard disk komputer kita.
• Mereka digunakan sebagai relai dan peralatan seperti spektrometer massa dan bahkan dalam akselerator partikel.
• Mereka bahkan digunakan untuk keperluan medis seperti untuk menghilangkan potongan besi dari luka dan juga pada mesin MRI (magnetic resonance imaging). 

Untuk artikel terkait Elektronik lainnya klik disini