SIFAT MAGNETIK Oleh MEGA SARI J S LINING

SIFAT MAGNETIK Oleh: MEGA SARI J. S LINING HASPIAN

MAGNET 2 buah kutub (kutub utara, U dan kutub selatan, S) Sifat dari kutub magnet menyerupai benda bermuatan

Padatan anorganik yang mempunyai sifat magnetik: Logam transisi Memiliki elektron tak berpasangan di orbital d Lantanida Memiliki elektron tak berpasangan di orbital f

MATERIAL medan magnet, H Induksi magnetik, B (densitas garis-garis gaya dalam suatu material) B=H+4π I Momen magnet per satuan volum

a) Diamagnetik b) Paramagnetik

P : Permeabilitas ĸ : suseptibilitas χ : suseptibilitas molar F : Bobot formula d : densitas sampel

Material Nilai P Nilai ĸ, χ Diamagnetik <1 Kecil dan agak negatif Paramagnetik >1 Positif Ferromagnetik ≫ 1 Besar Antiferromagnetik >1 Positif & setara atau lebih kecil dibanding paramagnetik

HUKUM CURIE & CURIE-WEISS • Suseptibilitas material magnetik dibedakan berdasarkan ketergantungannya pada temperatur dan besaran absolutnya • Banyak zat magnetik mengikuti Hukum Curie, khususnya pada T tinggi Konstanta Curie

Pendekatan yang lebih baik untuk data eksperimental adalah dengan Hukum Curie-Weiss θ = Konstanta Weiss Hukum Curie-Weiss Hukum Curie Χ-1 Slope = C-1 θ T (K)

Zat ferromagnetik & antiferromagnetik • Ketergantungan χ terhadap T tidak mengikuti Hukum Curie-Weiss TC : Temperatur Curie TN : Temperatur Neel

N : Bilangan Avogadro β : Magneton Bohr µ : momen magnetik k : Konstanta Boltzmann

PERHITUNGAN MOMEN MAGNET Sifat magnetik • • Spin elektron Gerakan orbital elektron µs = 1, 73 BM µs : momen spin BM : Magneton Bohr e : muatan elektron M : massa elektron C : kecepatan cahaya

1 Elektron tunggal s : bilangan kuantum spin (1/2) g : rasio gyromagnetik (~2, 00) Atom atau ion, elektron tak berpasangan > 1

Gerakan elektron sekeliling inti pada beberapa material menghasilkan Momen orbital yang berkontribusi pada momen magnetik total L : bilangan kuantum momentum angular orbital untuk ion

Perhitungan momen magnetik Teori ≠ eksperimen Sifat ferromagnetik & antiferomagnetik µ = g. S Momen magnetik, 1 elektron tunggal tak berpasangan =1 BM Momen magnetik ion, n elektron tak berpasangan = n BM g ≅ 2, 00 S = n/2

Mekanisme keteraturan Ferro- & antiferromagnetik, “superexchange” Paramagnetik • µ individu ion-ion yang mengandung elektron tak berpasangan tersusun acak • Pengaturan terjadi jika ada H • Energi interaksi (dipol – medan magnet) > energi termal (k. T) yang dimiliki ion atau dipol

Ferro- dan Antiferromagnetik • Pengaturan dipol magnetik terjadi spontan • Energi interaksi yang positif antar spin bertetangga, paralel maupun antiparalel • Coupling spin yang terjadi sehingga menghasilkan antiferromagnetisme, misal Ni. O adalah superexchange

Ion Ni 2+ • 8 elektron d • 2 elektron menempati orbital eg

Beberapa definisi lain Material ferromagnetik memiliki struktur domain dimana semua spin teratur paralel Jika material dalam kedaan jenuh, maka domain yang berbeda akan memiliki orientasi spin yang berbeda

Respon material ferromagnetik terhadap aplikasi medan magnet • Terjadi Loop Histeresis • Kuat medan cukup tinggi menyebabkan • Kondisi magnetisasi jenuh tercapai jika spin semua domain adalah paralel

Proses magnetisasi dan demagnetisasi • Pelepasan energi • Jumlah energi ini (yaitu kehilangan histeresis) sebanding dengan Luas area di dalam loop histeresis Material ‘lunak’ • Koersivitas, HC rendah • Koersivitas : besarnya kuat medan berlawanan yang dibutuhkan untuk mencapai demagnetisasi • Loop histeresis kecil dan luas areanya kecil

Material ‘keras’ • Koersivitas tinggi • Remanent magnetization (Mr) tinggi • Remanent magnetization : magnetisasi yang tetap ada setelah medan magnet dihentikan • Tidak mudah terdemagnetisasi, sehingga dipakai sebagai magnet permanen