Bahan Ferromagnet smk10 TeknikListrikIndustri Siswoyo

Kemagnetan Elektromagnetik 2-10

2.5. Bahan Ferromagnet

Bahan ferromagnet dipakai sebagai bahan inti dalam transformator, stator motor. Susunan molekul bahan ferromagnet terbentuk dari bagian-bagian kecil disebut ”domain” gambar-2.20. Setiap domain merupakan magnet dipole elementer dan mengandung 10 12 sampai 10 15 atom. Bila bahan ferromagnetik mendapat pengaruh medan magnet luar, dengan segera masing-masing melekul membentuk kutub yang searah .

2.5.1. Permeabilitas

Permeabilitas atau ”daya hantar magnetik ” adalah kemampuan bahan media untuk dilalui fluk magnet. Ada tiga golongan media magnet yaitu ferromagnet, paramagnet dan diamagnet. Ferromagnet mudah dijadikan magnet dan menghasilkan medan magnet yang kuat, memiliki daya hantar magnetik yang baik. Contohnya : besi, baja, nikel, cobal serta campuran beberapa logam seperti Alnico dan permalloy. Paramagnet kurang baik untuk dijadikan magnet, hasilnya lemah dan permeabilitasnya kurang baik. Contohnya : aluminium, platina, mangan, chromium. Diamagnet bahan yang lemah sebagai magnet dan berlawanan, permeabilitas nya dibawah paramagnet. Contohnya: bismuth, antimonium, tembaga, seng, emas dan perak. Kurva BH mengandung informasi yang berhubungan dengan permeabilitas suatu bahan. Satuan permeabilitas WbAm. Permeabilitas hampa udara diperoleh dari perbandingan antara kerapatan fluk dan kuat medan magnet gambar-2.21 . Gambar 2.20 : Bahan ferromagneik Gambar 2.21 :Kurva BH inti udara Di unduh dari : Bukupaket.com Kemagnetan Elektromagnetik 2-11 Persamaan permeabilitas hampa udara: H B P Am Vs m A m Vs 2 ] [ P = WbAm P = 1,257 . 10 -6 WbAm P Permeabilitas hampa udara B Fluk magnet H Kerapatan magnet Permeabilitas untuk bahan magnet sifatnya tidak konstan, selalu diperbandingkan terhadap permeabilitas hampa udara, dimana perbandingan tersebut disebut permeabilitas relatif gambar-2.22 . Persamaan permeabiltas bahan magnet : . P P P P P P W W Ÿ = WbAm P Permeabilitas bahan P Permeabilitas hampa udara W P Permeabilitas relatif Contoh : Belitan kawat rongga udara memiliki kerapatan 2.500 Am, Hitung besar fluk magnetnya, bila diketahui P = 1,257 . 10 -6 WbAm. Jawaban : B = P . H B = 1,257 . 10 -6 WbAm . 2500Am = 0,00314 T = 3,14mT Contoh : Besi toroid mempunyai keliling 0,3 meter dan luas penampang 1 cm 2 . Toroida dililitkan kawat 600 belitan dialiri arus sebesar 100mA. Agar diperoleh fluk mahnet sebesar 60 Wb pada toroida tsb. Hitung a kuat medan magnet b kerapatan fluk magnet c permeabilitas absolut dan d permeabiltas relatif besi. Gambar 2.22 : Kurva BH ferromagnetik Di unduh dari : Bukupaket.com Kemagnetan Elektromagnetik 2-12 Jawaban : a Kuat medan magnet H = m l N I. = 0,3m 0,1A . 600t = 200 Am b Kerapatan fluk magnet A B = 4 6 10 . , 1 10 . 60 = 0,6 T c Permeabilitas absolutbahan H B P = 200 6 , = 0,003 WbAm d Permeabilitas relatif P P P W = 8 10 257 , 1 003 , x = 2.400

2.5.2. Kurva Magnetisasi

Faktor penting yang menentukan perubahan permeabiltas bahan adalah : jenis bahan dan besarnya gaya gerak magnetik yang digunakan. Berdasarkan kurva magnetisasi gambar-2.23 untuk mendapatkan kerapatan fluk 1 Tesla diperlukan kuat medan magnet 370 Am. Jika kerapatan fluk dinaikkan 1,2 Tesla diperlukan kuat medan magnet 600 Am. Tabel 2.1 Permeabilitas Media W P Hampa udara W P = 1 Udara W P | 1 Paramagnetik , Aluminium, Krom W P 1 Ferromagnetik, Besi, Nikel W P t 1, ...10 5 Diamagnetik, tembaga W P 1 Berikutnya kerapatan fluk 1,4 Tesla diperlukan kuat medan 1.000 Am. Kesimpulannya grafik magnet bukan garis linier, tapi merupakan garis lengkung pada titik tertentu menuju titik kejenuhan. Gambar 2.23 : Kurva magnetisasi Di unduh dari : Bukupaket.com Kemagnetan Elektromagnetik 2-13

2.5.3. Kurva Histerisis

Batang besi yang momen magnetiknya nol akan dilihat perilaku hubungan antara kerapatan fluk magnet B dengan kuat medan magnet H gambar-2.24. 1. Diawali H dinaikkan dari titik 0 sampai titik 1, nilai B konstan mencapai kejenuhan sifat magnet sempurna. 2. Kemudian H diturunkan sampai titik 0, ternyata nilai B berhenti di 2 disebut titik ”magnet remanensi”. 3. Agar B mencapai titik 0 di angka 3 diperlukan medan kuat medan magnetic Hc, disebut ”magnet koersif”, diukur dari sifat kekeras- an bahan dalam ketahanannya menyimpan magnet. 4. Kemudian H dinaikkan dalam arah negatif, diikuti oleh B dengan polaritas berlawanan sampai titik jenuhnya4 5. Selanjutnya H diturunkan ke titik 0, ternyata B masih terdapat kerapatan fluk remanen 5. 6. Terakhir H dinaikkan arah positif, dikuti oleh B melewati titik 6, disini lengkap satu loop histerisis. Tiga sifat bahan dari pembahasan diatas adalah : permeabilitas, remanensi dan koersivity. Bahan yang cocok untuk magnet permanen adalah yang koersivity dan remanensi yang tinggi gambar-2.25a . Bahan yang cocok untuk elektromagnetik adalah yang permeabilitasnya dan kejenuhannya dari kerapatan fluk magnet yang tinggi, tetapi koersivitasnya rendah gambar-2.25b. Gambar 2.25 :Histerisis magnet permanen-ferromagnetik Gambar 2.24 : Kurva histerisis Di unduh dari : Bukupaket.com Kemagnetan Elektromagnetik 2-14

2.6. Rangkaian Magnetik