1.7 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika dalam penulisan Skripsi ini mencakup beberapa bab dan subbab seperti dijelaskan di bawah ini:
BAB I : Pendahuluan Bab ini terdiri atas latar belakang penelitian, batasan masalah dalam
penelitian, tujuan dan manfaat penelitian serta metodologi pelaksanaan penelitian dan sistematika penulisan laporan penelitian.
BAB II : Tinjauan Pustaka Bab ini berisi dasar-dasar teori yang terkait kajian dan analisa dalam
penelitian, teori magnet umum, analisis sifat magnet, gelombang mikro dan analisis penyerap gelombang mikro.
BAB III : Hasil dan Pembahasan Bab ini mencakup hasil penelitian berupa penjelasan analisis sifat-sifat
bahan berupa: sifat fisis densitas dan porositas, sifat magnet, sifat struktur, morfologi material dan sifat penyerap gelombang.
BAB IV : Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari bab sebelumnya yaitu
hasil dan pembahasan terkait tujuan dari penelitian. Dan juga saran yang diberikan untuk kajian lebih lanjut dari skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
STUDI PUSTAKA
2.1. Magnet
Magnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Magnet dapat dibuat dari bahan besi, baja, dan campuran logam serta telah banyak dimanfaatkan untuk industri
otomotif dan lainnya. Sebuah magnet terdiri atas magnet-magnet kecil yang memiliki arah yang sama tersusun teratur, magnet- magnet kecil ini disebut magnet elementer. Pada logam yang
bukan magnet, magnet elementernya mempunyai arah sembarangan tidak teratur sehingga efeknya saling meniadakan, yang mengakibatkan tidak adanya kutub-kutub magnet pada ujung
logam. Setiap magnet memiliki dua kutub, yaitu: utara dan selatan. Kutub magnet adalah daerah yang berada pada ujung-ujung magnet dengan kekuatan magnet yang paling besar berada pada
kutub-kutubnya.
2.1.1. Magnet Keramik
Keramik adalah bahan-bahan yang tersusun dari senyawa anorganik bukan logam yang pengolahannya melalui perlakuan dengan temperatur tinggi. Kegunaannya adalah untuk dibuat
berbagai keperluan desain teknis khususnya dibidang kelistrikan, elektronika, mekanik dengan memanfaatkan magnet keramik sebagai magnet permanen, dimana material ini dapat
menghasilkan medan magnet tanpa harus diberi arus listrik yang mengalir dalam sebuah kumparan atau selonoida untuk mempertahankan medan magnet yang dimilikinya. Disamping
Universitas Sumatera Utara
itu, magnet permanen juga dapat memberikan medan yang konstan tanpa mengeluarkan daya yang kontinu.
Bahan keramik bersifat magnetik umumnya merupakan golongan ferit, yang merupakan oksida yang disusun oleh hematite
α-Fe
2
O
3
sebagai komponen utama. Bahan ini menunjukkan induksi magnetik spontan meskipun medan magnet dihilangkan. Material ferit juga dikenal
sebagai magnet keramik, bahan ini tidak lain adalah oksida besi yang disebut ferit besi ferrous ferrite dengan rumus kimia MO Fe
2
O
3
dimana M adalah Ba, Sr atau Pb dengan reaksi kimia sebagai berikut :
6 Fe
2
O
3
+ SrCO
3
SrO
3
6 Fe
2
O
3
+ CO
2
Ferit dapat digolongkan menjadi tiga kelas. Kelas pertama adalah ferit lunak, ferit ini mempunyai formula MFe
2
O
3
, dengan M adalah Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Mn, Mg dengan struktur kristal seperti mineral spinel sifat bahan ini mempunyai permeabilitas dan hambatan jenis yang
tinggi, koersivitas yang rendah. Kelas kedua adalah ferit keras, ferit ini adalah turunan dari struktur magneto plumbit yang dapat ditulis sebagai MFe
2
O
3
, dengan M adalah Ba, Sr, atau Pb. Bahan ini mempunyai gaya koersivitas dan remanen yang tinggi dan mempunyai struktur kristal
heksagonal dengan momen-momen magnetik yang sejajar dengan sumbu c. Kelas ketiga adalah ferit berstruktur garnet, magnet ini mempunyai magnetisasi spontan yang bergantung pada suhu
secara khusus. Strukturnya sangat rumit, berbentuk kubik dengan sel satuan disusun tidak kurang dari 160 atom. N. Idayanti dan Dedi, 2002
Magnet keramik yang merupakan magnet permanen mempunyai struktur hexagonal close-packed. Bahan yang sering digunakan dalam magnet keramik adalah barium heksaferit
BaO.6Fe
2
O
3
. barium dapat juga digantikan bahan yang memnyerupai segolongan dengannya, yaitu strontium J.E. Thompson, 1968
2.1.2. Magnet Logam
Besi bcc merupakan material magnetik paling terkenal. Ada juga magnet-magnet metalik lain seperti Nd
2
Fe
14
B, Ni-Fe dan yang lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Setiap tahun diproduksi dan digunakan berton-ton produk besi magnetik dalam bentuk lembaran untuk membuat inti transformator dan komponen motor. Untuk aplikasi ini magnet
harus lunak agar bisa merespon sumber daya 60 Hz. Magnet juga harus memiliki resistivitas yang tinggi agar dapat mengurangi kehilangan arus eddy.
Magnet metalik akan menimbulkan kerugian besar apabila digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi karena perubahan yang cepat dari medan magnetik akan menimbulkan aliran
arus dan kehilangan I
2
R di dalam inti. Ini menyebabkan mengapa pada tranformator digunakan lapisan-lapisan tipis.
Lawrence H. Van Vlack, 2004
2.1.3. Magnet Lunak Soft Magnetic
Bahan magnetik lunaksoft magnetic dapat dengan mudah termagnetisasi dan mengalami demagnetisasi. Magnet lunak mempertahankan sifat magnet pada medan magnet. Magnet
lunaksoft magnetic menunjukkan histeresis loop yang sempit, sehingga magnetisasi mengikuti variasi medan listrik hampir tanpa hysteresis loss. Magnet lunaksoft magnetic digunakan untuk
meningkatkan fluks, yang dihasilkan oleh arus listrik di dalamnya. Faktor kualitas dari bahan magnetik lunak adalah untuk mengukur permeabilitas yang sehubungan dengan medan magnet
yang diterapkan. Parameter utama lainnya adalah koersivitas, magnetisasi saturasi dan konduktivitas listrik. Bahan magnetik lunak ideal akan memiliki koersivitas rendah Hc, saturasi
yang sangat besar Ms, remanen Br nol, hysteresis loss nol dan permeabilitas yang sangat besar. Kurva histerisi bahan magnetik lunak ditunjukkan pada Gambar 2-1. Beberapa bahan
penting magnetik lunak diantaranya Fe, paduan Fe-Si, ferit lunak MnZnFe
2
O
4
, besi silikon dll. Poja Chauhan, 2010
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2-1. Kurva histerisis magnet lunak soft magnetic. Poja Chauhan, 2010
2.1.4. Magnet Keras Hard magnetic
Bahan Magnet kerashard magnetic juga disebut sebagai magnet permanen yang digunakan untuk menghasilkan medan yang kuat tanpa menerapkan arus ke koil. Magnet permanen
memerlukan koersivitas tinggi, sehingga magnet harus mempunyai medan magnet yang kuat dan stabil terhadap bidang eksternal, yang membutuhkan koersivitas tinggi. Dalam bahan magnet
keras hard magnetic anisotropi diperlukan magnetik uniaksial dan sifat magnetik berikut : 1.
Koersivitas tinggi high coercivity: koersivitas, juga disebut medan koersif, dari bahan feromagnetik adalah intensitas medan magnet yang diterapkan atau diperlukan untuk
mengurangi magnetisasi bahan ke nol setelah magnetisasi sampel telah mencapai saturasi. Koersivitas biasanya diukur dalam satuan Oersted atau ampere meter dan
dilambangkan Hc. Bahan dengan koersivitas tinggi disebut bahan ferromagnetik keras, dan digunakan untuk membuat magnet permanen .
2. Magnetisasi besar large magnetization: Proses pembuatan subtansi sementara atau
magnet permanen, dengan memasukkan bahan dalam medan magnet
Universitas Sumatera Utara
Rectangular hysteresis loop: Sebuah loop hysteresis menunjukkan hubungan antara diinduksi kerapatan fluks magnet B dan gaya magnet H. bahan magnetik keras memiliki
histeresis loop yang persegi panjang. Poja Chauhan, 2010 Bahan magnetik keras memiliki loop histeresis lebar karena magnetisasi yang kuat
yang ditunjukkan pada gambar 2-2.
Gambar 2-2. Kurva histerisis magnet keras hard magnetic. Poja Chauhan, 2010
.2.2. Sifat Kemagnetan Bahan
Berdasarkan sifat medan magnet atomis, bahan dibagi menjadi tiga golongan, yaitu diamagnetik, para magnetik dan ferromagnetik.
2.2.1. Diamagnetik
Diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol. D. Halliday dan Resnick R, 1978
Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik dibalik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah
Universitas Sumatera Utara
gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan. Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron sehingga semua
bahan bersifat diamagnetik karena atomnya mempunyai elektron orbital. Bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak
berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Permeabilitas bahan diamagnetik adalah µ µ
dan susepbtibilitas magnetiknya
0. Contoh bahan diamagnetik yaitu bismut, perak, emas, tembaga dan seng. J.D. Kraus, 1970
2.2.2. Paramagnetik
Paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom atau molekul
dalam bahan nol D. Halliday dan Resnick R, 1978 . Hal ini disebabkan karena gerakan atom atau melekul acak, sehingga resultan medan
magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya
searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik efek timbulnya
medan magnet yang melawan medan magnet penyebabnya dapat timbul, tetapi pengaruhnnya sangat kecil.
Permeabilitas bahan paramagnetik adalah µ µ , dan suseptibilitas magnetik bahannya
0. Contoh bahan paramagnetik yaitu aluminium, magnesium, wolfram dan sebagainya. Bahan diamagnetik dan paramagnetik mempunyai sifat kemagnetan yang lemah. Perubahan
medan magnet dengan adanya bahan tersebut tidaklah besar apabila digunakan sebagai pengisi kumparan toroida. J.D. Kraus, 1970
2.2.3.Ferromagnetik
Universitas Sumatera Utara
Ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar D. Halliday dan Resnick R, 1978. Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada
bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang
tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga totsl medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar. Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan
ferromagnetik sangat kuat, sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebahagian besar besar atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok.
Kelompok atom yang mensejajarkan dirinya dalam suatu daerah dinamakan domain. Bahan ferromagnetik sebelum diberi medan magnet luar mempunyai domain yang momen
magnetiknya kuat, tetapi momen magnetik ini mempunyai arah yang berbeda-beda dari satu domain ke domain yang lain sehingga medan magnet yang dihasilkan tiap domain saling
meniadakan. Y. Surya dan Ananta, S. 1986 Bahan ferromagnetik jika diberi medan magnet dari luar, maka domain-domain ini akan
mensejajarkan diri searah dengan medan magnet dari luar. Semakin kuat medan magnetnya semakin banyak domain-domain yang mensejajarkan dirinya. Akibatnya medan magnet dalam
bahan ferromagnetik akan semakin kuat. Setelah seluruh domain terarahkan, penambahan medan magnet luar tidak memberi pengaruh apa-apa karena tidak ada lagi doamin yang disearahkan.
Keadaan ini dinamakan jenuh atau keadaan saturasi Permeabilitas bahan ferromagnetik adalah µ µ
dan suseptibilitas bahannya 0. Contoh bahan ferromagnetik yaitu : besi, baja, besi silikon dan lain-lain. Sifat kemagnetan
bahan ferromagnetik ini akan hilang pada temperatur yang disebut temperatur Currie. Temperatur Currie untuk besi lemah adalah 770
, dan untuk baja adalah 1043 C. J.D. Kraus,
1970
2.3. Metode Metalurgi Serbuk
Universitas Sumatera Utara
Secara prinsip ada dua metode utama yang digunakan untuk membuat magnet. Pertama menggunakan teknologi pengecoran atau pelelehan, dan yang kedua adalah dengan
menggunakan teknologi metalurgi serbuk. A. Goldman, 1991 Produksi magnet dengan teknologi pengecoran biasanya menghasilkan bahan magnet
yang lebih baik, tetapi dalam beberapa prosesnya memerlukan energi panas yang sangat besar sehingga dipandang tidak efisien. Sedangkan produksi dengan teknologi metalurgi serbuk, meski
sifat magnet yang diperoleh bukan yang tertinggi, tetapi dalam pengerjaannya lebih mudah dan lebih efisien. Dalam praktiknya, pembuatan magnet dengan cara kedua ini memerlukan bahan
dasar berupa serbuk yang berukuran sangat kecil, yaitu dalam orde micrometer 10
-6
m. Ukuran serbuk sekecil ini diperlukan agar komponen-komponen pembentuk bahan magnet dapat saling
berdeposisi bereaksi ketika bahan mengalami pemanasan kalsinasi . Bagaimana dilakukan oleh beberapa peneliti, penyediaan serbuk bahan magnetik yang halus biasanya dilakukan
dengan menggunakan mesin ball milling.Ridwan, 2003
2.4. Karakterisasi Material Magnet Permanen Barium Heksaferit
Kategori