Pengukuran suseptibilitas

Admin akan menyempurnakan dan memindahkan artikel pada blog ini  secara bertahap ke : 

http://materimentor.blogspot.co.id/

Gejala kemagnetan merupakan cikal bakal berkembangnya pengetahuan tentang kelistrikan. Ditemukan sejak 2000 tahun yang lalu di Yunani pada sejenis batuan yang dinamakan magnetit di kota magnesia. Awal abad ke 12, magnet mulai digunakan sebagai kompas karena sifatnya yang selalu menunjuk arah utara dan selatan bumi.

Magnet terbaik umumnya mengandung besi metalik. Namun, ternyata bahwa unsur lainpun menampilkan sifat magnetik; selain itu, bukan logam pun dapat memiliki sifat magnet. Dalam teknologi modern kini digunakan magnet logam dan keramik. Selain itu dimanfaatkan pula unsur lain untuk meningkatkan kemampuan magnet sehingga memenuhi persyaratan.

Tiap elektron atom akan memiliki momen magnetik pm, yang disebut spin elektron oleh ahli fisika. Momen magnetik disebut magneton Bohr, dan sama dengan 9,27x10‐27 A.m2. Elektron biasanya berpasangan dalam orbit dan membentuk spin atas dan bawah. Jadi, efek luar dari momen tersebut tidak ada. Atom akan bersifat magnet bila ada ketidakseimbangan dalam spin elektron. Akhirnya, diketahui bahwa hanya beberapa elektron memiliki spin

elektron yang tidak seimbang, dan d engan demikian memiliki momen magnetik.

 

Spin elektron

Permeabilitas magnet

Permeabilitas magnet merupakan konstanta pembanding antara rapat fluks (B) dengan kuat medan (H) yang dihasilkan magnet. Untuk udara dan bahan non magnetik, permeabilitas dinyatakan sebagai permeabilitas ruang kosong(μ0 = 4π.10^‐7 H/m), sehingga:

 

Untuk bahan lain maka permeabilitasnya sebanding dengan permeabilitas ruang kosong dikalikan permeabilitas relatif bahan (μr ). Sehingga diperoleh:

 

Permeabilitas relatif didefinisikan sebagai:

 

Sehingga pada ruang hampa, μr = 1 dan μr . μo = μ dinamakan permeabilitas absolut. Dengan konstanta permeabilitas maka karakteristik kemagnetan suatu bahan dapat digambarkan dalam kurva perbandingan B – H.

 

Susceptibilitas Magnet

Susceptibilitas merupakan konstanta pembaanding antara magnetisasi M dan kuat medan magnet H, sehingga susceptibilitas dapat dirumuskan sebagai :

     Nilai dari susceptibilitas ini merupakan nilai yang dapat mengkarakterisasi sifat-sifat magnetik dari suatu bahan, sehingga bahan magnet dapat diklasifikasikan sebagai :

 

Secara grafik hal ini dapat digambarkan sebagai :

 

Grafik hubungan M terhadap H setiap bahan magnet

Hubungan Susceptibilitas dan Permeabilitas

Bila magnetisasi merupakan hubungan linear terhadap kuat medan magnet dengan konstanta pembandingnya susceptibilitas :

Maka induksi magnet juga linear terhadap intensitas magnet :

μ Merupakan permeabilitas bahan magnet. Serta permeabilitas relatif diberikan oleh :

 

Pengukuran bahan magnet

Sensor kumparan induksi (search coil sensor, pickup coil sensor, magnetic antenna) adalah salah satu sensor magnetik tertua dan terkenal. Kumparan induksi , yang merupakan salah satu perangkat paling sederhana penginderaan medan magnet. Merupakan fungsi transfer  hasil dari hukum Faraday tentang induksi. Dimana bila ada suatu flux magnet  yang melewati suatu koil akan menghasilkan tegangan yang proposional (berbanding lurus) dengan perubahan flux. ¹

Sensor kumparan induksi (a) inti udara (b) inti ferromagnetic

 

Persamaan diatas adalah persamaan untuk koil inti udara, sedangkan persamaan faraday untuk antena rod dengan inti feromagnetik adalah sebagai berikut:

 

Dimana  adalah permiability dari material rod.

Pengkondisian sinyal dari magnetometer coli induksi berupa penguat tegangan maupun penguat arus. Output sinyal dari penguat tegangan sebanding dengan besar dan frekuensi medan pada frekuensi di bawah resonansi. Output-nya akan mencapai puncaknya pada frekuensi resonansi kumparan atau frekuensi tuning. Amplitudo dari penguat tegangan sinyal kumparan induksi sebanding dengan frekuensi dan kuat medan. Karena sinyal outputnya tergantung pada kuat frekuensi dan medan magnet, penguat tegangan lebih cocok untuk band sempit atau aplikasi frekuensi yang dicari.

 

Pengkondisian sinyal penguat tegangan

Amplitudo dari penguat-arus, sinyal kumparan induksi akan sebanding dengan kuat medan dan tidak terpegaruh dengan frekuensi saat diluar frekuensi sudut L/R. Untuk alasan ini, konfigurasi penguat arus sangat cocok untuk broadband pengukuran kekuatan medan magnet. Konfigurasi penguat arus meminimalkan distorsi intermodulasi dalam gulungan induksi dengan inti magnet. Arus yang mengalir melalui kumparan menghasilkan medan magnet yang menentang medan lingkungan. Hal ini membuat medan bersih dalam inti mendekati nol dan di daerah linier dari kurva B-H.

Magnetometer induksi penguat-arus berbasis koil telah dibangun yang memiliki respon frekuensi datar dari 10 Hz sampai lebih dari 200 kHz.

 

 Pengkondisian sinyal penguat arus

 Daftar Pustaka

1.      http://en. Erwin Yusuf, http://www.scribd.com/doc/110967979/Bab-12-Pengukuran-Medan-Magnet diakses pada 10 Mei 2014 pukul 19.40

2.      Ichwan Yelfiandar, Bahan Magnet, http://www.google.com/url?sa=t&rct =j&q =&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCgQFjAA& url=http%3A%2F%2Fiwan78.files.wordpress.com%2F2010%2F11%2F12_13_bahan-magnet.pdf&ei=fpBtU5W0AtaiugSu_IK4Cg&usg=AFQjCNF3BT j5W45PzqkPKjkQHT6UNm_EmA&sig2=aybQc7lHAZty_Vjjw47rdQ&bvm=bv.66330100,d.c2E. diakses pada 10 Mei 2014 pukul 19.40

3.      http://physics.ucsc.edu/~peter/231/magnetic_field/node5.html diakses pada 10 Mei 2014 pukul 19.40