Sifat magnetik bahan dipengaruhi oleh momen magnetik elektron dan atomnya. Diamagnetisme terjadi ketika momen magnetik yang diinduksi berlawanan arah dengan medan magnet eksternal, sementara paramagnetisme terjadi ketika momen magnetik atom secara istimewa menyelaraskan dengan medan eksternal.

1. PROGAM TEKNIK INDUSTRI ( A )
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
S E M A R A N G

2. SIFAT MAGNETIK
Photomicrographs dari satu besi kristal, menunjukkan domain
magnetik dan perubahan dalam bentuk sebagai medan magnet
(H) yang diterapkan. Arah magnetisasi dari setiap domain ini
ditunjukkan dengan panah. Domain tersebut yang
menguntungkan berorientasi dengan medan listrik tumbuh
mengorbankan yang domain yang berorientasi dengan tidak baik.
(Photomicrographs courtesy of General Electric Research
Laboratory/ photo mikro hak milik laboratorium penelitian listrik.)
Suatu pemahaman mekanisme yang menjelaskan sifat magnetis
yang permanen pada beberapa material boleh mengijinkan kami
untuk mengubah dan dalam beberapa hal kekayaan magnetis .
Sebagai contoh, di Contoh Disain 20.1 kita bisa mencatat
bagaimana sifat magnetis suatu material ceramic , mungkin telah
meningkat dengan mengubah komposisi nya.

3. Sasaran belajar :
Setelah belajar dari bab ini di harapkan bisa melakukan hal berikut
•Menenentukan magnetisasi beberapa material yang diberi tekanan magnetik dan yang
diterapkan pada intensitas medan magnet.
•Mencatat pandangan dari sebuah reaksi elektronik dan menjelaskan kedua sumber momen
magnetis yang berada di dalam sebuah material.
•Dengan singkat menjelaskan sumber alami dan sumber :
( a) diamagnetisme, ( b) paramagnetism, dan
( c) feromagnetisme
• Dari segi struktur kristal, mampu menjelaskan sumber dari ferrimagnetisme untuk magnet
ferit berbentuk kubik.
• (a) Menjelaskan histeresis magnetik, (b) menjelaskan mengapa bahan ferromagnetic dan
ferrimagnetik mengalami histeresis magnetik, dan (c) menjelaskan mengapa bahan-bahan ini
bisa menjadi magnet permanen.
•Mencatat kakateristik magnetis yang membedakan kedua bahan magnet yang keras dan
lembut
•Menguraikan peristiwa tentang daya konduksi hebat.

4. 20.1 PENGENALAN
Kemagnetan, peristiwa dimana material menyatakan suatu yang menolak atau menarik ,
memaksa atau mempengaruhi pada material lain, telah dikenal selama beribu-ribu tahun.
Bagaimanapun, yang mendasari prinsip dan mekanisme itu menjelaskan tentang peristiwa yang
magnetis adalah sulit dipisahkan dan bersifat kompleks, serta pemahaman mereka telah
berlawanan dari ilmuwan sampai sekarang .
Banyak dari alat teknologi modern kita memanfaatkan kemagnetan dan bahan magnet; ini
meliputi generator daya listrik dan trafo, motor elektrik, radio, televisi, telepon, komputer, dan
komponen tentang sistem reproduksi suara dan video. Besi, beberapa baja, dan yang terkenal
adalah terjadinya proses mineraal magnet secara alami contoh material yang memperlihatkan
kekayaan magnetis sangat tidak dikenal secara umum, bagaimanapun juga, adalah tentang
fakta bahwa semua unsur dipengaruhi untuk satu tingkat derajat atau oleh kehadiran lain
suatu bidang magnetis . Bab ini menyediakan suatu uraian secara ringkas tentang asal mula
dari sifat bidang magnetis dan mendiskusikan berbagai garis vektor medan magnet dan
parameter magnetis; gejala diamagnetisme, paramagnetism, feromagnetisme, dan
ferimagnetisme;
sebagian dari bahan magnet yang berbeda; dan peristiwa daya konduksi hebat
( superconductivity ).

5. 20.2 KONSEP DASAR
MAGNET DUA KUTUB ( MAGNETIC DIPOLES )
Kekuatan magnet yang dihasilkan dengan memindahkan partikel bermuatan listrik , kekuatan
magnetik ini berada di atas gaya elektrostatik yang dapat berlaku. Sering kali akan lebih mudah
untuk menganggap kekuatan magnet dalam bentuk bidang. Garis kekuatan imajiner yang bisa
diambil sebagai indikasi arah gaya pada posisi di sekitarnya dari sumber medan . Distribusi medan
magnetik yang ditunjukkan oleh garis-garis gaya ditampilkan sebagai satu lingkaran saat ini dan
juga bar magnet pada Gambar 20.1.
Dua kutub magnetik ditemukan ada dalam bahan magnetik, yang, dalam beberapa hal,adalah
seperti dipol( dua Kutub ) listrik. Dipol magnetik mungkin dianggap bar magnet kecil yang terdiri
dari utara dan selatan kutub bukannya positif dan negatif. Dalam diskusi ini, dipol magnetik saat
diwakili oleh anak panah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.2. Dipol magnetik adalah
dipengaruhi oleh medan magnet dengan cara yang mirip dengan cara bagaimana dipol listrik
dipengaruhi oleh medan listrik (Gambar 18.30). Dalam medan magnet, kekuatan bidang itu sendiri
memberikan sebuah torsi yang cenderung mengarahkan dipol dengan bidang. Sebuah contoh
umum adalah cara bagaimana garis jarum kompas magnetik sampai dengan medan magnet bumi.

6. medan gaya
kekuatan
medan gaya
kekuatan dalam
kumparan-
ketergantungan
pada
jumlah putaran,
saat ini
diterapkan, dan
panjang
kumparan
induksi
magnetik,
fluks magnetik
kepadatan
Vektor Medan Magnet
Sebelum membahas asal mula
momen magnetik dalam bahan padat,
kami akan menjelaskan sifat magnetik
dari segi beberapa vektor medan.
magnet eksternal diterapkan dalam
bidang, terkadang disebut kekuatan
medan magnet, yang ditunjuk oleh H.
Jika medan magnet yang dihasilkan
dengan menggunakan kumparan
silinder (atau solenoid) yang terdiri N
secara bergantian berdekatan, memiliki
panjang l, dan membawa arus sebesar
I, kemudian
Induksi magnetik, atau kepadatan fluks magnetik, dilambangkan
dengan B, mewakilibesarnya kekuatan medan internal dalam suatu zat yang
dikenai Bidang H. Satuan untuk B adalah teslas [atau Webers per meter persegi
Kedua B dan H adalah vektor bidang, yang ditandai bukan saja oleh besarnya,
tetapi juga oleharah di ruang angkasa.
Sebuah diagram skematik dari pengaturan tersebut ditunjukkan
pada Gambar 20.3a. bidang magnetik yang dihasilkan oleh loop
( pengulangan ) arus dan magnet batang pada Gambar 20.1
adalah Bidang H. Satuan H adalah ampere-turns per meter, atau
hanya ampere per meter.
Bab 20 /
Sifat magnetik

7. (a) H medan magnet seperti yang dihasilkan oleh kumparan silinder tergantung pada saya saat ini,
jumlah putaran N, dan panjang kumparan l, menurut Persamaan 20.1. itu kerapatan fluks B0
magnetik dengan adanya ruang hampa adalah sama dengan μ0 H, di mana μ0 merupakan
permeabilitas pada ruang hampa H / m. (b) magnet fluks kepadatan B dalam suatu
padatan . Bahan adalah sama dengan μH dimana μ nilai permeabilitas material padat.
(Diadaptasi dari AG Guy, Essentials of Material Science, McGraw-Hill Book Company, New York,
1976.) J
20.2 Konsep Dasar

8. Kekuatan medan magnet
dan kerapatan fluks yang berkaitan sesuai dengan :
Parameter ini μ disebut permeabilitas, yang merupakan milik khusus
media yang dilalui bidang H berakhir dan di mana B diukur, seperti yang digambarkan
pada Gambar 20.3b. Permeabilitas ini memiliki dimensi Webers per ampere meter
(Wb / A-m) atau henries per meter (H / m).
Dimana μ0 merupakan permeabilitas pada ruang hampa, konstanta universal, yang memiliki nilai
Parameter B0 merupakan kerapatan fluks dalam suatu ruang hampa
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.3a.
Beberapa parameter dapat digunakan untuk menggambarkan sifat magnetik benda padat.
Salah satunya adalah rasio permeabilitas dalam material untuk permeabilitas di ruang hampa, atau
Dimana μr disebut permeabilitas relatif, yang merupakan satuan kurang. Permeabilitas atau
permeabilitas relatif dari material adalah ukuran sejauh mana materi dapat dimagnetisasi, atau kemudahan
bagi bidang B dapat diinduksi eksternal bersamaan dengan medan H. Dengan adanya medan H, momen
magnetik di dalam material cenderung menjadi
seimbang dengan bidang dan menguatkan itu berdasarkan medan magnet nya
yang m0m dalam jangkauan Persamaan 20.5 adalah ukuran kontribusi in
Kuantitas lain di lapangan, M, disebut magnetisasi dari padatan, ditunjukkan oleh ekspresi
Dengan adanya medan H, momen magnetik di dalam material cenderung menjadi
seimbang dengan bidang dan menguatkan material berdasarkan medan magnet nya
yang μ0 m dalam jangkauan Persamaan 20.5 adalah ukuran kontribusi

9. Asal Moments Magnetic
Sifat magnetik makroskopik bahan adalah konsekuensi dari
magnet
saat berhubungan dengan elektron individu.
Beberapa konsep ini relatif
kompleks dan melibatkan beberapa prinsip mekanika
kuantum di luar lingkup ini
diskusi, mengakibatkan, penyederhanaan telah dibuat dan
beberapa rincian
dihilangkan. Setiap elektron dalam atom memiliki momen
magnetik yang berasal dari dua
sumber. Salah satunya adalah terkait dengan gerak orbitnya
di sekitar inti, yang bergerak di dalam
Gambar 20.4 Demonstrasi momen magnetik yang terkait dengan
(a) elektron yang mengorbit dan (b) berputar elektron
membebankan, sebuah elektron dapat dianggap
sebagai lingkaran arus yang kecil, menghasilkan sangat
medan magnet kecil, dan memiliki momen magnetik
sepanjang sumbu rotasi, seperti
skematis diilustrasikan pada Gambar 20.4a.
Setiap elektron juga dapat dianggap berputar sekitar
sebuah sumbu, yang lain
momen magnetik berasal dari perputaran elektron ini,
yang diarahkan sepanjang
sumbu berputar seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 20.4b. Perputaran momen magnetik mungkin
hanya dalam "naik"
arah atau dalam antiparalel "down" arah.
Dengan demikian, setiap elektron dalam atom dapat
dianggap sebagai sebuah magnet kecil yang memiliki
permanen orbital dan putaran magnetik
momen.
Gambar 20.4

10. Momen magnetik yang paling mendasar adalah magneton Bohr yang
Besarnya Untuk setiap elektron dalam sebuah perputaran atom magnetik saat ini adalah
(plus untuk spin up, dikurangi untuk spin bawah ). Selain itu, orbital kontribusi momen magnetik adalah
sama dengan . menjadi kuantum magnetik dalam jumlah elektron, seperti yang disebutkan .
Sebagaimana disebutkan pada Bagian 2.3.
.m-A109.27 224
B
Blm  lm
Dalam setiap atom individu, saat orbital dari beberapa pasangan elektron membatalkan satu
sama lain, hal ini juga berlaku untuk momen berputar. Sebagai contoh, saat Perputaran
elektron dengan berputar ke atas akan membatalkan yang satu dengan putaran bawah. Jaring magnetik
saat, kemudian, untuk sebuah atom hanya jumlah dari momen magnetik dari masing-masing elektron
penyusunnya, termasuk kontribusi kedua orbital dan spin, dan dengan akun pembatalan saat. Untuk
atom yang memiliki kulit elektron terisi penuh atau subshells, ketika semua elektron dianggap, ada
pembatalan total dari kedua orbital dan momen berputar . Jadi bahan terdiri dari atom yang memiliki
sepenuhnya kulit elektron diisi tidak mampu menjadi magnet permanen. Dalam kategori ini termasuk gas
inert (He, Ne, Ar, dll)
serta beberapa bahan ionik. yaitujenis magnet termasuk diamagnetisme, paramagnetisme,
dan feromagnetisme, dalam ,s elain itu, antiferromagnetisme dan ferrimagnetisme dianggap kelas
turunan ferromagnetism. Semua bahan menunjukkan setidaknya salah satu dari jenis, dan perilaku
tersebut tergantung pada respon dari elektron dan dipol magnetik atom untuk aplikasi dari medan
magnet eksternal diterapkan.

11. 20.3 Diamagnetisme dan Paramagnetisme
Diamagnetisme adalah bentuk yang sangat lemah magnet yang tidak tetap dan berlanjut
hanya ketika medan eksternal sedang diterapkan. Hal ini disebabkan oleh perubahan dalam
orbital gerak elektron akibat medan magnet diterapkan. Besarnya induksi momen magnetik
sangat kecil, dan dalam arah yang berlawanan dengan yang ada pada medan listrik. Dengan
demikian, permeabilitas mr relatif kurang dari satu (Namun, hanya sangat sedikit), dan
kerentanan magnet negatif, yaitu, besarnya bidang B dalam diamagnetic padat kurang dari itu
dalam ruang hampa. Volume kerentanan xm untuk bahan padat diamagnetic adalah di urutan
10 5. ketika ditempatkan antara kutub elektromagnet kuat, bahan diamagnetic tertarik
menuju wilayah tempat bidang lemah.
(a) dipol atom konfigurasi untuk bahan
diamagnetik
dengan atau tanpa medan magnet. Dalam
ketiadaan medan eksternal, tidak ada dipol ada;
dengan adanya bidang, dipol yang diinduksi yang
selaras berlawanan ke bidang arah. (b) konfigurasi
dipole Atom dengan atau tanpa medan magnet
luar untuk bahan paramagnetik.
Gambar 20.5

12. Gambar 20.5a menjelaskan secara skematik dipol konfigurasi atom magnetik untuk bahan
diamagnetik dengan atau tanpa bidang eksternal, di sini, tanda panah mewakili momen dipol
atom, sedangkan untuk pembahasan sebelumnya, tanda panah dilambangkan momen elektron.
Ketergantungan B pada bidang eksternal , H untuk bahan yang menunjukkan sifat diamagnetik
disajikan pada Gambar 20.6. Untuk beberapa bahan padat, setiap atom memiliki momen dipol
permanen dengan keutamaan yang tidak lengkap elektron berputar dan / atau momen
magnetik orbital. Dengan tidak adanya medan magnet eksternal, orientasi momen magnetik
atom yang acak, sehingga sepotong materi tidak memiliki magnetisasi makroskopik bersih.
dipol atom bebas untuk berputar, dan paramagnetisme terjadi bila mereka secara istimewa
menyelaraskan, oleh rotasi, dengan medan eksternal seperti yang ditunjukkanpada Gambar
20.5b. Ini dipol magnetik bertindak secara individual tanpa timbal balik

13. Diamagnetics Paramagnetics
Material
Aluminum oxide
Copper
Gold
Mercury
Silicon
Silver
Sodium chloride
Zinc
Susceptibility
m (volume)
(SI units)
1.81
0.96
3.44
2.85
0.41
2.38
1.41
1.56
10 5
10 5
10 5
10 5
10 5
10 5
10 5
10 5
Material
Aluminum
Chromium
Chromium chloride
Manganese sulfate
Molybdenum
Sodium
Titanium
Zirconium
Susceptibility
m (volume)
(SI units)
2.07
3.13
1.51
3.70
1.19
8.48
1.81
1.09
10 5
10 4
10 3
10 3
10 4
10 6
10 4
10 4
Tabel
Temperature ruang Magnetik Susceptibilities untuk
Bahan Diamagnetic dan Paramagnetic

14. interaksi antara dipol yang berdekatan. Sejauh dipol sejajar dengan eksternalitas yang
bidang nal, mereka meningkatkannya, sehingga menimbulkan mr permeabilitas relatif yang
lebih besar dari kesatuan, dan kerentanan magnetik yang relatif kecil namun positif.
kerentanan untuk bahan paramagnetik berkisar antara 10 5 - 10 2 (Tabel 20.2). skema B-
versus-H kurva untuk bahan paramagnetik juga ditunjukkan pada Gambar 20.6.
Kedua bahan diamagnetik dan paramagnetik dianggap nonmag-netic karena mereka
menunjukkan magnetisasi hanya ketika di hadapan medan eksternal. Juga, untuk kedua, fluks
kepadatan B dalam diri mereka hampir sama seperti itu akan berada di ruang hampa.

15. 20.4 FERROMAGNETISM
Bahan logam tertentu memiliki momen magnetik permanen dalam ketiadaan
medan eksternal, nyata sangat besar dan kemagnetan permanen. ini adalah karakteristik
ferromagnetism, dan mereka akan ditampilkan oleh transisi logam tion besi (ferit sebagai
BCC a), kobalt, nikel, dan beberapa tanah jarang bertemu-als seperti gadolinium (Gd).
Magnetic kerentanan setinggi 106 yang mungkin untuk bahan feromagnetik. Akibatnya, H V
M, dan dari Persamaan 20.5
B m0 M
Momen magnetik permanen bahan ferromagnetic hasil dari atom momen magnetik
karena elektron spin-uncancelled elektron berputar sebagai konsekuensinya struktur
elektron. Ada juga kontribusi momen magnetik orbital yang kecil dibandingkan dengan
saat spin. Selanjutnya, dalam pasangan-feromagnetik rial, interaksi kopling menyebabkan
net berputar momen magnetik atom berdekatan dengan sejajar dengan satu sama lain,
bahkan tanpa adanya medan eksternal. ini adalah skematis diilustrasikan pada Gambar
20.7. Asal-usul kekuatan penggandengan ini tidak sepenuhnya dipahami, tetapi
diperkirakan muncul dari struktur elektronik dari logam. Ini keselarasan berputar saling
ada lebih dari daerah volume yang relatif besar kristal disebut domain (lihat Bagian 20.7).
Magnetisasi maksimum yang mungkin, atau saturasi magnetisasi Ms, dari
bahan feromagnetik merupakan magnetisasi yang terjadi ketika semua
dipol magnetik dalam sepotong padat saling sejajar dengan bidang eksternal; di sana

16. Gambar 20.7 Skema ilustrasi keselarasan
timbal balik dipol atom untuk bahan
feromagnetik, yang akan tetap ada meski
tanpa adanya medan magnet luar
20.5 antiferromagnetisme & ferrimagnetisme
Fenomena momen magnetik kopling antara atom atau ion yang berdekatan terjadi pada bahan
selain mereka yang feromagnetik. Dalam satu kelompok tersebut, ini
Hasil kopling dalam keselarasan antiparalel; penyelarasan momen spin atom tetangga atau ion
dalam arah yang justru sebaliknya disebut antiferromag-
netism. Mangan oksida (MnO) merupakan salah satu bahan yang menampilkan perilaku ini.
Oksida mangan adalah bahan keramik yang ion dalam karakter, memiliki keduanya Mn2 dan
O2 ion. Tidak ada momen magnetik bersih dikaitkan dengan ion O2, karena ada pembatalan total
keduanya berputar dan saat orbital.
Namun, ion Mn2 memiliki momen magnetik bersih yang didominasi putaran asal. Ion Mn2
initersusun dalam struktur kristal sedemikian rupa sehingga saat ion yang berdekatan
adalah tiparallel. Susunan ini diwakili skematik pada Gambar 20.8. jelas,
momen magnetik menentang membatalkan saling, dan, sebagai konsekuensinya,
padat secara keseluruhan dan tidak memiliki momen magnetik bersih.
antiferromagnetisme

17. ferrimagnetisme
Beberapa keramik juga menunjukkan Magnetisasi permanen, yang disebut ferrimagnetism
Magnetic karakteristik makroskopik ferromagnets dan ferrimagnets sama; Perbedaannya
terletak pada sumber momen magnetik bersih. Prinsip-prinsip ferrimagnetisme diilustrasikan
dengan ferrites.2 kubik bahan-bahan ionik ini mungkin diwakili oleh rumus kimia MFe2O4, di
mana M mewakili salah satu dari beberapa elemen logam. Prototipe ferit adalah Fe3O4,
magnetit mineral, kadang-kadang disebut lodestone. Rumus untuk Fe3O4 dapat ditulis sebagai
Fe2 O2-(Fe3) 2 (O2) 3 di mana Fe ion ada di 2 dan 3 valence Serikat dalam rasio 1:2. Mag bersih
Momen magnetik spin bersih ada untuk masing-masing ion Fe2 dan Fe3, yang berkaitan dengan
Bohr 4 dan 5 magnetons, masing-masing, untuk jenis dua ion. Selain itu, ion O2 adalah mag-
netically netral. Ada antiparallel spin-coupling interaksi antara Fe Ion, karakter mirip dengan
antiferromagnetisme. Namun, ferrimagnetic bersih saat timbul dari pembatalan tidak lengkap
saat spin.Kubik ferrites memiliki struktur kristal invers spinel, yang merupakan kristal cubic sym-
metry, dan mirip dengan struktur spinel (Bagian 12,2). Kristal spinel invers

18. Gambar 20,9 diagram skematik menunjukkan
spin momen magnetik konfigurasi untuk Fe2
dan Ion Fe3 di Fe3O4. (From Richard A. Flinn
andPaul K. Trojan, Engineering Materials and
Their Applications, 4th edition. Copyright ©
1990 by John Wiley & Sons, Inc. Adapted by
permission of John Wiley & Sons, Inc)

19. 20.6 Pengaruh suhuTerhadap sifat magnetik
Suhu juga dapat mempengaruhi karakteristik magnetik bahan. ingat bahwa meningkatkan suhu
dari hasil yang solid dalam peningkatan besarnya getaran termal dari atom. Momen magnetik
atom bebas untuk memutar; karenanya, dengan meningkatnya suhu, gerak termal meningkat
dari atom cenderung acak arah dari setiap momen yang mungkin selaras. Untuk bahan
feromagnetik, antiferromagnetik, dan ferrimagnetik, atom gerakan termal melawan kekuatan
coupling antara dipol atom yang berdekatan saat, menyebabkan beberapa dipol misalignment,
terlepas dari apakah bidang eksternal hadir. Hal ini menyebabkan penurunan magnetisasi
saturasi untuk kedua ferro dan ferrimagnets. The magnetisasi saturasi adalah maksimum pada 0
K, di mana suhu getaran termal minimum. Dengan meningkatnya suhu,saturasi magnetisasi
berkurang secara bertahap dan kemudian tiba-tiba turun menjadi nol pada apa yang disebut
Curie suhu Tc. Perilaku-suhu magnetisasi untuk besi dan Fe3O4 diwakili dalam Gambar 20.10. Di
Tc pasangan spin saling kekuatan sepenuhnya hancur, sehingga untuk suhu di atas Tc baik ferro
bahan magnetik dan ferrimagnetik bersifat paramagnetik. Besarnya Curie Suhu bervariasi dari
bahan untuk material; misalnya, untuk besi, kobalt, nikel, dan Fe3O4, nilai-nilai masing-masing
adalah 768, 1120, 335, dan 585 C.
Antiferromagnetisme juga dipengaruhi oleh suhu; perilaku
ini hilang apa disebut suhu Néel. Pada suhu di atas titik
ini, antiferromagnetik bahan juga menjadi paramagnetik.

20. 20.10 Plot kejenuhan magnetisasi sebagai
fungsi temperatur untuk besi dan Fe3O4.
[Diadaptasi dari J. Smit dan H. P. J. Wijn, Ferrites.
Copyright © 1959 oleh N. V. Philips
Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Belanda). Dicetak ulang dengan izin.

21. Setiap bahan feromagnetik atau ferrimagnetik yang pada suhu di bawah Tc adalah terdiri dari daerah-volume kecil di mana
ada keselarasan bersama dalam yang sama arah semua momen dipol magnetik, seperti digambarkan pada Gambar 20.11.
Seperti region disebut domain, dan masing-masing magnet untuk magnetisasi jenuh. Domain yang berdekatan dipisahkan
oleh batas-batas domain atau dinding, di mana arah magnetisasi secara bertahap berubah (Gambar 20.12). . Biasanya,
domain adalah mikroskopis dalam ukuran, dan untuk spesimen polikristalin, setiap butir dapat terdiri dari lebih dari satu
domain. Dengan demikian, dalam sepotong makroskopik bahan, akan ada sejumlah besar domain, dan semua mungkin
memiliki orientasi magnetisasi yang berbeda. Besarnya medan M untuk seluruh padat adalah jumlah vektor dari Magne-
tizations dari semua domain, masing-masing kontribusi domain yang ditimbang dengan vol-nya ume fraksi. Untuk spesimen
unmagnetized, vektor tepat tertimbang jumlah magnetisasi dari semua domain adalah nol.
20,7 DOMAINS dan histeresis
Gambar 20.11 Gambaran skematis domain dalam
bahan feromagnetik atau ferrimagnetik; panah mewakili
dipol magnetik atom. Dalam setiap domain, semua dipol
yang selaras, sedangkan arah keselarasan bervariasi dari
satu domain yang lain.

22. Gambar 20.12 Perubahan bertahap magnetik orientasi dipol di dinding domain. (Dari
W. D. Kingery, H. K. Bowen, dan D. R. Uhlmann, Pengantar Keramik, 2nd edition.
Copyright © 1976 oleh John Wiley & Sons, New York. Dicetak ulang atas izin John
Wiley & Sons, Inc)
Kerapatan fluks B dan lapangan intensitas H tidak berbanding lurus untuk ferromagnets
dan ferrimagnets. Jika bahan awalnya unmagnetized, maka B bervariasi sebagai fungsi
H seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.13. Kurva dimulai pada asal, dan dengan H
meningkat, bidang B mulai meningkat perlahan-lahan, kemudian lebih cepat, akhirnya
meratakan off dan menjadi independen H. nilai maksimum ini B adalah kerapatan fluks
saturasi
B, dan magnetisasi sesuai adalah magnetisasi saturasi Ms, disebutkan sebelumnya. Karena permeabilitas m dari Persamaan
20.2 adalah kemiringan B-versus-H kurva, catatan dari Gambar 20.13 bahwa perubahan permeabilitas dengan dan
tergantung pada H. Pada kesempatan tersebut, kemiringan kurva B-versus-H di H 0 ditetapkan sebagai properti material,
yang disebut sebagai mi permeabilitas awal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.13.
Sebagai bidang H diterapkan, domain berubah bentuk dan ukuran dengan gerakan
batas-batas domain. Struktur domain skema terwakili dalam insets
(berlabel U melalui Z) di beberapa titik di sepanjang B-versus-H kurva pada Gambar 20.13.
Awalnya, saat-saat domain konstituen secara acak berorientasi sedemikian rupa sehingga
tidak ada net B (atau M) bidang (inset U). Sebagai bidang eksternal diterapkan, domain
yang berorientasi pada arah yang menguntungkan (atau hampir sejajar dengan) bidang terapan

23. Gambar 20.13 The B-versus-H perilaku untuk bahan feromagnetik atau
ferrimagnetik yang awalnya unmagnetized. domain konfigurasi selama
beberapa tahap
magnetisasi diwakili. kejenuhan kerapatan fluks B, Ms magnetisasi, dan
awal mi permeabilitas juga ditunjukkan. (Diadaptasi dari O. H. Wyatt dan
D. Dew-Hughes, Logam, Keramik dan Polimer, Cambridge University Press,
1974.)
tumbuh dengan mengorbankan orang-orang yang berorientasi tidak baik
(Insets V melalui X). Proses ini berlanjut dengan meningkatnya kekuatan
medan sampai makroskopik spesimen manusia menjadi domain tunggal,
yang hampir sejajar dengan medan (inset Y). Saturasi tercapai bila
domain ini, dengan cara rotasi, menjadi berorientasi dengan bidang H
(inset Z).
Gambar 20.14 kerapatan fluks
magnetik versus kekuatan medan
magnet untuk
bahan feromagnetik yang dikenakan
untuk maju dan reverse saturasi
(poin S dan S). histeresis putaran
diwakili oleh kurva merah solid; itu
kurva biru putus-putus menunjukkan
awal magnetisasi. Remanen Br dan
kekuatan koersif Hc juga ditampilkan.

24. Dari kejenuhan, titik S pada Gambar 20.14, sebagai bidang H dikurangi dengan pembalikan arah medan, kurva
tidak menelusuri jalan aslinya. Sebuah efek histeresis diproduksi di mana bidang B tertinggal bidang H diterapkan, atau
menurun pada tingkat yang lebih rendah. Pada nol H lapangan (titik R pada kurva), terdapat lapangan B sisa yang disebut
remanen, atau kerapatan fluks remanen, Br; bahan tetap magnet tanpa adanya medan H eksternal. Perilaku Histeresis dan
magnetisasi permanen dapat dijelaskan oleh Gerak dinding domain. Setelah pembalikan arah medan dari kejenuhan (titik
S pada Gambar 20.14), proses di mana perubahan struktur domain terbalik. Pertama, ada rotasi dari domain tunggal
dengan bidang terbalik. Selanjutnya, domain memiliki momen magnetik sejajar dengan bentuk bidang baru dan tumbuh di
mengorbankan bekas domain. Kritis untuk penjelasan ini adalah resistensi terhadap gerakan dinding domain yang terjadi
sebagai respons terhadap peningkatan medan magnet dalam arah yang berlawanan; ini menyumbang lag B dengan H, atau
histeresis. Ketika medan listrik mencapai nol, masih ada beberapa fraksi volume net domain berorientasi di bekas arah, yang
menjelaskan keberadaan Br remanen.
Untuk mengurangi Bidang B dalam spesimen ke nol (titik C pada Gambar 20.14), bidang H besarnya Hc harus
diterapkan dalam arah yang berlawanan dengan yang ada pada Bidang asli; Hc disebut koersivitas, atau kadang-kadang
kekuatan koersif. Setelah kelanjutan dari medan listrik dalam arah sebaliknya ini, seperti yang ditunjukkan pada gambar,
saturasi akhirnya dicapai dalam arti yang berlawanan, sesuai dengan titik S '. Sebuah pembalikan kedua lapangan untuk
titik saturasi awal (titik S) melengkapi dengan hysteresis loop simetris dan juga menghasilkan baik remanen negatif (Br)
dan koersivitas positif (Hc).
The B-versus-H kurva pada Gambar 20.14 menunjukkan loop histeresis dibawa ke saturasi. Tentu saja, tidak
perlu untuk meningkatkan Bidang H dengan kejenuhan sebelum
membalik arah lapangan; pada Gambar 20.15, lingkaran NP adalah kurva hysteresis sesuai dengan kurang dari kejenuhan.
Selain itu, adalah mungkin untuk membalikkan arah

25. Gambar 20.15 Kurva histeresis kurang dari saturasi (kurva NP) dalam saturasi
loop untuk bahan feromagnetik. The B-H perilaku untuk pembalikan lapangan di
selain kejenuhan ditunjukkan dengan kurva LM.
lapangan pada setiap titik sepanjang kurva dan menghasilkan loop histeresis lainnya.
Salah satu lingkaran seperti ditunjukkan pada kurva saturasi pada Gambar 20.15: untuk
loop LM, Bidang H dibalik menjadi nol. Salah satu metode demagnetizing feromagnet
atau ferrimagnet adalah untuk mengulangi siklus dalam bidang H yang bergantian arah
dan penurunan besarnya.
Pada titik ini adalah pelajaran untuk membandingkan B-versus-H
perilaku para magnetik, diamagnetic, dan feromagnetik / bahan ferrimagnetik;
perbandingan seperti ditunjukkan pada Gambar 20.16. Linearitas paramagnetik dan
diamagnetik bahan dapat dicatat dalam inset petak kecil, sedangkan perilaku khas
feromagnetik / ferrimagnetik adalah nonlinear. Selain itu, alasan untuk pelabelan
paramagnetics dan diamagnetics sebagai bahan bukan magnetik diverifikasi dengan
membandingkan B skala pada sumbu vertikal dari dua plot-pada kekuatan medanH
50 A / m,
Gambar 20.16 Perbandingan dari B-versus-H perilaku untuk
feromagnetik / ferrimagnetik dan diamagnetik /
bahan paramagnetik (inset plot). Di sini mungkin
mencatat bahwa sangat kecil Bidang B yang dihasilkan
dalam bahan yang mengalami hanya diamagnetic /
perilaku paramagnetik, itulah sebabnya mereka
dianggap nonmagnetics.

26. 20.8 anisotropi magnetik
Kurva histeresis magnetik dibahas dalam bagian sebelumnya akan berbeda . Bentuk tergantung pada berbagai faktor: (1)
apakah spesimen adalah kristal tunggal atau polycrystalline; (2) jika polikristalin, orientasi disukai dari biji-bijian; (3)
adanya pori-pori atau partikel fase kedua; dan (4) faktor-faktor lain seperti marah- K arakteristik dan, jika stres mekanik
diterapkan, keadaan stres. Sebagai contoh, B (atau M) versus H kurva untuk kristal tunggal dari bahan ferromagnetic
tergantung pada orientasi kristalografi yang relatif terhadap arah bidang H diterapkan. Perilaku ini ditunjukkan pada
Gambar 20.17 untuk single .
Gambar 20.17 Magnetisasi
kurva untuk kristal tunggal
besi dan nikel. untuk kedua
logam, kurva yang berbeda
dihasilkan ketika medan
magnet diterapkan di setiap
[100], [110], dan
[111]kristalografi arah.
[Adapted from
K. Honda and S. Kaya, “On
the Magnetisation of Single
Crystals of Iron,” Sci. Rep.
Tohoku Univ., 15, 721
(1926); and from S. Kaya,
“On the Magnetisation of
Single Crystals of Nickel,”
Sci. Rep. Tohoku Univ., 17,
639 (1928).]

27. Gambar 20,18 Magnetisasi kurva untuk
kristal tunggal kobalt. kurva yang
dihasilkan ketika medan magnet
diterapkan di [0001] dan [1010] [1120]
arah kristalografi. [Diadaptasi dari S. Kaya,
"On the magnet Single Kristal dari
Cobalt, "Sci. Rep Tohoku Univ., 17, 1157
(1928).]
Kekuatan medan magnet, H 106 A/m

28. kristal nikel (FCC) dan besi (BCC), di mana medan magnetizing diterapkan dalam
[100], [110], dan [111] arah kristalografi; dan pada Gambar 20.18 untuk kobalt (HCP) di
[0001] dan [1010] [1120] arah. Ini ketergantungan magnetik prilaku IOR orientasi
kristalografi disebut magnetik (atau kadang-kadang magnetocrystalline) anisotropi. Untuk
masing-masing bahan tersebut ada satu kristalografi arah di mana magnetization paling
mudah-yaitu, kejenuhan (M) dicapai di lapangan H terendah; ini disebut arah magnetisasi
mudah. Sebagai contoh, untuk Ni (Gambar 20.17) ini arah adalah [ 111 ] karena kejenuhan
terjadi pada titik A ; sedangkan , untuk [ 110 ] dan [ 100 ] orientasi , titik saturasi sesuai ,
masing-masing , dengan titik B dan C. Sejalan dengan itu, arah magnetisasi mudah untuk Fe
dan Co adalah [ 100 ] dan [ 0001 ] , masing-masing ( Gambar 20.17 dan 20.18 ) . Sebaliknya,
arah keras kristalografi adalah bahwa arah yang magnetisasi saturasi yang paling sulit ; arah
keras
untuk Ni , Fe , dan Co adalah [ 100 ] , [ 111 ] , dan [ 1010 ] [ 1120 ] . Seperti disebutkan
dalam bagian sebelumnya , insets Gambar 20.13 merupakan domain konfigurasi pada
berbagai tahap sepanjang B ( atau M ) versus kurva H selama magnetisasi dari bahan
feromagnetik / ferrimagnetik . Di sini , masing-masing anak panah mewakili arah domain
magnetisasi mudah; dan domain yang arah magnetisasi mudah diselaraskan paling dekat
dengan bidang H tumbuh , dengan mengorbankan dari domain lain yang menyusut ( insets V
melalui X ) . Selain itu , magnetisasi dari domain tunggal dalam inset Y juga sesuai dengan
arah yang mudah .dan saturasi dicapai sebagai arah domain ini berputar dari arah yang
mudah ke arah medan listrik ( inset Z ) .

29. 20.9 BAHAN MAGNETIC LEMBUT
Ukuran dan bentuk dari kurva hysteresis untuk material feromagnetik dan ferrimagnetik
sangat penting praktis yang cukup. Area di dalam lingkaran mewakili lepasnya energi
magnetik per satuan volume material per magnetisasi demagnitization siklus; kehilangan
energi ini dimanifestasikan sebagai panas yang dihasilkan dalam magnetik spesimen dan
mampu menaikkan suhu.
Gambar 20.19 kurva magnetisasi Skema untuk
bahan magnetik lunak dan keras. (Dari K. M.
Ralls, T. H. Courtney, dan J. Wulff, Pengantar
Ilmu Bahan dan Teknik. Copyright © 1976 oleh
John Wiley & Sons, New York. Dicetak ulang
dengan izin John Wiley & Sons, Inc)

30. Kedua bahan ferromagnetic dan ferrimagnetik diklasifikasikan sebagai bahan lembut
atau keras atas dasar karakteristik hysteresis mereka. Bahan magnetik lunak digunakan dalam
perangkat yang dikenakan bergantian medan magnet dan di mana energi kehilangan harus
rendah; salah satu contoh familiar terdiri dari inti transformator. untuk ini Alasan daerah relatif
dalam loop hysteresis harus kecil; itu bersifat tipis dan sempit, seperti yang digambarkan
dalam Gambar 20.19. Akibatnya, bahan magnetik lunak harus memiliki permeabilitas awal
yang tinggi dan rendah koersivitas. bahan A memiliki sifat ini dapat mencapai magnetisasi
jenuh dengan relatif bidang terapan rendah (yaitu, mudah magnet dan mengalami kerusakan
magnetik) dan masih memiliki rendah kehilangan energi hysteresis.
Bidang jenuh atau magnetisasi hanya ditentukan oleh komposisi material. Misalnya,
dalam ferit kubik, penggantian logam divalen ion seperti Ni2 untuk Fe2 di FeO-Fe2O3 akan
mengubah magnetisasi saturasi. Namun, kerentanan dan koersivitas (Hc), yang juga
mempengaruhi bentuk kurva hysteresis, sensitif terhadap variabel struktural daripada
komposisi. Sebagai contoh, nilai rendah koersivitas sesuai dengan mudah gerakan dinding
utama sebagai perubahan medan magnet besar dan / atau arah. Struktural cacat seperti
partikel fase bukan magnetik atau void dalam pasangan-magnetik rial cenderung membatasi
gerakan dinding domain, dan dengan demikian meningkatkan koersivitas. Akibatnya, bahan
magnetik lunak harus bebas dari cacat struktural tersebut.

31. Pertimbangan properti lain untuk bahan magnetik lunak adalah resistivitas listrik. Selain
kehilangan energi hysteresis dijelaskan di atas, kehilangan energi dapat hasil dari arus listrik
yang diinduksi dalam bahan magnetik oleh bidang netic yang bervariasi dalam besar dan
arah dengan waktu; ini disebut pusaran arus. Ini adalah yang paling diinginkan untuk
meminimalkan kehilangan energi ini dalam bahan magnetik lunak dengan meningkatkan
resistivitas listrik. Hal ini dilakukan dalam ferromagnetic bahan dengan membentuk paduan
larutan padat; besi-silikon dan besi-nikel paduan

32. 20.10 BAHAN MAGNETIC KERAS
Bahan magnetik keras yang digunakan dalam magnet permanen, yang harus memiliki tinggi
resistensi terhadap demagnetisasi. Dalam hal perilaku hysteresis, hard magnetik materi
memiliki remanen tinggi, koersivitas, dan saturasi fluks kepadatan, serta permeabilitas awal
yang rendah, dan kerugian energi hysteresis tinggi. The hysteresis karakteristik untuk bahan
magnetik keras dan lembut dibandingkan pada Gambar 20.19. kedua Karakteristik yang
paling penting dibandingkan dengan aplikasi untuk materi ini adalah koersivitas dan apa yang
disebut "produk energi," ditunjuk sebagai (BH) max. ini (BH) max sesuai dengan daerah BH
persegi panjang terbesar yang dapat dibangun dalam kuadran kedua kurva hysteresis,
Gambar 20,22; unit nya adalah kJ/m3 (MGOe) .4 nilai produk energi merupakan perwakilan
dari energi yang dibutuhkan

33. Gambar 20.22 Skema kurva magnetisasi
yang menampilkan hysteresis. Dalam
kuadran kedua adalah ditarik dua energi
B-H persegi panjang produk; daerah itu
persegi panjang berlabel (BH) max adalah
yang terbesar mungkin, yang lebih besar
dari area yang ditetapkan oleh Bd-HD.

34. 20.11 PENYIMPANAN MAGNETIKb
Dalam beberapa tahun terakhir , bahan magnetik telah menjadi semakin penting di bidang
penyimpanan informasi ; pada kenyataannya , perekaman magnetik telah menjadi hampir
universal untuk teknologi penyimpanan informasi elektronik . Hal ini dibuktikan oleh dominan
kaset audio, VCR , media penyimpanan disk, kartu kredit , dan sebagainya . Sedangkan pada
komputer , elemen semikonduktor berfungsi sebagai memori utama , disk magnetik yang
digunakan untuk memori sekunder karena mereka mampu menyimpan jumlah yang lebih
besar dari informasi dan dengan biaya yang lebih rendah . Selain itu , rekaman dan televisi
industri sangat bergantung pada pita magnetik untuk penyimpanan dan reproduksi urutan
audio dan video. Pada intinya , byte komputer , suara , atau gambar visual dalam bentuk sinyal
listrik dicatat pada segmen yang sangat kecil dari media penyimpanan magnetik tape atau
disk.Transference ke dan pengambilan dari tape atau disk dilakukan dengan cara dibaca
induktif - menulis kepala , yang pada dasarnya terdiri dari kawat kumparan luka di sekitar
inti bahan magnetik di mana celah dipotong . Data diperkenalkan ( atau " tertulis " ) oleh
sinyal listrik dalam kumparan , yang menghasilkan medan magnet di celah . Bidang ini pada
gilirannya magnetizes daerah yang sangat kecil dari disk atau tape dalam kedekatan kepala .
Setelah penghapusan lapangan , magnetisasi tetap ; yaitu , sinyal telah disimpan . Fitur
penting dari proses rekaman ini ditunjukkan pada Gambar 20.23 .
Selain itu, kepala yang sama dapat digunakan untuk mengambil (atau "membaca")
informasi yang tersimpan. Sebuah tegangan diinduksi ketika terjadi perubahan dalam medan
magnet seperti

35. Gambar 20.23 Skema representasi
menunjukkan bagaimana informasi
disimpan dan diambil menggunakan
magnet media penyimpanan. (Dari J. U.
Lemke, MRS Bulletin, Vol. XV, Nomor 3,
p. 31, 1990. Dicetak ulang dengan izin.)
tape atau disk yang melewati kepala kumparan celah; ini dapat diperkuat dan kemudian
diubah kembali ke bentuk aslinya atau karakter. Proses ini juga diwakili dalam Gambar 20.23.
Baru-baru ini, kepala hibrida yang terdiri dari induktif-write dan read kepala
magnetoresistive dalam satu unit telah diperkenalkan. Dalam kepala magnetoresistive,
hambatan listrik dari elemen film tipis magnetoresistive berubah sebagai akibat dari
perubahan medan magnet ketika tape atau disk lewat kepala baca. Sensitivies lebih tinggi
dan kecepatan transfer data yang lebih tinggi membuat kepala magnetoresistive sangat
menarik.

36. Ada dua jenis utama dari media magnetik-partikulat dan film tipis. Media partikulat
terdiri dari partikel-partikel seperti jarum atau acicular sangat kecil, biasanya dari g-Fe2O3 ferit
atau CrO2; ini diterapkan dan terikat pada film polimer (untuk kaset magnetik) atau logam atau
polimer disk. Selama pembuatan, ini partikel selaras dengan sumbu panjang mereka dalam
arah yang sejalan dengan arah gerakan melewati kepala (lihat Gambar 20.23 dan 20.24). Setiap
partikel adalah domain tunggal yang dapat magnet hanya dengan momen magnet yang
tergeletak di sepanjang sumbu ini. Dua keadaan magnetik yang mungkin, sesuai dengan
magnetisasi jenuh dalam satu arah aksial, dan sebaliknya. Kedua keadaan memungkinkan
penyimpanan informasi dalam bentuk digital, seperti 1 dan 0. Dalam satu sistem, 1 diwakili
oleh pembalikan arah medan magnet dari satu area kecil dari media penyimpanan lain seperti
berbagai partikel acicular masing-masing daerah tersebut lulus dengan kepala. Kurangnya
reversal antar daerah yang berdekatan ditunjukkan dengan 0.
Teknologi penyimpanan film tipis yang relatif baru dan menyediakan kapasitas
penyimpanan yang lebih tinggi dengan biaya lebih rendah. Hal ini digunakan terutama pada
disk drive kaku dan terdiri dari struktur berlapis-lapis. Lapisan film tipis magnetik adalah
komponen penyimpanan sebenarnya (lihat Gambar 20.25). Film ini biasanya baik CoPtCr atau
CoCrTa paduan, dengan ketebalan antara 10 dan 50 nm. Sebuah lapisan substrat di bawah ini
dan di mana film tipis berada adalah kromium murni atau paduan kromium. Film tipis itu
sendiri

37. Gambar 20.24 Sebuah elektron scanning mikrograf menunjukkan
struktur mikro dari disk penyimpan yang bersifat magnetis.
Berbentuk jarum partikel g-Fe2O3 berorientasi dan tertanam
dalam resin epoksi fenolik. 8000. (Foto pemberian P. Rayner dan
N. L. Head, IBM Corporation.)
Gambar 20.25 (a) transmisi resolusi tinggi mikrograf elektron
menunjukkan mikro dari kobalt-kromium-platinum film tipis yang
digunakan sebagai penyimpanan magnetik kepadatan tinggi
media. Panah di atas menunjukkan gerak arah medium. 500.000.
(b) A representasi dari gandum struktur untuk elektron mikrograf
(a); panah dalam beberapa butir menunjukkan tekstur, atau arah
magnetisasi mudah. (Dari M. R. Kim, S. Guruswamy, dan K. E.
Johnson, J. Appl. Phys., Vol. 74, No 7, p. 4646, 1993. Dicetak ulang
dengan

38. 20.12 SUPER CONDUCTIVITY
Superkonduktivitas pada dasarnya merupakan fenomena listrik; Namun,
pembahasannya telah ditangguhkan ke titik ini karena ada implikasi magnet relatif terhadap
keadaan superkonduktor, dan, di samping itu, bahan superkonduktor digunakan terutama dalam
magnet mampu menghasilkan bidang tinggi. Seperti kebanyakan logam kemurnian tinggi
didinginkan ke suhu mendekati 0 K, resistivitas listrik menurun secara bertahap, mendekati
beberapa nilai namun terbatas kecil yang merupakan karakteristik dari logam tertentu. Ada
beberapa bahan, bagaimanapun, yang resistivity, pada suhu yang sangat rendah, tiba-tiba terjun
dari nilai terbatas untuk satu yang hampir nol dan tetap ada pada pendinginan lebih lanjut.
Bahan yang menampilkan perilaku yang terakhir ini disebut superkonduktor, dan suhu di mana
mereka mencapai superkonduktivitas disebut temperatur kritis TC.5 Perilaku suhu resistivity
untuk bahan superkonduktif dan nonsuperconductive dikontraskan pada Gambar 20.26.
Suhu kritis bervariasi dari superkonduktor ke superkonduktor tetapi terletak di
antara kurang dari 1 K dan sekitar 20 K untuk logam dan paduan logam. Baru-baru ini, telah
menunjukkan bahwa beberapa keramik oksida kompleks memiliki suhu kritis lebih dari 100 K.
Pada suhu di bawah TC, negara superkonduktor akan berhenti pada penerapan medan
magnet yang cukup besar, disebut HC bidang kritis, yang tergantung pada suhu dan menurun
dengan meningkatnya suhu. Hal yang sama dapat dikatakan untuk kerapatan arus; yaitu,
kepadatan arus kritis diterapkan JC ada di bawah

39. Gambar 20.26 Suhu
ketergantungan dari
listrik resistivitas untuk
melakukan secara
normal dan bahan
superkonduktor di
sekitar 0 K.

40. Sebuah material adalah superkonduktif. Gambar 20.27 menunjukkan skematis batas
di lapangan saat ini ruang density suhu-magnetik memisahkan normal dan superkonduktor
negara. Posisi kehendak batas ini, tentu saja, tergantung pada materi. Untuk suhu, medan
magnet, dan nilai-nilai kerapatan arus yang terletak di antara asal dan batas ini, materi akan
superkonduktif; di luar batas, konduksi normal.
Fenomena superkonduktivitas telah memuaskan dijelaskan dengan cara teori yang
agak terlibat. Pada intinya, hasil negara superkonduktif dari interaksi yang menarik antara
pasangan melakukan elektron; gerakan elektron berpasangan menjadi terkoordinasi sehingga
hamburan oleh getaran termal dan atom pengotor ini sangat tidak efisien
Dengan demikian, resistivitas, yang sebanding dengan kejadian hamburan elektron,
adalah nol. Atas dasar respon magnetik, bahan superkonduktor dapat dibagi menjadi dua
klasifikasi yang ditunjuk sebagai tipe I dan tipe II. Tipe I bahan, sementara di negara
superkonduktor, benar-benar diamagnetik; yaitu, semua medan magnet diterapkan akan
dikeluarkan dari tubuh material, sebuah fenomena yang dikenal sebagai efek Meissner, yang
diilustrasikan pada Gambar 20.28. Seperti H meningkat, bahan tetap diamagnetic sampai
magnet HC bidang kritis tercapai. Pada titik ini, konduksi menjadi normal, dan penetrasi fluks
magnetik lengkap terjadi.

41. Gambar 20.27 Kritis temperatur,
densitas arus, dan batas medan
magnet memisahkan
superkonduktor dan konduksi
normal dilakukan secara sistematis
Gambar 20.28 Representasi
efek Meissner. (a) Sementara di
keadaan superkonduktor, badan
material (lingkaran) membedakan
medan magnet (panah) dari level
interior. (b) Medan magnet
menembus bagian yang sama dari
bahan setelah menjadi normal
konduktif.

42. Beberapa unsur logam, termasuk aluminium, timah, timah, dan merkuri milik tipe I
kelompok. Tipe II superkonduktor benar-benar diamagnetic di bidang diterapkan rendah, dan
eksklusi lapangan total. Namun, transisi dari negara superkonduktor ke keadaan normal secara
bertahap dan terjadi antara bidang yang lebih rendah kritis dan kritis atas, HC1 ditunjuk dan HC
2, masing-masing. Garis fluks magnetik mulai menembus ke dalam tubuh material pada HC 1,
dan dengan meningkatnya medan magnet diterapkan, penetrasi ini terus berlanjut; di HC 2,
penetrasi lapangan selesai. Untuk bidang antara HC1 dan HC 2, bahan yang ada dalam apa yang
disebut campuran keadaan-normal maupun daerah superkonduktor yang ada.
Tipe II superkonduktor lebih dipilih daripada tipe I untuk aplikasi yang paling praktis
berdasarkan suhu kritis yang lebih tinggi dan medan magnet kritis. Saat ini, tiga superkonduktor
yang paling sering digunakan adalah niobium-zirkonium
(Nb-Zr) dan niobium-titanium (Nb-Ti) paduan intermetalik dan niobium-timah
senyawa Nb3Sn. Tabel 20.7 daftar beberapa tipe I dan II superkonduktor, suhu kritis , dan
kepadatan fluks magnetik kritis
Fenomena superkonduktivitas memiliki banyak implikasi praktis yang penting. Magnet
superkonduktor mampu menghasilkan medan tinggi dengan konsumsi daya yang rendah saat ini
sedang bekerja di uji ilmiah dan peralatan penelitian. Selain itu, mereka juga digunakan untuk
pencitraan resonansi magnetik (MRI) di bidang medis sebagai alat diagnostik. Kelainan pada
jaringan tubuh dan organ dapat dideteksi berdasarkan produksi gambar penampang. Analisis
kimia dari jaringan tubuh juga dapat menggunakan spektroskopi resonansi magnetik (MRS).
Banyak aplikasi potensial lainnya juga ada dari bahan superkonduktor

43. Tabel 20.7 Suhu Kritis dan fluks magnetik yang Terpilih untuk Material superkonduktor
The kerapatan fluks
magnetik kritis (m0HC)
untuk elemen diukur
pada 0 K. Untuk paduan
dan senyawa, fluks
diambil sebagai m0HC2
(dalam teslas), diukur
pada 0 K. bSource:
Diadaptasi dengan ijin
dari Bahan di Low Suhu,
RP Reed dan AF Clark
(Editor), american Society
untuk Logam, Logam
Park, OH, 1983.

44. Beberapa daerah yang dieksplorasi termasuk (1) transmisi tenaga listrik melalui
superkonduktor kehilangan material daya akan sangat rendah, dan peralatan akan beroperasi
pada tingkat tegangan rendah; (2) magnet yang partikel akselerator energi tinggi; (3)
berpindah-kecepatan yang lebih tinggi dan transmisi sinyal untuk komputer; dan (4) kecepatan
tinggi magnetis levitated kereta api, dimana hasil levitasi magnetik dari tolakan lapangan.
Kepala jera untuk aplikasi luas dari bahan-bahan superkonduktor, tentu saja, kesulitan dalam
mencapai dan mempertahankan suhu yang sangat rendah. Mudah-mudahan, masalah ini akan
diatasi dengan pengembangan generasi baru superkonduktor dengan suhu kritis yang cukup
tinggi.

45. Azaroff, L. V. and J. J. Brophy, Electronic
Processes
in Materials, McGraw-Hill Book Company,
New York, 1963, Chapter 13. Reprinted by
CBLS Publishers, Marietta, OH, 1990.
Bozorth, R. M., Ferromagnetism, Wiley-IEEE
Press, New York/Piscataway, NJ, 1993.
Brockman, F. G., “Magnetic Ceramics—A Review
and Status Report,” American Ceramic Society
Bulletin, Vol. 47, No. 2, February 1968,
pp. 186–194.
Chen, C. W., Magnetism and Metallurgy of Soft
Magnetic Materials, Dover Publications, New
York, 1986.
Jiles, D., Introduction to Magnetism and
Magnetic
Materials, Nelson Thornes, Cheltenham, UK
1998.
Keffer, F., “The Magnetic Properties of
Materials,”
Scientific American, Vol. 217, No. 3,
September
1967, pp. 222–234.
Lee, E. W., Magnetism, An Introductory Survey
Dover Publications, New York, 1970.
Morrish, A. H., The Physical Principles of Magn
tism, Wiley-IEEE Press, New York/Piscataway
NJ, 2001.
REFERENCES