Teks tersebut memberikan penjelasan mengenai konsep-konsep magnetisme dan sifat magnetik bahan, termasuk: 1. Definisi momen magnetik, magnetisasi, dan medan magnet. 2. Perbandingan sifat diamagnetisme, paramagnetisme, dan ferromagnetisme. 3. Hubungan antara magnetisasi, kerentanan magnetik, permeabilitas magnetik, dan medan magnet di dalam bahan.

1. Satuan Magnetic moment (M)
Emu
m = AIn
A – area, I – kuat arus, n –vektor satuan
m
I
SI:
[m] = Am2
cgs:
[m] = emu
1 Am2 =103 emu

2. Interaktsi dengan medan magnetik
B
m = AIn
θ
m = pd
+p
d θ
-p
torsi:
τ = m B sinθ

3. Medan Magneti dari sebuah rangkaian
arus tertutup (dipol)
=AI
2µ0 m
Baksial =
4πz3
Berkurang karena jarak
pangkat tiga
z
m

4. Bumi sebagai magnet yang besar
MBumi ≈ 8∙1022 Am2
Medan magnet bumi
di permukaan:
≈ 5 ∙ 10-5 T (0.5 G)

5. Medan magnet di alam semesta
Permukaan matahari :
Bintik matahari :
Lintasan bumi:
~10-4 T (~10 G)
10-2 - 10-1 T (~102-103 G)
≈ 5∙10-9 T (~10-5 G)
Bintang Netron : ~108 T (~1012 G)
Magnetar: ~1011 T (~1015 G)
(medan terkuat)
Medan galaktik: ~10-10 - 10-9 T (~10-6 – 10-5 G)

6. MAGNETISASI DAN MEDAN MAGNET DI DALAM MATERIAL
Mengisi ruang kosong dengan materi…
Setepat-tepatnya pertimbangan membutuhkan pendekatan mekanika kuantum… Kita sederhanakan …
Mspin
Morbital
nukleus
Momen magnetik Orbital
Magneton Bohr :
µB = 9.274 ∙ 10-24 Am2
e-
Moment magnetik Spin
Momen atomic = momen
orbital + momen spin

7. MAGNETISASI DAN MEDAN MAGNET DI DALAM MATERIAL
Total momen magnetik dari volume V:
mi
mi
mi
mi
mtotal = ∑ mi
mi
mi
mi
mi
mi
i
mi
mi
mi
mi
mi
mi
mi mi
M = mtotal /V
mi
mi
volume = V
Magnetisasi – momen magnetik
per satuan volume
A m2
A
SI: [ M ] = m3 = m
cgs: emu / cm3
1 A m-1 =103 emu/cm3

8. MAGNETISASI DAN MEDAN MAGNET DI DALAM MATERIAL
Dalam sebuah bahan magnetik, induksi (B) memiliki dua sumber:
1. Medan magnetik H (sumber eksternal)
2. Kumpulan momen atomik internal, menyebabkan magnetisasi M
B = µo (H + M)
B = µo H – ruang kosong (M = 0)

9. Kerentanan Magnetik
Bila M dan H are sehahar dan materialnya isotropik:
M=κH
κ – kerentanan magnetik (tidak berdimensi dalam SI)
κ adalah ukuran kemudahan dimana material
dapat terpengaruh oleh magnet

10. Permeabilitas Magnetik
M=κH
B = µo(H + M) = µoH (1 + κ) = µoµH
µ = 1 + κ - permeabilitas magnetik
µ adalah ukuran kemampuan sebuah
bahan untuk menyampaikan sebuah fluks
magnetik

11. SATUAN MAGNETI DAN KONVERSI

12. Sifat magnetik pada bahan
Prisip pengecualian Pauli: setiap kemungkinan orbit elektron dapat
ditempati hingga dua elektron dengan spin berlawanan
me
e-
me
e-
∑ mspin = 0
me
e-
∑ mspin ≠ 0

13. Diamagnetisme
Magnetisasi berkembang dalam arah yang
berlawanan dengan medan magnet yang
diterapkan
M
H
H
M
κ<0
•Ada di semua bahan (tapi diamati ketika spin elektron dipasangkan)
• Diamagnetik κ (dan magnetisasi) reversibel
• Diamagnetik κ bergantung pada suhu

14. Contoh mineral diamagnetik
κ (SI)
Mineral
Kwarsa (SiO2)
- (13-17) · 10-6
Kalsit (CaCO3)
- (8-39) · 10-6
Grafit (C)
- (80-200) · 10-6
Halit (NaCl)
- (10-16) · 10-6
Sfalerit (ZnS)
- (0.77-19) · 10-6
Data dari Hunt et al (1995)

15. Paramagnetisme
keselarasan parsial momen magnetik permanen atom
oleh medan magnet
H = 0, M = 0
H > 0, M > 0
M
κ>0
H
H
Energi termal mendominasi
• Satu atau lebih spin elektron tidak berpasangan (total momen atomik tidak nol)
• Paramagnetik κ (dan magnetisasi) reversibel
•H yang sangat besar atau T yang sangat rendah dibutuhkan untuk
mennyelaraskan semua momen (saturasi)
• Paramagnetik κ bergantung pada suhu

16. Paramagnetisme: kebergantungan pada termperatur
κ
1/κ
C
κ=
T
κ-1 ~ (T – θ)
θ
T
κ=
C
T-θ
κ-1 ~ T
T
Hukum Curie-Weiss
θ –suhu paramagnetik Curie (mendekati 0 K untuk
kebanyakan paramagnetik padat)
Konstanta C adalah bahan khusus

17. Contoh mineral paramagnetik
Mineral
Olivine (Fe,Mg)2SiO4
κ (SI)
1.6 · 10-3
Montmorillonite (tanah liat) 0.34 ·10-3
Siderit (FeCO3)
1.3-11.0 · 10-3
Serpentinit
(Mg3Si2O5(OH)4)
3.1-75.0 · 10-3
Kromit (FeCr2O4)
3-120 · 10-3
Data dari Hunt et al (1995)

18. Ferromagnetisme
Momen magnetik atom selalu selaras (bahkan untuk H = 0)
karena interaksi pertukaran (efek mekanika kuantum)
Kondisi untuk ferromagnetisme:
H=0
1) Momentspin non-compensasi
2) Interaksi pertukara positif
(i.e. co-directed spins)
M≠ 0
Magnetisasi
spontan
Unsur-unsur ferromagnetik:
• Besi (Fe)
(κ = 3900000)
• Nikel (Ni)
• Kobalt (Co)
• Gadolinium (Gd)