MAKALAH PENDAHULUAN FISIKA ZAT PADAT

PERROMAGNETIK DAN ANTI-PERROMAGNETIK

Disusun Oleh:

KELOMPOK II

Saut Dohot Siregar (071244210034)

Dion Putra Padang(071244210034)

Devi Riani Sihombing (071244210034)

Herbina Silaban (071244210034)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

UNIMED

2011

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas

segala berkat dan rahmat-Nya sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan

baik dan tepat waktu. Makalah ini dikembangkan dari berbagai sumber yang

merupakan bagian dari topik atau materi perkuliahan Pendahuluan Fisika Zat

Padat.

Makalah yang kami susun, dalam pembahasan materinya tentunya

menyangkut dengan topik permasalahan yaitu Perromagnetik dan Anti-

Perromagnetik. Hasil pengembangan materi makalah ini dikemas sedemikian

sesuai dengan standar kompetensi yang harus dicapai oleh mahasiswa dalam mata

kuliah Pendahuluan Fisika Zat Padat. Dosen menyampaikan tugas untuk

menyusun makalah ini adalah sebagai penunjang dan media pembelajaran

mahasiswa yakni sebagai bahan presentasi di depan kelas secara berkelompok.

Disamping itu, agar lebih kompeten dalam mengikuti mata kuliah Pendahuluan

Fisika Zat Padat dan dapat bersikap kritis serta terampil dalam menyampaikan

materi yang ditentukan kepada kelompok lain.

Selanjutnya, kami mengucapkan terima kasih kepada Dosen mata kuliah

Pendahuluan Fisika Zat Padat yang telah membina dan membimbing kami dalam

proses perkuliahan. Kami juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada rekan

mahasiswa Fisika prodi. Pendidikan Fisika B 2007, atas kerjasamanya yang baik

serta pertukaran informasinya tentang penyelesaian makalah ini.

Kami berharap semoga apa yang kami kemas dalam makalah ini dapat

bermanfaat terutama bagi kami sendiri serta rekan mahasiswa lainnya sehingga

memudahkan kami dalam proses perkuliahan. Makalah yang kami susun ini masih

jauh dari sempurna. Dengan kerendahan hati, kami mengharapkan kritik dan saran

yang konstruktif dari pembaca guna penyempurnaan penyusunan makalah untuk

selanjutnya.

Medan, Mei 2011

Penulis,

Kelompok II

BAB I

KEMAGNETAN

1. Bahan Magnetik dan Nonmagnetik

Berdasarkan kemagnetannya, bahan-bahan dibedakan menjadi sebagai berikut:

1. Bahan magnetik yang disebut juga ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat

ditarik oleh magnet dengan cukup kuat. Contoh: besi, nikel, baja, kobalt

dan berbagai logam campuran yang lain

2. Bahan nonmagnetik yaitu benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh

magnet, terdiri dari:

Paramagnetik, yaitu bahan yang hanya sedikit ditarik oleh magnet

kuat. Contoh : kayu, aluminium dan platina

Diamagnetik, yaitu bahan yang sedikit ditolak oleh magneti kuat.

Contoh : emas, bismuth, merkuri, timah, aluminium, serta stainless.

Bahan-bahan magnetik dapat digolongkan lagi menjadi magnet keras dan

magnet lunak. Bahan magnet keras adalah bahan yang sukar dijadikan magnet,

tetapi setelah menjadi magnet akan menyimpan kemagnetannya dalam waktu

yang lama. Contoh: baja, alkomak, dan kobalt. Bahan magnet lunak adalah bahan

yang mudah dijadikan magnet, namun tidak mampu menyimpan kemagnetannya

dalam waktu yang lama, misalnya besi.

2. Sifat Kemagnetan

Beberapa sifat kemagnetan yang dapat diamati:

1. Magnet memiliki dua buah kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Kutub utara selalu menunjuk ke arah utara Bumi, sedangkan kutub selatan

selalu menunjuk ke arah selatan Bumi.

2. Kutub-kutub senama (sejenis) akan tolak-menolak dan kutub-kutub yang

tidak senama (tidak sejenis) akan tarik-menarik.

3. Teori Kemagnetan

Menurut teori kemagnetan,

1. Sebuah bahan magnet tersusun dari sejumlah besar magnet-magnet kecil

yang dinamakan magnet elementer

2. Pada magnet, magnet elementer tersusun secara teratur, sedangkan pada

bahan nonmagnetik, magnet elementer tersusun secara acak;

3. Prinsip membuat magnet adalah menjadikan magnet elementer yang

tadinya tidak teratur menjadi teratur dan searah;

4. Pada bahan magnet lunak, magnet elementer mudah "diputar" sehingga

bahan-bahan tersebut mudah dijadikan magnet;

5. Pada bahan magnet keras, magnet elementer sukar "diputar" sehingga

bahan ini sukar dijadikan magnet;

6. Bila magnet permanen dipotong, masing-masing potongan akan tetap

mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan

BAB II

PERROMAGNETIK DAN ANTI-PERROMAGNETIK

1. DIAMAGNETIK

Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan

magnet ketika dikenai medan magnet. Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak.

Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan

pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat.

Pada tahun 1778 S. J. Bergman menjadi orang pertama yang berhasil

mengamati bahwa bismut dan antimoni ditolak oleh medan magnet. Namun

demikian, istilah "diamagnetik" diusulkan oleh Michael Faraday pada bulan

September 1845, ketika ia menyadari bahwa semua material di alam memiliki

sifat diamagnetik.

Sifat Diamagnetik Material

Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam

medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi

karena pasangan elektron, termasuk elektron inti di atom, selalu menghasilkan

peristiwa diamagnetik yang lemah. Namun demikian, kekuatan magnet material

diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material

feromagnetik ataupun paramagnetik. Material yang disebut diamagnetik

umumnya berupa benda yang disebut 'non-magnetik', termasuk di antaranya air,

kayu, senyawa organik seperti minyak bumi dan beberapa jenis plastik, serta

beberapa logam seperti tembaga, merkuri, emas dan bismut. Superkonduktor

adalah contoh diamagnetik sempurna.

Persamaan Langevin Diamagnetik

Pada elektromagnetik, ada dikenal dengan Hukum lenz : ”Saat fluks

magnetik pada rangkaian listrik berubah, arus imbas induksi akan muncul dalam

arah sedemikian rupa sehingga arah tersebut menentang perubahan yang

menghasilkannya”. Pada superkonduktor atau pada orbit elektron dalam atom,

arus induksi sepanjang medannya ada. Medan magnet arus induksi berlawanan

arah dengan medan magnet luar dan momen medan magnet yang dihubungkan

dengan arus adalah momen diamagnetik. Pada logam normal ada kontribusi

diamagnetik dari konduksi elektron dan diamagnetisnya tidak dirusak oleh

benturan elektron.

Perlakuan diamagnetik atom dan ion adalah dengan menggunakan

Teorema Larmor, yaitu : Dalam sebuah medan magnet, gerak elektron di sekitar

inti adalah sama dengan gerak tanpa medan magnet, kecuali untuk superposisi

dari sebuah presisi elektron dengan frekuensi sudut :

Bila arus listrik akibat gerak presisi dari Z buah elektron adalah ekivalen

dengan arus listrik (I). Dimana dalam satuan SI, arus adalah:

Momen magnet ( µ ) pada rangkaian tertutup adalah:

dimana luas loop yang berjari-jari ρ adalah πρ2. Sehingga persamaan momen

magnetiknya adalah:

Dimana

Untuk distribusi elektron yang simetris bola, x2 = y2 = z2 sehingga :

Dari persamaan di atas

Suseptibilitas per satuan volume untuk N = jumlah atom per satuan volume dan M

= jumlah momen dipol per volume adalah :

Bila diplot ke dalam grafik, hubungan antara (suseptibilitas) dengan suhu T,

akan diperoleh grafik sebagai berikut :

2. PARAMAGNETIK

Logam Paramagnetik adalah logam yang memiliki suseptibilitasnya

bernilai positif ( µ > 0 ).

Persamaan Langevin untukdiamagnetisme

Adapun klasifikasi logam paramagnetik berdasarkan spin elektronnya adalah:

1. Ferromagnetik

2. Anti Ferromagnetik

3. Ferrimagnetik

4. Canted Anti Ferromagnetik

5. Helical Spin

Sebuah ferrromagnetik memiliki momen magnetik yang spontan, meski

berada didaerah yang tidak terdapat medan magnetik. Temperatur Curie (TC)

adalah temperatur yang membedakan magnetisasi spontan, ini memisahkan

paramagnetik pada daerah T > TC dan ferromagnetik pada daerah T < TC.

Suseptibilitas paramagnetik ditentukan oleh hukum Curie X = C/T , dimana C

adalah konstanta Curie.

Suseptibilitas untuk bahan feromagnetik, adalah:

Keterangan:

c = Konstanta Curie

Tc = Suhu Curie; “suhu yang memisahkan antara Ferromagnetik dengan non

Ferromagnetik”.

Suseptibilitas memiliki kesingularan pada T = C. X, Pada temperatur ini

(dan dibawahnya) terdapat magnetisasi spontan, karena jika X infinit kita akan

dapatkan finit M untuk Ba sama dengan nol. Dari persamaan di atas, kita dapatkan

hukum Curie-Weiss.

KETERANGAN GRAFIK:

1. Sebuah bahan yang paramagnetik bisa berlaku sebagai ferromagnetik bila

suhunya diturunkan sampai dengan suhu tertentu “Suhu Curie”.

2. Suatu bahan yang paramagnetik bisa berlaku sebagai anti ferromagnetik

bila suhunya dinaikkan sampai dengan suhu tertentu “Suhu

Weiss”.

BAB III

KESIMPULAN

1. Berdasarkan kemagnetannya, bahan-bahan dibedakan menjadi sebagai

berikut:

a. Bahan magnetik yang disebut juga ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat

ditarik oleh magnet dengan cukup kuat. Contoh: besi, nikel, baja, kobalt

dan berbagai logam campuran yang lain.

b. Bahan nonmagnetik yaitu benda-benda yang tidak dapat ditarik oleh

magnet, terdiri dari:

- Paramagnetik, yaitu bahan yang hanya sedikit ditarik oleh magnet

kuat. Contoh : kayu, aluminium dan platina.

- Diamagnetik, yaitu bahan yang sedikit ditolak oleh magneti kuat.

Contoh : emas, bismuth, merkuri, timah, aluminium, serta stainless.

2. Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan

magnet ketika dikenai medan magnet. Sifat ini menyebabkan efek tolak

menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah,

dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang

kuat.

3. Adapun klasifikasi logam paramagnetik berdasarkan spin elektronnya adalah:

1. Ferromagnetik

2. Anti Ferromagnetik

3. Ferrimagnetik

4. Canted Anti Ferromagnetik

5. Helical Spin

4. - Sebuah bahan yang paramagnetik bisa berlaku sebagai ferromagnetik bila

suhunya diturunkan sampai dengan suhu tertentu “Suhu Curie”.

- Suatu bahan yang paramagnetik bisa berlaku sebagai anti ferromagnetik bila

suhunya dinaikkan sampai dengan suhu tertentu “Suhu Weiss”.