Bab 4 Sifat Kemagnetan Batuan

  • View
    208

  • Download
    9

Embed Size (px)

Transcript

  • FISIKA BATUANFISIKA BATUANFISIKA BATUANFISIKA BATUAN

  • DEFINISI DAN SATUAN DEFINISI DAN SATUAN DEFINISI DAN SATUAN DEFINISI DAN SATUAN

    Medan magnet di tengah lingkaran

    Momen magnetik

    Magnetisasi

    Momen magnetik perunit massa

    Suseptibilitas magnetik

    Suseptibilitas massa

    Terdapat tiga vector magnetic:1. H Medan magnet2. M Magnetisasi3. B Induksi Magnet

  • Momen magnetik dan suseptibilitas

    Magnetisasi merupakan tingkat kemampuan untuk di se-arahkan momen-momen dipol magnetiknya oleh medan magnetik luar.

    Suatu bahan yang bersifat magnetik berada dalam pengaruh kuat medan magnet luar maka bahan tersebut akan termagnetisasi.Besaran dari magnetisasi ini sebanding dengan momen magnetik per volume.

    Magnetisasi yang dihasilkan sebanding dengan kuat medan yang mempengaruhinyayang bergantung pada nilai suseptibilitasmagnetic (k) medium tersebut.

  • Bahan magnetik

    Jika suatu batang magnet retak sehingga membentuk kutub baru, maka akan timbul medan magnet disekitarnya.

    Gas atau udara tidak dapat mangalami magnetisasi sehingga titak memiliki momen magnetik, dan jika pada bagian retak tersebut diberikan suatu medium dan terjadi magnetisasi, maka medium tersebut dapat dikatakan sebagai medium/ bahan magnetik pula.

  • Klasifikasi mediumKlasifikasi mediumBahan atau medium dapat diklasifikasikan ke dalam 5 jenis sesuai dengan respon magnetisasinya terhadap pengaruh kuat Medan magnet luar.

    Klasifikasi ini didasarkan atas spin elektron dari atom penyusun mediumtersebut, dimana elektron sebagai ion negatif yang menghasilkan momen momen magnetik.

    Prinsip utama dari kemagnetan suatu medium bergantung pada spinelektronnya. Jika elektron pada atom suatu medium berpasangan, maka elektron tersebut tidak akan menarik garis-garis gaya magnetik luar dan sebaliknya.

    Spin elektron inilah yang menentukan apakah suatu medium dapat dikatakan bersifat megnetik atau tidak.

  • DEFINISI DAN SATUAN DEFINISI DAN SATUAN DEFINISI DAN SATUAN DEFINISI DAN SATUAN

    Beberapa satuan magnet :

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK

    Asal dari magnetisme adalah perputaran (spin) dan pengorbitan dari elektron danbagaimana elektron-elektron tersebut berinteraksi dengan elektron lainnya

    Tiap bahan memberikan respon yang berbeda terhadap medan magnet yang melewatinya

    Pada umumnya semua bahan bersifat magnetik, hanya saja beberapa bahan lebihmagnetik dibandingkan bahan lainnya

    Perbedaan antar bahan adalah terletak pada interaksi antara momen magnetik atom-atomnya. Beberapa bahan memiliki interaksi yang sangat kuat sebagian lagi sangat lemah

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK Kelompok Bahan Magnetik

  • Klasifikasi unsur atas sifat magnetiknya

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK DIAMAGNETIKDiamagnetik: yaitu bahan yang kulit elektronnya lengkap dan terisi olehelektron yang berpasangan

    Tidak memiliki momen magnetiksuseptibilitas < -10-5 SI

    Susep 10-8 m3kg-1

    Jika dipengaruhi oleh kuat medan luar, putaran elektron ini akan menghasilkan arah momen magnetik yang berlawanan dengan arah kuat medan luar sehingga akan menghasilkan resultan yang berarah negatif

    Contoh:

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK PARAMAGNETIK

    Paramagnetik: yaitu bahan yang jumlah elektron pada kulit atomnya tidaklengkap (sebagin ada elektron yang tidak berpasangan) Memiliki momen magnetikSuseptibilitas 10-3 - 10-6 SI

    Susep 10-8 m3kg-1

    Hukum Curie

    Tanpa pengaruh kuat medan luar, momen magnetik memiliki arah orientasi yang acak Jika ada pengaruh dari kuat medan luar, maka momen momen magnetik akan mensejajarkan diri searah dengan medan tersebut. Tetapi megnetisasi yang dihasilkan sangat kecil terhadap kuat medan magnetnya sehingga harga suseptibilitasnya kecil walaupun positif.

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK FERROMAGNETIKMemiliki momen magnetikAda interaksi antar atomDua karakteristik dari bahan ferromagnetik adalah:

    Magnetisasi spontan; danTingkat kemagnetan yang bergantung pada suhu.

    Magnetisasi spontan adalah total magnetisasi yang terdapatdidalam elemen volume seragam meskipun jika tidak adamedan magnet luar. Momen magnetik timbul dari putaran elektron yang barinteraksi kuat dengan elektron disekitarnya secara exchange coupling sehingga terjadi penyearahan momen magnetik dalam atomnya dengan arah yang sama ,bahkan tanpa adanya pengaruh medan magnet luar. Sehingga jika dipengaruhi oleh medan magnet luar, akan termagnetisasi dengan kuat.

    Medium ini memilki struktur elektron yang hampirsama dengan medium ferromagnetik, tetapi memiliki dua arah momen magnetik yang berlawanan dengan besar yang sama. Ketika ada pengaruh dari kuat medan luar, maka momen momen ini akan saling meniadakan. Momen yang saling berlawanan ini disebut momen paralel dan anti paralel.

    Antiferromagnetik

  • Bahan Ferrimagnetik

    Medium ini juga hampir sama dengan medium ferromagnetik tetapi sebagian ada yg berbeda arah momen magnetiknya

    Tanpa adanya pengaruh kuat medan luar, arah momen magnetik paralel dan saling berlawanan, tetapi berbeda dengan antiferromagnetik, momen paralelnya lebih besar dibandingkan momen anti paralelnya.

    Medium ferro-, anti ferro, dan ferrimagnetik dipengaruhi oleh suhu, dimana jika medium ini dipanaskan sampai pada suhu terntentu maka medium ini akan berubah menjadi medium paramagnetik. Batasan tersebut dinamakan suhu curie .

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK

    Magnetisasi saturasiMagnetisasi saturasi (Msat)adalah magnetisasi maksimum dari momen magnetikyang dapat dicapai pada medan magnetic saturasinya (Hsat), setelah medan initidak ada peningkatan magnetisasi

    Induksi magnetik (B) adalah jumlahan antara medan yang diakibatkan oleh kuat medan magnetik luar (H) dan efek magnetisasi (M)

    Untuk medium ferro- dan ferrimagnetik ,momen magnetic adalah jumlahan dari induksi magnetisai (Mi) dan remannent magnetisasi (Mr). Rasio dari remanent magnetisasi terhadap induksi magnetisasi dinamakan Koenigsberger Q-ratio

  • Kurva HisterisisKurva Histerisis

    Kurva histeresis dapat menunjukkan adanya pengaruh magnetic histories pada mediumferromagnetik, dengan mengubah kuat medan luar dan mengamati induksi magnetik yang muncul.Ketika kuat medan magnetmenjadi nol, ternyata induksi magnetnya tidak serta merta menjadi nol.

    Agar induksi magnetisasi menjadi nol, maka diperlukan medan magnet yang berlawanan arah.

  • Kurva Histerisis1. Sampel dengan momen magnet

    acak disearahkan dengan medan magnet luar H.

    2. Momen dipole searah magnetisasinya menguat sesuaidengan besar H, pada medanmagnetisasi mulai jenuh akankonstan.

    3. Medan magnet luar dilepas(H=0), maka momen dipole kembali acak dengan masih punya magnetisasi remanen.

    4. Bila diberi H negatif, momen dipole diserahkan kembali pada arah negatif sampai jenuh.

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK

    Magnetisasi batang besi pada solenoida berarus

    a-b : magnetisasi awal, saturasi pada bb-c : demagnetisasi, M 0 di I = 0c-d : arah arus dibalikd-e : saturasi pada arah yang berlawananPada c dan f magnetisasinya permanent, I=0

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK

    Parameter histerisis yang beragam bukan semata mata merupakan sifat/ciriintrinsic dari suatu bahan tapi juga bergantung atas ukuran butir(partikel), kondisidomain, stress, dan suhu.

    Parameter histerisisbergantung dari ukuranbutir, maka kurvatersebut menjadi pentingdalam mengukur ukuranbutir dari sample alam.

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK DOMAIN MAGNETIK

    Bahan ferro-, antiferro- danferrimagnetik memiliki magnetisasispontan Sifat kemagnetan ini dapat ditunjukkan dengan adanya elemenvolume magnetic yang disebutDomain Magnetic

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK ANISOTROPI MAGNETIKAnisotropi magnetik adalah kebergantungan sifat magnetic oleh arah dari magnetisasi

    Anisotropi digolongkan menjadi beberapa tipe yaitu:

    Tipe Dipengaruhi olehMagnetokristalin strukturBentuk bentuk butirTekanan (Stress) tekanan yang diberikan

    Anisotropi magnetic sangat mempengaruhi bentuk dari kurva histerisis dan control dari remanensi dan koersivitas

    Anisotropi Magnetokristalin

    Adalah sifat intrinsic dari bahanferrimagnetik yang tidakterpengaruh oleh bentuk danukuran dari butir magnetic Hal ini dapat mudah dilihat dengan melakukan pengukuran magne-tisasi pada arah yang berbeda pada sebuah kristal magnet

  • BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK BAHAN MAGNETIK

    Anisotrophy karena TekananYaitu perubahan magnetisasi yang timbul akibat berubahnya tekanan Suseptibilitas akan berkurang dengan bertambahnya tekanan padaarah yang sama dengan medan magnet yang diberikan

    Sebaliknya akan bertambah dengan bertambahnya tekanan padaarah yang berlawanan dengan arah medan magnetnya

    Anisotropi BentukTipe anisotropi karena bentuk butiran, bagian bentuk butir yang tajam akan memiliki magnetisasi dan menghasilkan kutub kutub magnet di permukaannya

    Ujung ujung butir akan menghasilkankutub magnet yang menghasilkanmedan magnet yang berlawanan arahdengan arah magnetisasinya

  • SIFAT KEMAGNETAN BATUAN SIFAT KEMAGNETAN BATUAN SIFAT KEMAGNETAN BATUAN SIFAT KEMAGNETAN BATUAN

  • SIFAT KEMAGNETAN BATUAN SIFAT KEMAGNETAN BATUAN SIFAT KEMAGNETAN BATUAN SIFAT KEMAGNETAN BATUAN

    Sifat Kemagnetan dari Mineral

    Mineral juga dapat diklasifikasikan sebagai: Mi