Pengertian Feromagnetik

Feromagnetik adalah bahan yang sangat kuat yang menarik gaya magnetik.Contoh
bahan feromagnetik adalah besi, nikel, gadolinium dan kobalt. Jika kemudian
digunakan magnetik tersebut walaupun medan luar dihilangkan, tetapi sifat
kemagnetan bahan tetap masih ada. Sifat kemagnetan bahan feromagnetik bisa hilang
jika di pukul-pukul maupun dipanaskan.

Magnet pertama kali ditemukan di suatu daerah bernama

Magnesia. Magnet adalah batu bermuatan yang memiliki sifat dapat
menarik benda yang mengandung partikel besi (Fe2O4). Gaya
yang menarik dan menyebabkan partikel besi tersebut menempel
dinamakan gaya magnetik. Contoh jenis-jenis bentuk magnet
adalah : Magnet batang, Magnet U, Magnet jarum, magnet keeping,
magnet ladam, dan magnet silinder.

Selain magnet batang, terdapat macam bentuk magnet lainnya.

1. Kutub Magnet
Magnet pasti mempunyai 2 kutub, yaitu kutub Utara dan kutub
Selatan. Sementara itu, jika sebuah magnet dipotong, maka setiap
potongan tersebut akan tetap memiliki dua kutub dan menjadi
sebuah magnet yang baru.

Magnet terdiri dari dua kutub, yaitu kutub selatan dan kutub utara.
a) Dua kutub magnet yang sejenis bila didekatkan akan saling
tolak menolak.

b) Dua kutub magnet yang berlawanan jenis bila didekatkan

akan saling tarik-menarik.

2. Sifat Bahan Magnetik

Magnet hanya menarik bahan yang mempunyai kandungan partikel
besi. Ada 3 jenis sifat bahan logam dilihat dari sifat kemagnetannya
:

a) Feromagnetik : adalah bahan Bahan ferromagnetic

merupakan bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat. Bahan
feromagnetik contohnya besi, baja, nikel, dan kobalt. Selain dapat
ditarik magnet dengan kuat, bahan feromagnetik dapat dibuat
menjadi magnet.

b) Paramagnetik : Bahan paramagnetik adalah bahan yang

dapat ditarik oleh magnet, tetapi tarikannya sangat lemah. Bahan
yang tergolong paramagnetik adalah aluminium, tembaga, kaca,
dan kayu.

c) Diamagnetik : Bahan diamagnetik adalah bahan yang

apabila didekatkan dengan magnet, maka magnet akan
menolaknya (menjauhinya). Logam mineral yang tergolong bahan
diamagnetik di antaranya emas dan timah hitam.

Magnet terdiri dari 2 jenis, yaitu magnet sementara dan magnet

permanen. Magnet sementara yaitu magnet yang hanya memiliki
sifat-sifat magnetic dalam jangka waktu tertentu sebelum sifat
kemagnetannya hilang atau dapat dengan sengaja dihilangkan.
Sedangkan magnet permanen adalah magnet yang memiliki sifat
kemagnetan dengan jangka waktu yang lama dan sulit untuk
dihilangkan sifat kemagnetannya.

3. Membuat Magnet

Magnet terdiri dari magnet alami dan magnet buatan. Magnet alami
yaitu berupa batuan magnet yang dapat menarik benda logam yang
mempunyai kandungan partikel besi. Sedangkan magnet buatan
adalah benda logam yang mempunyai kandungan partikel besi
yang dijadikan magnet dengan berbagai cara. Ada 3 cara
pembuatan magnet yang dikenal sampai saat ini, yaitu :

a) Menggosok

Membuat magnet dengan cara menggosokkan magnet kepada

logam.
Cara membuat magnet dengan menggosok magnet dapat
dilakukan dengan menggosokkan bahan itu ke magnet dalam satu
arah. Kutub magnet yang dihasilkan bahan akan berlawanan arah
dengan kutub magnet yang digunakan untuk menggosok.

b) Induksi Magnet

Membuat magnet dengan cara menginduksi magnet dengan logam.

Membuat magnet dengan cara induksi dapat dilakukan dengan
menempelkan atau mendekatkan logam yang mengandung partikel
besi pada magnet yang ada.

c) Arus Listrik

Membuat magnet sementara dengan mengalirkan arus listrik pada

logam.
Cara membuat magnet dengan menggunakan arus listrik ini dapat
dilakukan dengan melilitkan kawat tembaga pada logam yang
mengandung partikel besi, kemudian masing-masing ujung kawat
tembaga tersebut dihubungkan pada kutub positif dan kutub
negative baterai.
 BAHAN-BAHAN MAGNETIK

A. Parameter dan Satuan (Units) dalam kemagnetan

Dalam kemagnetan sering dipakai parameter fluks magnet atau magnetic flux (), kuat medan
magnet atau flux density (B), induksi kemagnetan (H) dan permeabilitas ().

Untuk mengenal satuan-satuan dengan diperhatikan ringkasan-ringkasan sebagai berikut;

Tabel 1 Parameter dan Rumus Kemagnetan

Fluks adalah banyaknya garis gaya, sedangkan kuat medan adalah banyaknya gaya per satuan
luas. Pada lilitan berarus juga dikenal parameter Magneto Motive Force dengan symbol F
dengan satuan Ampere Lilit (A lilit). Selain F juga dkenal Magnetising Force atau kuat medan
magnet dengan symbol H yang satuannya A lilit/meter.

adalah permeabilitas bahan yang merupakan hasil perkalian permeabilitas absolut (o)
dengan permeabilitas relative (r). Besarnya o = 4.10-7 H/m.
Nilai yang diekspresikan (r-1) disebut magnetisasi per unit dari intetitas medan magnet yang
disebut susceptibilitas magnetisasi. Karena r tidak bersatuan, maka demikian pula dengan r-
1
. Besanya untuk bahan ferromagnetic tidak constant. Jika arus dialirkan melalui kumparan
dengan inti kumparan yang terus bertambah secara bertahap dimulai dari nol maka medan
magnet dan kerapatan fluks akan bertambah. Pertambahan keduanya adalah sepanjang garis
OP. Pada gambar terlihat bahwa kurva OP mula-mula naik dengan tajam, kemudian setelah
mencapai tahapan tertent kurvanya jadi mendatar. Hal ini setelah mencapai tahapan
kejenuhan (saturasi). Hasil nilai B dengan H adalah harga yang besarnya tidak constant.
 Gb.1 Jerat Histerisis Bahan Ferro

Pada gambar 2 setelah titik 6P dicapai, kemudian arus diturunkan secara bertahap, maka
diperoleh kurva PQ, yaitu pada saat arus sama dengan nol, masih terdapat sisa kemagnetan
(Br). Kemudian arah arus dibalik dengan cara sebelumnya. Besar H akan bertambah sehingga B
menjadi nol dititik R, diperoleh Hc disebut Daya Koersip. Selanjutnya prosedur seperti diatas
diulang, didapat tertutup PQRSCTP yang disebut kurva Histerisis magnetic yang dimagnetisasi.
Kalau inti tersebut diberi arus bolak-balik maka akan menimbulkan Eddy Current yang sering
disebut arus pusar atau arus facoult.

B. Pengaruh Permeabilitas Bahan

Berdasarkan permeabilitas, bahan dapat digolongkan menjadi 5, yaitu diamagnetic,

paramagnetic, ferromagnetic, anti ferromagnetic dan ferrimagnetik (ferrit). Bahan
diamagnetic adalah bahan yang sukar menghantarkan garis gaya magnetic (ggm),
permeabilitasnya sedikit lebih kecil dari 1 dan tidak mempunyao dwikutub yang permanen.
Yang termasuk bahan diamagnetic antara lain Bi, Cu, Au, Al2O3 dan Ni SO4. Bahan paramagnetic
adalah bahan yang dapat menyalurkan ggm tetpai tidak dwikutubnyatidak beraturan. Contoh
bahan paramagnetic Al, Pb, Fe2 SO4, FeSO4, Mo, W, Ta, Pt dan Ag. Bahan ferromagnetic adalah
bahan yang mudah menyalurkan ggm, pemeabilitasnya jauh lebih besar dari 1. Contohnya
adalah Fe, Co, Ni, Gd dan Dy.
Teori anti ferromagnetic dikembangkan oleh Neel, seorang ilmuwan Prancis. Bahan anti
ferromagnetic mempunyai suspensibilitas positif yang kecil pada segala suhu tetapi perubahan
suspensibilitas karena suhu adalah keadaan yang sangat khusus. Susunan dwikutubnya sejajar
tetapi berlawanan arah. Bahan anti ferromagnetic antara lain; MnO2, MnO, FeO dan CoO.
Resistivitas bahan ferromagnetic adalah sangat rendah. Hal ini yang menyebabkan pemakaian
ferromagnetic terbatas pada frekuensi rendah. Sedangkan bahan ferrimagnetik resistivtasnya
jauh lebih tinggi dibandingkan bahan ferromagnetic. Karena itu ferrimagnetik layak digunakan
pada peralatan yang menggunakan frekuensi tinggi, disamping arus eddy yang terjadi padanya
rendah. Rumus bahan ferrimagnetik adalah Mo, Fe2O3 (M adalah logam bervalensi 2 yaitu Mn,
Mg, Ni,Cu, Co, Zn, Cd). Contoh: ferrit, seng, nikel.
 Gb. 2 Susunan Dwikutub bahan-bahan Magnetik

Istilah bahan magnetic untuk umum yang digunakan hanyalah bahan ferromagnetic. Bahan-
bahan ferromagnetic dapat dikategorikan menjadi 2 yaitu;

1. Bahan yang mudah dijadikan magnet yang lazim disebut bahan magnetic lunak. Bahan ini banyak
digunakan untuk inti transformator, inti motor atau generator, relai, peralatan sonar atau radar.
2. Bahan ferromagnetic yang sulit dijadikan magnet tetapi setelah menjadi magnet tidak mudah
kembali semula, disebut bahan magnet keras. Bahan ini digunkan untuk pabrikasi magnet
permanen.
Sifat-sifat bahan magnetik mirip dengan sifat-sifat bahan dielektrik. Momen atom dan moleku-
molekul yang menyebabkan adanya dwikutub yang sama dengan momen dwikutub pada bahan
dielektrik. Magnetisasi pada bahan magnet seperti halnya polarisasi pada bahan dielektrik.

C. Baja Listrik

Untuk mengubah bahan magnetic lunak menjadi baja listrik, agar rugi histerisis arus pusarnya
turun, adalah dengan menambahkan silicon ke dalam komposisinya. Cara ini akan mengurangi
rugi histerisis dengan tajam karena penambahan silicon mengakibatkan pertambahan
resistivitas. Paduan baja dengan tambahan silicon sekarang ini merupakan bahan yang sangat
penting untuk bahan magnetic lunak pada teknik listrik. Namun perlu diingat bahwa
penambahan silicon akan menyebabkan bahan menjadi rapuh. Tabel dibawah ini memberikan
data campuran silicon pada baja sehubungan dengan resistivitas dan masa jenisnya.

Kandungan Si (%)
Resistivitas ohm-mm2/m Massa Jenis g/cm3

0,8 1,8 1,25 7,8

1,8 2,8 0,4 7,75

2,8 4,0 0,5 7,65

4,0 4,8 0,57 7,55

 Tabel 2 Pengaruh Campuran Si terhadap Resistivitas dan Massa Jenis Baja

Laminasi untuk transformator umumnya mengandung Si sekitar 4%, sedangkan untuk jangkar
motor listrik mengandung Si nya 1-2%. Namun hal ini dapat berubah-ubah berdasarkan sandart
masing-masing Negara penghasil mesin-mesin tersebut.

Ketebalan laminasi baja transformator untuk inti peralatan listrik adalah 0,1 hingga 1 mm dan
yang bias dipasarkan adalah 0,35 mm dan 0,5 mm dalam bentuk lembaran 2 x 1 m, 1,5 x
0,75m. Kurva magnetisasi baja transformator ditunjukkan pada gambar 3.

Gb. 3 Kurva B-H pada baja

Baja jenis listrik lainnya adalah baja listrik dengan proses dingin. Kemampuan baja listrik
sangat tinggi terutama jika fluks magnetnya searah dengan panjang laminasi. Karena kristal
baja ini dibuat searah dengan proses pendingin dan aniling pada ruang yang diisi hydrogen.
Baja ini digunakan pada pembuatan inti transformator dengan lilitan jenis ribbon (misalnya;
transformator arus). Baja ini memungkinkan untuk mengurangi berat dan dimensi
transformator 20-25% dan untuk transformator radio lakukan tersebut dapat mencapai 40%.

D. Bahan Magnet Lain

Bahan magnetic yang banyak digunakan adalah paduan besi nikel. Tabel 3 menunujukkan
hubungan antara permeabilitas dengan komposisi antara besi dan nikel. Paduan yang terdiri
dari bsi nikel dengan tambahan molybdenum, chromium atau tembaga, disebut permalloy.

No % Fe (Besi) % Ni (Nikel) i

1 100 0 500

2 80 20 0

3 60 40 2
 4 40 60 3

5 20 80 150

6 0 100 100

Tabel 3 Hubungan antara permeabilitas dengan komposisi antara besi dan nikel

Permalloy dapat dibedakan berdasarkan kandungan nikelnya, yaitu nikel rendah, yaitu
permalloy yang mengandung nikel 40 sampai 50%. Permalloy yang mengandung nikel 72 hingga
80% disebut permalloy tinggi. Permeabilitas permalloy berbanding terbalik dengan frekuensi.

Permalloy yang mengandung Nikel sangat tinggi akan mempunyai permeabilitas yang tinggi
(hingga 800.000) setelah diadakan treatmen termal. Daya koersip rendah, yaitu antara 0,32
hingga 0,4 mikron. Permalloy sensitive terhadap benturan tekanan mempengaruhi sifat
kemagnetan.

Alsifer adalah bahan magnetic yang lebih murah dibanding permalloy, komposisinya 9,5% Si,
5,6% Al, 84,9% Fe. Permeabilitasnya berkisar antara 10.000 hingga 35.000, daya koersip 1,59
amper lilit/m dan resistivitas 0, 81 mm2/m. Alsifer sudah dijadikan bubuk dengan cara
menumbuknya untuk kemudian dibuat bahan magnetodielektrics pada kapasitor.
Camolloy termasuk bahan magnetic lunak yang komposisinya adalah 66,5% Ni, 30% Cu, 3,5% Fe.
Sifat yang menarik adalah Curienya relative rendah. Bahan akan kehilangan sifat ferromagnet
pada suhu 1000 C (titik Curie untuk Fe adalah 7680 C).
Gejala magnetostriksi adalah berubahnya ukuran bahan apabila bahan terleteak pada medan
magnet. Gejala ini dialami antara lain oleh Ni murni, beberapa paduan antara Fe dengan
Crom, Cobalt dan Aluminium. Gejala ini digunakan pada osilator frekuensi audio pada
frekuensi suara dan ultrasonic. Bahan yang termasuk jenis dielekterikmagnet digunakan untuk
inti pada peralatan-peralatan rangkaian magnetic yang bekerja pada frekuensi yang sangat
tinggi dengan kerugian arus pusar yang rendah. Bahan ini misalnya dibuat dari bubuk carbonyl
iron, alsiter, dan permalloy.

Bahan-bahan yang mempunyai jerat histerisis persegi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4
digunakan pada komposisi sebagai perangkat memori atau komponen operasi logic, sebagi alat
switching dan penyimpan informasi

Gb.4 Jerat Histerisis Jerat

E. Bahan Magnet Permanen

Magnet permanen digunakan pada instrumen penginderaan, relay, mesin-mesin listrik yang
kecil dan banyak lagi. Baja karbon yaitu baja dengan komposisi karbon 0,4 hingga 1,7%,
merupakan bahan dasar pembuatan magnet pemanen. Walaupun bahan ini tergolong murah
harganya tetapi kualitas kemagnetannya tidak terlalu tinggi. Kemagnetan bahan ini relative
lebih mudah untuk hilang terutama oleh pukulan atau vabrikasi. Untuk menaikkan mutu
kemagnetannya, maka baja karbon ditambah wolfram, kromium atau kobal.

Magnet yang dibuat dari karbon murni, wolfram, kromium, dan baja kobal harus dikeraskan
didalam air atau didalam minyak mineral sebelum dimagnetisasi. Bahan paduan alni terdiri dari
aluminium, nikel dan besi. Jika bahan tersebut ditambah lagi dengan silicon, maka paduan
tersebut disebut dengan alnisi. Sedangkan alnico adalah bahan paduan dengan aluminium,
nikel dan kobal. Bahan-bahan tersebut mempunyai kemagnetan yang tinggi dan lebih murah
dibanding baja kobal berkualitas tinggi.

Vectolit adalah bahan paduan yang terdiri dari besi, kobal oksida dan barium. Bahan ini juga
disebut barium ferrit dan di pasaran sering disebut dengan arnox, indox ata ferroba, dari
bubuk bahan yang akan dipadukan pada suhu yang tinggi. Penggunaannya antara lain untuk
magnet pada pengeras suara, perangkat penggandeng magnetic. Beberapa sifat kemagnetan
dari bahan magnet permanen paduan terlihat pada tabel dibawah ini;

Komposisi
Hc Br
(sisanya
Klasifikasi % Fe) A lilit / m Wb / m2

No 1 2 3 4

Baja murni untuk 6,32

1 listrik 0, 01% C 31,6 2,1 2,15

2 3,5%
2 Besi tuang C 126,4 > 1,5

Dinamo dan
3 Transformator

a. Baja trafo I 0,7% Si 158 2,1

b. Baja trafo II 1% Si 252,8 2

 1,72%
c. Baja trafo III 2,7% Si 63,2 79 1,95

3,4% 23,7
d. Baja trafo IV 4,3% Si 47,4 1,9

Bahan yang
4 mengandung Ni

Permenorm 3601 Kl 3,6% Si 7,9 1,3

99% Ni ;
Nikel murni 0,2% Cu 1,2 0,6

Hyperm 50% Ni 4,74 1,9 1,5

76% Ni ;
Memetal (II) 5% Mo 1,2 0,8

79% Ni ;
5% Mo ;

Supermalloy 0, 5 % Mn 0,47 0,78

F. Baja untuk Keperluan Magnet

Baja untuk keperluan magnet dijumapai pada pelat-pelat baja dynamo. Magnet-magnet arus
bolak-balik, inti transformator, jangkar dari mesin DC, stator motor arus AC dibuat dari pelat-
pelat baja dynamo. Arus pusar akan timbul pada inti pejal dan menimbulkan panas yang tinggi.
Oleh karena itu inti dibuat dari inti yang berlapis-lapis dari baja dynamo atau kaleng
transformator atau kaleng jangkar. Bahan ini adalah ikatan special dari baja, zat arang,
silisum, mangaan dan fosfor; dan dalam perdagangan sering disebut dengan Stalloy.
Lempengan-lempengan baja yang sangat mudah dijadikan magnet dan mempunyai magnet
tinggal yang sangat sedikit. Penambahan Si mempertinggi tahanan listrik sehingga akan
memperkecil arus pusar. Kadar Si tidak boleh lebih dari 2,5%. Pelat-pelat trafo dengan kadar Si
yang tinggi tidak ditembus, tetapi hanya digunting. Antara pelat-pelat tersebut ditempelkan
kertas atau diberi lapisan lak tipis.

Untuk inti magnet arus searah dapat dipakai inti dan jangkat yang pejal. Untuk itu dapat
dipakai baja lunak, baja lunak, baja yang mudah sekali dijadikan magnet setelah mengalami
proses pemanasan sampai pijar dan stelah itu didinginkan perlahan-lahan.

G. Baja Magnet

Baja magnet harus dibuat keras sekali, sehingga kemagnetannya tinggal lama. Untk keperluan
ini dahulu orang hanya memakai baja wolfram. Kemudian dari baja yang dipadu dengan kobalt
didapatkan magnet yang lebih kuat dari pada baja wolfram. Magnet baja kobalt mula-mula
dipakai untuk pengeras suara elektrodinamis. Sekarang telah didapatkan magnet yang lebih
kuat dari paduan-paduan baja, aluminium dan nikel. Baja kobalt aluminium nikel disebut
alnico. Suatu than kobalt dan aluminium (Ticonical) merupakan paduan yang lebih unggul
untuk magnet permanen.
Pengertian Magnet
Dalam kehidupan sehari-hari,seringkali kita menemukan benda yang disebut dengan
magnet, baik dalam piranti elektronika maupun barang-barang rumah tangga lainnya. Hal ini
dikarenakan kerja alat-alat tersebut sangat bergantung pada keberadaan magnet.
Magnet adalah suatu benda atau bahan yang dapat menghasilkan atau menimbulkan garis-
garis gaya magnet, sehingga dapat menarik besi, baja, atau benda-benda lainnya. Ditinjau dari
proses pembuatan atau, maka magnet dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu magnet alam dan
magnet buatan.

A. Magnet alam
Magnet alam terdapat di dalam tanah yang berupa bijih besi magnet dalam bentuk besi
oksida. Pertama kali ditemukan di Magnesia dan dipergunakan pertama kali oleh bangsa China.
Anggapan atau perkiraan bahwa bumi adalah sebuah magnet besar, dengan kutub-kutub
magnet dan sebuah khatulistiwa magnet (magnet equator ), mula-mula dibuat oleh Sir William
Gilbert (1544-1603), seorang tabib Ratu Elizabeth I. Gilbert membuat terella (bumi kecil) berbentuk
bola yang kecil dari batu magnet yang terdapat di alam (secara harfiah batu utama atau kompas)
dan menelusuri garis-garis kemagnetannya. Pada jaman navigasi (pelayaran) dan eksplorasi tersebut
ada keinginan untuk menyelidiki kompas dan kemagnetan bumi.

Penelitian selanjutnya dilakukan oleh Hans Christian Oersted (1771-1851), Karl Fredrick
Gause (1777-1855), dan James Clerk Maxwell (1831-1879).

B. Magnet buatan
Magnet buatan (artificial magnet) dapat dibuat dari bahan-bahan feromagnetik seperti
Kobalt, paduan baja dengan nikel, dll. Sedangkan cara pembuatannya adalah:

1. Dengan cara menggosok; Caranya adalah menggosok-gosokan magnet pada bahan yang
akan dijadikan magnet dengan arah yang sama (tidak boleh bolak-balik) sampai menjadi
magnet.
2. Menggunakan arus listrik; Caranya adalah melilitkan kawat yang dialiri arus listrik searah
pada bahan yang akan dijadikan magnet. Dalam hal ini kuat medan magnet yang terjadi akan
ditentukan oleh banyaknya lilitan dan kuat arus yang mengalir.

II. Bahan-bahan Magnet

Kemagnetan suatu bahan ditentukan oleh spin elektron dan gerak elektron mengelilingi inti.
Spin elektron membentuk momen magnetik yang merupakan magnet-magnet kecil. Spin elektron
tersebut berpasangan dan tidak menimbulkan sifat kemagnetan, karena arah spinnya berlawanan
sehingga saling meniadakan. Spin elektron yang tidak berpasangan bersifat sebagai magnet kecil.
Sebuah magnet merupakan gabungan dari spin elektron (magnet-magnet kecil) yang arah spin
(utara-selatan)-nya sama.
Bahan-bahan yang didekatkan dengan magnet memiliki respon yang berbeda. Ada bahan
yang ditarik oleh magnet dengan sangat kuat dan ada yang lemah, dan ada yang ditolak.
Berdasarkan respon bahan terhadap suatu gaya magnet, maka kita kelompokkan menjadi 3 jenis,
yaitu bahan feromagnetik, bahan paramagnetik, dan bahan diamagnetik.

A. Bahan Feromagnetik
Bahan yang mudah sekali ditarik oleh magnet seperti besi, nikel, kobalt, dan baja disebut
bahan feromagnetik. Bila berada dalam medan magnetik, bahan ini akan menarik banyak sekali
garis-garis gaya medan magnetik luar.
Sekelompok spin elektron yang bertetangga dan searah membentuk daerah khusus yang
dinamakan domain magnet. Sekeping bahan feromagnetik mengandung banyak domain yang arah
momen magnetnya acak, sehingga tidak bersifat sebagai magnet. Akan tetapi, apabila medan
magnetik luar diterapkan, domain magnet dapat berotasi sehingga seluruhnya menunjuk dalam arah
yang sama dan bahan menjadi magnet. Jika medan magnet luar dihilangkan, sebagian domain
magnet kembali menunjukkan arah yang acak.
Bahan feromagnetik keras, sisa magnetiknya sangat kuat karena hanya sedikit domain yang
kembali ke arah yang acak. Bahan ini digunakan untuk membuat magnet permanen. Bahan
feromagnetik lunak, sisa magnetiknya sangat lemah karena hampir seluruh domain kembali kearah
yang acak. Bahan ini sering digunakan sebagai Head VCR dan disk drive komputer. Pita kaset dan
disket sendiri merupakan bahan feromagnetik keras agar dapat menyimpan data lebih lama. Bahan
feromagnetik memiliki permeabilitas yang jauh lebih besar daripada permeabilitas vakum (
).

Contoh bahan-bahan feromagnetik dalam perdagangan.

Bahan Sifat Penggunaan
Besi murni dengan kadar- Titik-jenuhnya sangat tinggi - Kutub-kutub dari mesin
99,83% Fe - Mempunyai lengkung arus searah
histerisis yang baik - Rele jatuh lambat

Baja yang mempunyai - Permeabilitas tinggi - Selenoida arus searah

kadar karbon rendah - Kerugian histerisis rendah - Rem magnet
apabila dibandingkan dengan - Kopling magnet pada
besi dan baja tuang traksi listrik

Baja tuang - Kerugian histerisis besar - Rumah mesin

Baja Silikon - Resistivitasnya cukup besar - Bahan inti trafo

- Kerugian histerisis dan arus - Bahan jangkar mesin-
Eddy kecil mesin listrik
 Sifat kemagnetan bahan feromagnetik dapat berubah apabila dipanaskan. Sifat
feromagnetik suatu bahan akan hilang dan berubah menjadi bahan paramagnetik jika suhu bahan
dinaikkan melebihi suatu nilai tertentu, yang disebut suhu Curie. Pada tabel berikut dicantumkan
suhu Curie dari beberapa bahan feromagnetik.
Bahan Suhu Curie (oC )
Besi 770
Kobalt 1131
Nikel 358
Gadolinium 16

B. Bahan paramagnetik
Bahan yang sedikit menarik garis-garis meda magnetik luar seperi aluminium, platina, dan
kayu dinamakan bahan paramagnetik. Perbedaan bahan paramagnetik dengan bahan ferromagnetik
adalah tidak adanya domain magnet dalam bahan paramagnetik. Seluruh spin elektron
menunjukkan arah acak. Apabila medan magnetik luar diterapkan, spin elektron tidak akan
membentuk momen magnet yang searah tanpa suhu yang sangat dingin. Bahan paramagnetik
memiliki permeabilitas yang hanya sedikit lebih besar daripada permeabilitas vakum ( > ).
Penggunaan bahan paramagnetik adalah untuk memperkecil panas sebagai akibat adanya
kerugian arus pusar/ arus Eddy dan memperkecil pengaruh/ menutupi alat-alat yang tidak boleh
terkena gelombang elektromagnetik, misalnya sebagai shielding (perisai) pada alat-alat elektronik.

C. Bahan Diamagnetik
Bahan yang sedikit menolak garis-garis gaya magnetik luar seperti tembaga, bismuth, emas,
seng, dan sebagainya dinamakan bahan diamagnetik. Bahan diamagnetik memiliki permeabilitas
yang harganya sedikit lebih kecil dibandingkan permeabilitas vakum ( < ).
Superkonduktor merupakan jenis bahan diamagnetic, dengan suseptibilitasnya mencapai
harga -1. Oleh karena itu jika sebuah bahan superkonduktor diletakkan di dalam medan magnet
maka bahan tersebut akan menolak medan magnet secara sempurna, dan jika superkonduktor
tersebut diletakkan pada posisi di atas medan magnet maka bahan tersebut akan terlihat melayang
(Efek Meissner).

III. Teori tentang magnet.

A. Induksi magnetik.
Sebuah medan listrik E dikaitkan dengan gaya listrik FE pada sebuah muatan q. Gaya listrik
ini diberikan oleh Fe = q E, ia tidak tergantung pada gerak dari partikel dan arahnya sejajar dengan E.
Keberadaan medan magnet B juga dapat dikaitkan dengan gaya pada sebuah muatan q, yang dikenal
dengan gaya magnetik Fb. Gaya ini bergantung pada kecepatan partikel v, dan arahnya tegak lurus
terhadap v dan B. Gaya magnetik diberikan oleh
Fb = q v x B .....(pers-1)
B disebut induksi magnetik. Dalam SI satuan dari B adalah tesla ( T ) atau weber/m2.
Jadi secara umum sebuah partikel bermuatan yang berada di dalam ruangan yang
memiliki medan listrik dan medan magnet adalah
FL = q ( E + v x B )... (pers-2)
Persamaan ini dikenal dengan Persamaan Lorentz. F disebut gaya Lorentz.
Usaha atau kerja yang dilakukan oleh sebuah gaya F didefinisikan oleh :
W = F . dS. Jadi usaha yang dilakukan oleh gaya magnet adalah
W = Fb . dS
= q (v x B ) . dS .(pers-3)
Dimana v = dS/dt, karena Fb tegak lurus pada v, dan v sejajar dengan dS maka usaha yang dilakukan
oleh gaya magnet selalu nol. Ini berarti bahwa gaya magnetik tidak mengubah energi kinetik partikel
atau dengan kata lain tidak mengubah laju partikel. Akan tetapi gaya magnetik dapat mengubah
arah dari gerak partikel.
Pandang sebuah partikel bermassa m, dan bermuatan q yang bergerak di dalam medan
magnet B yang serbasama. Untuk mudahnya kita ambil kecepatan v tegak lurus B.
Gaya Fb = q v x Byang bekerja pada partikel akan mengubah arah (tapi lajunya tetap) dari gerak
partikel tersebut. Partikel akan mengikuti lintasan yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari r,
seperti gambar (5.1). Andaikan gerakan tersebut terjadi pada bidang datar tanpa gesekan (pengaruh
gravitasi bumi diabaikan), maka diperoleh
q v B = m v2/r atau r = mv/qB ..(pers-4)
r dikenal dengan jari-jari siklotron, karena v/r = (kecepatan angular) maka diperoleh
= ( qB/m) .....(pers-5)
dikenal dengan frekuensi siklotron. Jika B diketahui, hanya bergantung pada ratio antara
muatan dan massa dari partikel.

B. Gaya pada kawat berarus

Telah dikemukakan bahwa muatan yang bergerak di dalam medan magnet akan mengalami
gaya magnetik. Muatan yang bergerak berarti sebuah arus listrik, maka kawat berarus yang berada
di dalam medan magnet juga akan mengalami gaya magnetik. Misalkan arus mengalir di dalam
konduktor berbentuk silinder dan berada di dalam medan magnet B !
Arus yang mengalir di dalam konduktor tersebut I, arus ini berkaitan dengan partikel
bermuatan yang bergerak dengan kecepatan (drift velocity) konstan v, yang melewati penampang
lintang konduktor setiap detik. Sekarang misalkan muatan tiap partikel q, rapat partikel di dalam
konduktor n, dan luas penampang lintang A.
Andaikan pada saat t, partikel berada pada permukaan bagian kiri, maka pada t + dt partikel
tersebut berada di permukaan bagian kanan. Ini berarti jumlah partikel yang melewati permukaan
kiri dalam waktu dt sebanding dengan volume dari silinder.
Q = A L n q .....(pers-6)
Gaya magnetik yang dialami seluruh muatan adalah
F=QvxB
= (A q v dt n) v x B
= (A q v n) (vdt) x B
= I L x B (pers-7)
Dimana v = dL/dt, I = dQ/dt = Aqvn. Jika kawat tidak lurus atau B tidak sama, maka pers-7 hanya
berlaku untuk elemen kecil saja
dF = I dL x B ...(pers-8)
 Jadi gaya untuk seluruh kawat adalah
F = I dL x B ....(pers-9)

Contoh soal : Sebuah kawat lurus 5,0 cm dialiri arus listrik 3,0 A. Kawat tersebut berada di dalam
medan magnet sebesar 10-3 weber/m2 yang memiliki arah
Jawab:
dF = I dL x B
Hasil integrasi persamaan di atas adalah F = I L x B (B konstan), jadi besarnya gaya magnetik yang
bekerja pada kawat :
F = I L B sin = 3,0 . 0,05 . 10-3 sin 30o = 7,5 x 10-5 N
Arah dari gaya tersebut masuk ke dalam bidang kertas ini.

C. Hukum Biot Savart

Tahun 1819, H.C. Oersted mengamati bahwa jarum kompas akan menyimpang arahnya jika
diletakkan dekat kawat berarus. Hal ini mengindikasikan bahwa arus listrik mempengaruhi medan
magnet (jarum kompas menyimpang akibat pengaruh medan magnet bumi). Hasil eksperimen yang
memperkuat dugaan di atas dihasilkan oleh Biot dan Savart pada tahun 1820, dan dirumuskan
sebagai berikut
dB = (o I dl x r )/(4r3) .. (pers-10)
dimana dl adalah elemen kawat berarus dengan arah searah arus, r posisi titik pengamatan dari dl.
Medan total di titik P akibat seluruh kawat
B = (o I dl x r )/(4r3) ....(pers-11

Untuk kawat yang sangat panjang diperoleh

B = k (o I /2R) ...(pers-12)

D. Hukum Ampere.
Sebelum kita membahas hukum Ampere ada baiknya kita diskusikan dulu mengenai
konvensi tanda yang akan digunakan dalam Hukum Ampere. Pandang sebuah lintasan tertutup L,
luas yang dilingkupi oleh lintasan L adalah S (S adalah sebuah permukaan terbuka). Permukaan ini
dapat dibagi menjadi elemen-elemen luas dS.

Sekarang pandang aturan integral berikut :

A1 . dl = A2 . dS (pers-13)
Dimana A1 dan A2 adalah dua buah medan vektor. Integral A1 . dl dilakukan untuk seluruh lintasan
L, integral A2 . dS dilakukan pada daerah S yang dibatasi oleh L. Ada dua hal yang perlu
diperhatikan berkaitan dengan bentuk pers-13 :
1. Bagaimana memilih vektor dl! dl menyinggung lintasan L, arahnya ada dua kemungkinan. Arah ini
menentukan tanda A1 . dl
2. Bagaimana memilih vektor dS! dS memiliki arah normal, arahnya ada dua kemungkinan.
Berdasarkan gambar (5.6) di atas, kita gunakan konvensi sebagai berikut
Jika dl berlawanan arah dengan jarum jam sepanjang L, kita pilih dS dengan arah normal keluar
bidang kertas ini.
Jika dl searah jarum jam sepanjang L, kita pilih dS dengan arah normal masuk bidang kertas ini.
Sekarang perhatikan hukum Biot-Savart persamaan-11! Mengingat definisi rapat arus adalah J = I/A
(A adalah luas penampang lintang kawat berarus), maka kita dapat menulis
I dl = J dV ..(pers-14)
Dimana dV = A dl, jadi persamaan-11 dapat ditulis kembali menjadi
B = (o J x r )dV/(4r3) ..(pers-15)
Berdasarkan analisa vektor dapat ditunjukkan bahwa
V x B = o J ..(pers-16)
Kemudian terapkan persamaan-16 ke dalam teorema Stokes B . dl = (V x B) . dS Diperoleh
B . dl = o I ..(pers-17)
Bentuk yang lebih umum yang dikenal dengan Hukum Ampere ditulis sebagai berikut:
LB . dl = o I ....(pers-18)
dimana I adalah jumlah arus yang menembus daerah yang dibatasi lintasan tertutup L. Persamaan-
18 biasanya digunakan untuk menghitung besar medan magnet dimana arah dari medan magnet
diketahui melalui hukum Biot-Savart. Dan lebih lanjut bahwa persoalan hukum Ampere adalah
persoalan bagaimana memilih lintasan tertutup yang sesuai. Pedoman sederhana dalam
menentukan lintasan tertutup (lintasan Ampere) yaitu

Pilih lintasan dimana besar medan magnet di sepanjang lintasan konstan

Pilih lintasan dimana arah medan di setiap titik sejajar dengan arah elemen lintasan.

Setelah lintasan Ampere dipilih persoalan selanjutnya adalah menentukan jumlah arus yang
dilingkupi oleh lintasan tersebut.

Bahan ferromagnetik, yaitu bahan yang ditarik oleh magnet dengan gaya yang kuat. Bahan
ini misalnya besi, baja, kobalt dan nikel.
Fungsi bahan ferromagnetik yang dimasukkan ke dalam kumparan berarus listrik adalah
agar dihasilkan medan magnet yang cukup besar pada kumparan tersebut.
Semoga mambantu