siti khoirunika_k2313067_sifat kemagnetan bahan(diamagnetik) dan penggunaannya

7/26/2019 Siti Khoirunika_K2313067_Sifat Kemagnetan Bahan(Diamagnetik) Dan Penggunaannya

1/12

PAPER FISIKA ZAT PADATSIFAT KEMAGNETAN BAHAN (DIAMAGNETIK) DAN

PENGGUNAANNYA

Dosen Pengampu: Prof. Dr. H. Widha Sunarno, M.Pd.

Disusun Oleh :

SITI KHOIRUNIKA (K2313067)

PENDIDIKAN FISIKA 2013 B

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016


2/12

LATAR BELAKANG

Gejala kemagnetan merupakan cikal akal erkemangn!a pengetahuan

tentang kelistrikan. Ditemukan sejak "### tahun !ang lalu di $unani pada

sejenis atuan !ang dinamakan magnetit di kota Magnesia. %&al aad ke '",

magnet mulai digunakan seagai kompas karena sifatn!a !ang selalu menunjuk

arah utara dan selatan umi.

Semua unsur dapat diklasifikasikan erdasarkan sifat magnetn!a menjadi

lima jenis !ang ergantung pada suseptiilitas magnetn!a. Pada umumn!a, jenis

magnet !ang sering ditemukan adalah diamagnetik dan paramagnetik.

Pada tahun '((), S! "! B#$%&' menjadi orang pertama !ang erhasil

mengamati ah&a ismuth dan antimon! ditolak oleh medan magnet

luar. Susceptiilitas pada ahan ini ernilai sangat kecil dan ernilai negatif

seagai tanda ah&a magnetisasi !ang muncul pada ahan ini erla&anan arah

dengan medan magnet luar !ang dierikan pada ahan terseut. Hal ini

digolongkan menjadi sifat kemagnetan ahan diamagnetik.

Sifat diamagnetik ahan ditimulkan oleh gerak orital elektron sehingga

semua ahan ersifat diamagnetik karena atomn!a mempun!ai elektron

orital. *ahan dapat ersifat magnet apaila susunan atom dalam ahan terseut

mempun!ai spin elektron !ang tidak erpasangan. Dalam ahan diamagnetik

hampir semua spin elektron erpasangan, akiatn!a ahan ini tidak menarik garis

ga!a.

PEMBAHASAN

2!1! T#$&*+*% S,'- M'%#-.

*ahan Magnetik adalah ahan !ang dapat ditarik oleh magnet . Sifat

magnetik dalam suatu unsur sangat dipengaruhi oleh struktur elektronik

unsur terseut, terutama konfigurasi elektron +alensi. lektron dalam

setiap unsur memiliki momen magnetik seesar -,"('#/"0

%m"

dan

diseut dengan magneton *ohr 1B

2

dengan q adalah muatan electron, h konstanta Plank, dan me massa

elektron. Momen magnetic ditimulkan dari gerak elektron di sekitar inti


3/12

dan gerak spin elektron di sekitar sumun!a. Dalam tingkat energi !ang

sama arah momen magnetik setiap pasangan elektron ersifat anti paralel.

%kiatn!a, ila seluruh tingkat energi terisi penuh oleh pasangan elektron,

maka resultan momen magnetikn!a sama dengan nol. Dengan demikian

fenomena kemagnetan han!a tampak dominan pada unsure/unsur !ang

memiliki elektron tak erpasangan pada tingkat energi +alensiseperti pada

unsur esi 13e2, 4oalt 15o2, dan 6ikel 16i2.

1a2 12

Gamar '. 1a2 Orital magnetic moment 12Spin magnetic moment

2!2! P#%#$-' D'&'%#-. /#$''$.' K+'.' B'' M'%#-

Material diamagnetik mempun!ai susceptiilit! magnetik !ang kecil

dan ernilai negatif. Diamagnetik merupakan sifat magnet !ang paling

lemah, !aitu tidak permanen dan han!a muncul selama erada dalam medan

magnet luar. *esarn!a momen magnetik !ang diinduksikan sangat kecil, dan

dengan arah !ang erla&anan dengan arah medan luar. Permeailitas relatif

17r2 leih kecil dari satu dan suseptiilitas magnetikn!a negatif, sehingga

esaran * dalam ahan diamagnetik leih kecil daripada dalam +akum. 8ika

disimpan diantara kutu/kutu dari elektromagnet !ang kuat, material

diamagnetik akan ditarik ke daerah !ang ermedan lemah.

Gamar ". Susunan momen dipol magnet dan kur+a '9 +s ;


4/12

Gamar esnick, '-)-2. *ahan diamagnetik tidak mempun!ai momen

dipol magnet permanen. 8ika ahan diamagnetik dieri medan magnet luar,

maka elektron/elektron dalam atom akan eruah gerakann!a sedemikian

hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis !ang arahn!a

erla&anan.

Sifat diamagnetik ahan ditimulkan oleh gerak orital elektronsehingga semua ahan ersifat diamagnetik karena atomn!a mempun!ai

elektron orital. *ahan dapat ersifat magnet apaila susunan atom dalam

ahan terseut mempun!ai spin elektron !ang tidak erpasangan.

Gamar 0. Spin elektron dalam ahan Diamagnet

Dalam ahan diamagnetik hampir semua spin elektron erpasangan,

akiatn!a ahan ini tidak menarik garis ga!a. Permeailitas ahan

diamagnetik adalah ?r @o. 5ontoh ahan diamagnetik !aitu : ismut,

perak,emas, temaga dan seng. *ahan diagmanetik memiliki negatif,

kerentanan lemah untuk medan magnet. *ahan Diamagnetic sedikit ditolak


5/12

oleh medan magnet dan materi tidak mempertahankan sifat magnetik ketika

idang eksternal dihapus.

Dalam ahan diamagnetic semua elektron dipasangkan sehingga tidak

ada magnet permanen saat ersih per atom. Sifat diamagnetic timul dari

penataan kemali dari orit elektron dia&ah pengaruh medan magnet luar.

Seagian esar unsur dalam tael periodik, seagai erikut :

Gamar A. ;ael periodik !ang menunjukkan unsur diamagnetik 1&arna hijau2

Diamagnetik adalah salah satu entuk magnet !ang cukup lemah,

dengan pengecualian superkonduktor !ang memiliki kekuatan magnet !ang

kuat. Semua material menunjukkan peristi&a diamagnetik ketika erada

dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristi&a !ang

umum terjadi karena pasangan elektron, termasuk elektron inti di atom,

selalu menghasilkan peristi&a diamagnetik !ang lemah. 6amun demikian,

kekuatan magnet material diamagnetik jauh leih lemah diandingkan

kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik. Material

!ang diseut diamagnetik umumn!a erupa enda !ang diseut Bnon/

magnetikB, termasuk di antaran!a air, ka!u, sen!a&a organic seperti min!ak

umi dan eerapa jenis plastik, serta eerapa logam seperti temaga,

merkuri ,emas dan ismut. Superkonduktor adalah contoh diamagnetic

sempurna.

Secara susunan konfigurasi elektron kita dapat lihat ah&a ahan

diamagnetik terlihat memiliki elektron !ang tidak erpasangan dengan

jumlah !ang relatif an!ak jika diandingkan dengan jenis ahan magnet

lainn!a seperti !ang dapat kita lihat pada tael dia&ah ini :


6/12

Gamar C. ;ael konfigurasi elektron ahan diamagnetik

2!! 4$5$ B'' D'&'%#-.

') *ahan !ang resultan medan magnet atomis masing/masing

atom9molekuln!a adalah nol.

/) 8ika solenoida dirnasukkan ahan ini, induksi magnetik !ang timul

leih kecil.

) Permeailitas ahan ini: ?r@o.

2!! M'%#-' 8'' B'' D'&'%#-.

Diamagnetisme adalah sifat suatu enda untuk menciptakan suatu

medan magnet ketika dikenai medan magnet. Sifat ini men!eakan efek

tolak menolak. Hal ini terjadi karena Gerak orital ertindak seperti loop

arus kecil . 4ita dapat mangiaratkan loop ini erorientasi secara acak ,

seperti dalam kasus paramagnetik. 4etika medan magnet dierikan pada

seuah elektron eas dalam loop arus kecil, nduksi 3arada! men!eakan

elektron dipercepat atau diperlamat. Hal ini pada gilirann!a menguah arus

efektif dalam lingkaran, !ang menguah kekuatan dipol.

Gamar C. Magnetisasi pada ahan diamagnetik


7/12

4arena muatan negatif dari elektron meningkat, dipol magnetik dalam

arah !ang erla&anan dengan arah medan magnet timul.

2!6! B'' D'&'%#-. 8'' M#' M'%#-

*ila ahan diamagnetik ditempatkan dalam medan magnet H, maka

+ektor magnetisasi M akan erarah erla&anan dengan medan luar dan

men!eakan medan di dalam material sedikit leih kecil dari ?#H.

8ika ahan diamagnetik dieri medan magnet luar, maka elektron/

elektron dalam atom akan eruah gerakann!a sedemikian hingga

menghasilkan resultan medan magnet atomis !ang arahn!a erla&anan.

4arena medan magnet atomis !ang erla&anan maka menimulkan ga!a

!ang dapat men!eakan saling tolak menolak anatara ahan diamagnetikdengan sumer magnet. Dan ga!a ini lah salah satu faktor adan!a

diamagnetic le+itation. Serta resultan medan dalam ahan 6ol.

2!7! T#*$ D'&'%#-.

') T#*$ D'&'%#-. L'*9

*erdasarkan pada keeradaan elektron konduksi. Dalam daerah

magnet 1*2 terdapat muatan 1E2 !ang ergerak dengan kecepatan +, maka

erlaku :

3 F E 1+ *2,

dimana 3 adalah ga!a !ang ekerja 1ga!a orent2.

intasan muatann!a erentuk helik atau skrup. Intuk

men!ederhanakan ditinjau + tegak lurus *, maka nilai 3 F E + *,

sehingga lintasan erentuk lingkaran. Sesuai hukum len, gerakan

muatan ini menimulkan momen magnetik !ang erla&anan arah dengan

*. kelakuan electron konduksi ini dapat menghasilkan diamagnetik pada

ahan.

/) T#*$ D'&'%#-. L'%#:

Pada elektromagnetik, kita telah mengenal Hukum len : Saat

fluks magnetic pada rangkaian listrik eruah, arus imas induksi

akan muncul dalam arah sedemikian rupa sehingga arah terseut

menentang peruahan !ang menghasilkann!a. Pada superkonduktor

atau pada orit elektron dalam atom, arus induksi sepanjang medann!a

ada. Medan magnet arus induksi erla&anan arah dengan medan


8/12

magnet luar dan momen medan magnet !ang dihuungkan dengan arus

adalah momen diamagnetik. Pada logam normal ada kontriusi

diamagnetik dari konduksi elektron dan diamagnetisn!a tidak dirusak

oleh enturan elektron.

Perlakuan diamagnetik adalah dengan menggunakan ;eorema

armor, !aitu : Dalam seuah medan magnet, gerak elektron di sekitar

inti adalah sama dengan gerak tanpa medan magnet, kecuali untuk

superposisi dari seuah presisi elektron dengan frekuensi sudut :

Gamar 0. Seuah presisi elektron dengan frekuensi sudut

*ila arus listrik akiat gerak presisi dari J uah elektron adalah

eki+alen dengan arus listrik 12. Dimana dalam satuan S, arus adalah:

Momen magnet 1 ? 2 pada rangkaian tertutup adalah:


9/12

dimana luas loop !ang erjari/jari K adalah LK". Sehingga

persamaan momen magnetikn!a adalah: Harga suseptiilitas

adalah seagai erikut:


10/12

Suseptiilitas per satuan +olume untuk 6 F jumlah atom per

satuan +olume dan MF jumlah momen dipol per +olume adalah:

*ila diplot ke grafik akan diperoleh seperti dia&ah ini :

Gamar (. grafik huungan 1suseptiilitas2 dengan ; 1suhu2

2!;! P#%%9'' B'' D'&'%#-.

K#$#-' M'%+#:

Dalam suatu desain, kereta dapat diangkat oleh ga!a tolak magnet dan dapat

melaju dengan motor linear.Pengangkatan magnetik murni menggunakan

elektromagnet atau magnet permanen tidak stail karena teori arnsha&

Diamagnetik dan magnet superkondukti+itas dapat menopang magle+

dengan stail.*erat dari elektromagnet esar juga merupakan isu utama

dalam desain. Medan magnet !ang sangat kuat diutuhkan untuk

mengangkat kereta !ang erat. fek dari medan magnetik !ang kuat tidak

diketahui an!ak. Oleh karena itu untuk keamanan penumpang,

pelindungan diutuhkan, !ang dapat menamah erat kereta. 4onsepn!a


11/12

mudah namun teknik dan desainn!a kompleks. 4ereta magle+, merupakan

kereta !ang menggunakan magnet seagai alat antu dalam ergerak,

Mage+ adalah singkatan dari M%Gneticall! Nitated trains. 4ereta jenis

ini tidak eroda la!akn!a model kereta kon+ensional, tetapi akan mela!ang

secara magnetis, keleihan jenis kereta ini adalah kecepatan n!a !ang tinggi

dan juga tidak perlu melakukan pera&atan pada agian roda roda n!a seperti

kereta lain n!a. 4ereta ini an!ak dijumpai di 8epang, prancis, amerika dan

jerman. 4ereta ini mengamang sekitar ''# mm diatas rel,Dorongan ke

depan dilakukan melalui interaksi antara rel magnetik dengan mesin induksi

!ang juga menghasilkan medan magnetik di dalam kereta.Intuk kereta jenis

ini terdapat < kategori !aitu !ang tergantung pada magnet

superkondukti+itas 1suspensi elektrodinamik2, !ang tergantung pada

elektromagnetik terkontrol 1suspensi elektromagnetik2, !ang teraru,

mungkin leih ekonomis, menggunakan magnet permanen 1nductrack2,

8epang and 8erman merupakan dua negara !ang aktif dalam pengemangan

teknologi magle+ menghasilkan an!ak pendekatan dan desain. Dalam

suatu desain, kereta dapat diangkat oleh ga!a tolak magnet dan dapat melaju

dengan motor linear.Pengangkatan magnetik murni menggunakan

elektromagnet atau magnet permanen tidak stail karena teori arnsha&

Diamagnetik dan magnet superkondukti+itas dapat menopang magle+

dengan stail. Secara sederhana prinsip dari kereta magle+ ini

memanfaatkan magnetik trape, !aitu perangkap medan magnet

KESIMPULAN

'. ;erminologi Sifat Magnetik menjelaskan ah&a ahan magnetik merupakanahan !ang dapat ditarik oleh magnet. Sifat magnetik dalam suatu unsur

sangat dipengaruhi oleh struktur elektronik unsur terseut, terutama

konfigurasi elektron +alensi.

". Diamagnetik erdasarkan 4lasisikasi *ahan Magnet merupakan sifat

magnet !ang paling lemah, !aitu tidak permanen, han!a muncul selama

erada dalam medan magnet luar, esarn!a momen magnetik !ang

diinduksikan sangat kecil, memiliki arah !ang erla&anan dengan arah


12/12

medan luar, permeailitas relatif 17 r2 leih kecil dari satu, serta suseptiilitas

magnetikn!a negatif,

esultan medan magnet suatu ahan F nol.

12 8ika solenoida dirnasukkan ahan ini, induksi magnetik !ang timul

leih kecil.

1c2 Permeailitas ahan ini: ?r@o.

0. Magnetisasi pada *ahan Diamagnetik adalah sifat suatu enda untuk

menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet.

A. *ahan Diamagnetik pada Medan Magnet, meliputi :

1a2 8ika ahan diamagnetik ditempatkan dalam medan magnet H, maka

+ektor magnetisasi M akan erarah erla&anan dengan medan luar dan

men!eakan medan di dalam material sedikit leih kecil dari ?#H12 8ika ahan diamagnetik ditempatkan diluar medan magnet, maka

elektron/elektron dalam atom akan eruah gerakann!a sehingga

menghasilkan resultan medan magnet atomis !ang arahn!a erla&anan

atau nol.

C. ;eori Diamagnetik, meliputi : ;eori Diamagnetik andou dan ;eori

Diamagnetik ange+in

(. Penggunaan *ahan Diamagnetik, !aitu 4ereta Magle+

DAFTAR PUSTAKA

Suhar!adi, di. "#'".Bahan Ajar Mata Kuliah Fisiska Zat Padat. $og!akarta :

IGM Press

$ulianti %hmad.Listrik Magnet Diamagnetik. http:99nurha!ati!uli.logspot.co.id9

"#'A9#'9listrik/magnet/diagmagnetik.html diakses tanggal < 8uni "#'C

. Diamagnetik dan Paramagnetik. https:99&&&.scrid.com

9doc9'AC0-"-#"9Diamagnetik/Dan/Paramagnetik/5op! diakses tanggal

siti khoirunika_k2313067_sifat kemagnetan bahan(diamagnetik) dan penggunaannya

Documents