LAMPIRAN A
PENGUKURAN KUAT MEDAN MAGNET
1. Tabel pengukuran kuat medan magnet pada alat orientasi Pressing
2. Tabel percobaan kuat medan magnet tanpa inti besi pada alat orientasi pressing
a. Tabel percobaan pada posisi bawah
b. Tabel percobaan pada posisi tengah
c. Tabel percobaan pada posisi atas
5 268.8 510.8 731.1 978.6 1224.8
3. Tabel percobaan kuat medan magnet dengan inti besi pada alat orientasi pressing
a. Tabel percobaan pada posisi bawah
b. Tabel percobaan pada posisi tengah
c. Tabel percobaan pada posisi atas
10 1344.9 2815.4 3636.1 5105.6
4. Tabel percobaan kuat medan magnet dengan besi pada alat orientasi pressing
a. Tabel percobaan pada posisi bawah
Jarak (mm) 2A 4A 6A 8A
0 492.8 793.4 1138.8 1314.3
0.5 560.5 930.1 1322.7 1546.6
1 635.4 1066.6 1488.5 1754.2
1.5 719.4 1204.9 1695.2 2000.5
2 817.8 1382.6 1941.2 2259.6
2.5 933.2 1615.3 2244.8 2592.2
3 1060.9 1851.8 2616.3 2941.7
3.5 1076.6 1823.7 2629.1 3153.7
4 1097.2 1752.3 2523.9 3078.3
4.5 1075.8 1712.1 2466.2 2945.8
5 1060.6 1691.7 2432.8 2884.9
5.5 1058.6 1684.7 2418.2 2853.8
6 1053.3 1689.2 2420.4 2847.6
6.5 1048.8 1709.4 2446.7 2857.7
7 1040.1 1749.1 2490.1 2890.3
7.5 1024.3 1808.8 2567.3 2944.5
8 983.6 1751.2 2585.8 2963.2
8.5 913.2 1447.4 2008.1 2591.5
9 801.2 1218.9 1705.3 2107.6
9.5 719.8 1064.8 1496.3 1825.3
b. Tabel percobaan pada posisi tengah
c. Tabel percobaan pada posisi atas
7.5 891.2 1773.2 2476.4 3124.2
5. Tabel percobaan kuat medan magnet dengan topi besi pada alat orientasi pressing
a. Tabel percobaan pada posisi bawah
b. Tanel percobaan pada posisi tengah
c. Tabel percobaan pada posisi atas
7.5 1145.2 2087.4 3099.2 4256.2
7. PENGUKURAN MEDAN MAGNET PADA ALAT CETAK
a. Tabel Pengukuran Kuat Medan Magnet Pada Alat Cetak ϕ = 1,3 cm dan H = 13 cm
Kuat Arus masukan (A)
Kuat Medan Magnet (Wb/m2atau Tesla)
Posisi Bawah Posisi Tengah Posisi Atas
2 3733.5 2661.6 3771.1
4 3986.4 3266.6 4055.9
6 4816.9 3755.6 5464.7
8 6112.7 4799.8 6103.8
b. Tabel Pengukuran Kuat Medan Magnet Pada Alat Cetak ϕ = 0,3 cm dan H = 5 cm
Kuat Arus Masukan (A)
Medan Magnet (Wb/m2atau Tesla)
Posisi Bawah Posisi Tengah Posisi Atas
1 890 1193.3 1006
c. Tabel Pengukuran Kuat Medan Magnet Pada Alat Cetak ϕ = 0,3 cm dan H = 3 cm
Kuat Arus (A) Tegangan (Volt) Kuat Medan Magnet (Wb/m2atau Tesla)
1 9.71 2677.3
d. Tabel Pengukuran Kuat Medan Magnet Pada Bahan
Kuat Arus masukan (A) Magnetisasi (Wb/m2atau Tesla)
0 2523.9
2 3030.9
4 2735.1
6 2866.8
LAMPIRAN B GAMBAR PERALATAN
ALAT ORIENTASI_PRESSING PROSES REGULASI PSA
KOIL TANPA INTI BESI KOIL DENGAN INTI BESI
DENGAN POLL BESI DENGAN TOPI BESI
REGULATOR GAUSS METER
Alat Cetak H= 5 cm Alat Cetak H = 3 cm Alat Cetak H = 13 cm
Alonso, Finn. 1980. Fundamental university Physics. Addison-Wesley.
Bijaksana, Satria, 2004, Ulasan Tentang Landasan Fisis Anisotropi Magnetik Pada Batuan, Jurnal Geofisika, Volume 1.
Carey R. Isaac E.D. Magnetic domains and techniques for their observation, The English University Press Ltd, London, (1966).
E.N.C. Okafor, P. E. Okon, C. C. Okoro (2009). Magnetic Field Mapping of Direct Current.
Electrical Machine. Using Finite Element Method, Journal of Applied Sciences Research, 5(11) : 1889-1898.
Halliday-Resnick . 1990. Physic, John Wiley & Sons, Inc. New York.
Hamzah Berahim, Ir, Pengantar Teknik Tenaga Lisrtrik, Yogyakarta, Andi Offset, 1991.
James J.Brophy. 1977. Bacic Electronics For Scientists . Mc.Graw – Hill , Inc.
Kip, Arthur F (1992).Fundamental Of Electricity And Magnetism. Tokyo: Mc.Graw-Hall Kogakusha, Ltd.
Magnetic Resonance Imaging, IEEE Transactions on Medical Imaging,Vol.16.
Milton Gussow, Theory and Problems of Basic Electricity, New York, MacGraw-Hill Book Company, 1983.
M. Bakri Natsir, Drs, Mesin Arus Searah, Yogyakarta, Himpunan Mahasiswa Islam Komisariat FKT IKIP Yogyakarta, 1976.
S.Reka , Rio. Ir. & masamori lida .dr .1982 .Fisika Dan teknologi Semikonduktor.PT. Pradnya Paramita.
Smith E.V .1970. Manual Of Experiment in Applied physic. Butterworths.
Siswoyo.2008. Teknik Listrik Industri Jilid 1 untuk SMK.
Tauxe, L. Gee, J.S. dan Staudigel, H. 1998, Flow Direction in Dikes from Anisotropy of Magnetic Susceptibilitas Data: The Bootstrap Way, Journal Of Geophysical Research.Volume 103.
Tim Dosen Fisika Dasar 2. 2010. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar 2. Semarang : Universitas Negeri Semarang.
Tipler, Paul A. 2001. Fisika jilid 2. Jakarta : Erlangga.
3.1Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian :
Pusat Penelitian Fisika ( P2F )Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Kawasan Puspiptek Serpong.
3.1.2 Waktu penelitian :
Penelitian ini dilakukan selama 3 bulan, mulai tanggal 3 Maret sampai dengan tanggal 11 Juni 2014 di Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI).
3.2 Diagram Blok
Secara garis besar Diagram blok rangkaian secara umum adalah seperti pada gambar 3.1
Poll Besi
Topi Besi
Alat Orientasi Pressing
Gambar3.1 Diagram blok Rangkaian.
Dimana, dengan memberikan tegangan, dan memperbanyak lilitan koil, bubuk material magnet akan dikompaksi/ dipadatkan dengan terlebih dahulu disearahkan arah kristal partikelnya dengan medan magnet. Bahwa semakin besar tegangan inputan yang diberikan, semakin besar karakteristik magnet yang dihasilkan.
3.3Prinsip Kerja Alat
Prinsip kerja dari alat orientasi pressing magnet ini adalah membangkitkan medan magnet. Pembangkit medan magnet menggunakan koil yang dialiri oleh arus listrik. Bahwa ketika arus mengalir dalam kawat, medan magnet dibuat atau timbul di sekitar kawat. Kita ketahui bahwa cara kerja magnet adalah sekelompok electron yang bergerak, dan elektron yang bergerak membuat medan magnet. Ini adalah bagaimana elektromagnet dibuat untuk bekerja.Sekitar inti atom, dimana proton dan neutron hidup, ada elektron mengelilinginya.Bila pada kumparan kawat ini kita alirkan arus listrik, maka pada daerah yang dibatasi oleh kumparan tersebut akan timbul medan magnet.
Gambar 3.2 prinsip kerja alat Orientasi_pressing.
3.4Prinsip Kerja Power Supply
Prinsip kerja dari power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformer, diode, dan kapasitor. Tegangan jala- jala 220 Volt dari linstrik PLN diturunkan oleh trasformator penurun tegangan ( step Down ) yang menerapkan perbandingan lilitan. Dimana perbandingan lilitan dari suatu trasformator akan mempengaruhi tegangan yang dihasilkan. Tegangan yang dihasilkan oleh trafo masih berbentuk gelombang AC dan harus disearahkan dengan menggunakan penyearah.Rangkaian penyearah yang digunakan memanfaatkan empat dioda brigde yang telah dirancang untuk meloloskan kedua sirklus gelombang Ac menjadi saru arah.Arus masuk ke dioda jembatan sehingga arus yang awalnya arus AC menjadi arus DC. Tingkat kerataan dari gelombang yang dihasilkan maish dipengaruhi oleh impedansi beban yang kelak akan dihubungkan dengan rangkaian power suppy tersebut. Seakin kecil inpedan si beban maka akan menjadikan pelepasan muatan pada kapasitor akan semakin cepat, sehingga dengan begitu maka bisa dipastikan gelombang semula rata akan berubah kembali memiliki ripple akibat pelepasan muatan yang begitu cepat.
3.5Prinsip Kerja Constan Current
dibuat harus bisalah mengatasi persoalan ini, selain juga harus memuhi persyaratan yang diperlukan. Jadi fungsi regulator adalah mengatur arus yang masuk pada beban, dan sekaligus dapat menjaga supaya arus tersebut dapat konstan, baik oleh karena perubahan tegangan jala jala atau oleh perubahan resistansi beban.Artinya jika kita membutuhkan sekian gauss, maka kebutuhan itu bisa kita atur dari regulator.
3.6Perancangan Alat Poll Besi
Bahan yang biasa dijadikan magnet adalah besi dan baja.Besi lebih mudah untuk dijadikan magnet dari pada baja.Tapi sifat kemagnetan besi lebih mudah hilang daripada baja.Oleh sebab itu, besi lebih sering digunakan untuk membuat elektromagnet.Bila pada besi atau baja itu didekatkan dengan sebuah magnet atau lilitan kumparan berarus, maka sebagian atau seluruh magnet-magnet elementer arahnya menjadi teratur.Magnet-magnet elementer mengarahkan diri sedemikian rupa.Semakin banyak magnet-magnet elementer yang mengarahkan diri didalam bahan magnetik, maka semakin kuat pengaruh magnetiknyauks magnet.Gambar dibawah adalah arah fluks magnet pada poll besi, fluks magnet seluruhnya difokuskan, sehingga manghasilkan fluks magnet yang besar.
POLL BESI
POLL BESI
Gambar 3.3 Arah Fluks Magnet pada Poll Besi.
POLL BESI
Arah fluks magnet pada
Kita ketahui, Fluks magnetik yang melalui bidang tertentu sebanding dengan jumlah medan magnet yang melalui bidang tersebut. Jumlah ini termasuk pengurangan atas medan magnet yang berlawanan arah. Jika medan magnet seragam melalui bidang dengan tegak lurus, nilai fluks magnetik didapat dari perkalian antara medan magnet dan luas bidang yang dilaluinya. Sehingga dengan penambahan poll besi, arah fluks magnet semakin terfokuskan dan medan magnet yang dibangkitkan akan lebih besar.
3.7 Perancangan Alat Topi Besi
Jika kita amati elektromagnetik manapun akan menggunakan inti besi lunak (besi) bukan baja, karena inti besi yang digunakan maka elektromagnetik menghasilkan magnet sementara. Tetapi bila intinya diganti dengan baja, pasti baja akan menjadi magnet permanen sehingga elektromagnetik tidak dapat dimanfaatkan, bahwa sifat permanen dan sifat sementara suatu magnet tidak di pengaruhi oleh cara membuat tetapi dipegaruhi oleh bahan yang digunakan. Gambar dibawah adalah perancangan topi besi.
POLL BESI
POLL BESI TOPI BESI TOPI BESI
Gambar 3.4 Arah fluks magnet pada Topi Besi
Dengan penambahan poll besi, arah fluks magnet lebih terfokuskan sehingga menimbulkan medan magnet yang besar. Akan tetapi jika dilakukan penekanan yang cukup kuat, poll besi tidak sukup kuat untuk menahan tekanan.Sehingga dibuat desain topi besi yang dirancang dengan ukuran yang sebaik mungkin yang
TOPI BESI POLL BESI
dapat menahan tekanan sewaktu melakukan penekanan, namun fluks magnet tidak semuanya terfokus kealat cetak. Fluks magnet sebagian diserap oleh topi besi, sehingga medan magnet yang dihasilkan lebih kecil dari pada poll besi. Disini kegunaan dari topi besi adalah untuk menahan tekanan sewaktu melakukan kompaksi.Berikut adalah gambar dari arah fluks magnet yang dihasilkan oleh topi besi.
3.8Pola Distribusi Medan Magnet
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara kuat magnetisasi terhadap medan magnet, diperlukan konversi antara arus listrik yang diberikan dengan besar medan magnet. Ketika kita melakukan maping, maka hubungan antara arus listrik yang diberikan dan besar medan magnet yang diperoleh adalah linier pada setiap posisi arus yang diberikan. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara arus listrik yang diberikan kedalam koil terhadap hasil medan magnet dari koil adalah linier.
3.9Metode Pengukuran Perbandingan Kuat Medan Magnet dari Alat Orientasi Pressing
Langkah pertama yang dilakukan dalam pengukuran ini adalah mendapatkan serangkaian pola data dari distribusi medan magnet oleh penghantar-penghantar lurus berarus dengan berbagai gradien. Dalam pengukuram ini penentuan besarnya medan magnet di sekitar penghantar dilakukan secara numerik. Titik-titik pengamatan berada dalam bidang yang sejajar dengan bidang dimana penghantar berada. Digunakan tiga bidang pengamatan untuk mendapatkan posisi pengamatan yang optimal untuk mendapatkan perbandingan kuat medan magnet yang dihasilkan oleh masing-masing alat.
Gambar 3.5 Desain Pengembangan Alat Orientasi Pressing.
3.9.1 Pengukuran Ripple dari Power Supply dan Constan Current
current. Pengukuran ripple pada power supply dapat dilihat dari diagram blok berikut :
Gambar 3.6 diagram blok pengukuran ripple power supply.
Disini untuk mengukur ripple dari constan current adalah menkonversikan rasio tegangan yang tinggi antara tegangan sisi masukan dan tegangan sisi keluaran. Tegangan tinggi yang dimaksud disini adalah perbandingan antara tegangan masukan dan keluaran yang terlalu besar ataupun yang terlalu kecil Pengukuran ripple dari constan current dapat dilihat dari diagram blok berikut :
Gambar 3.7 diagram blok pengukuran ripple pada constan current.
3.9.2 Pengukuran Regulasi dari Power Suply dan Constan Current
Pengukuran regulasi pada power supply dilihat dari diagram blok berikut
Gambar 3.8 diagram blok pengukuran regulasi pada power supply.
PLN / Jala-Jala Regulator
Osiloskop Power Supply
PLN / Jala-Jala Regulator Power Supply
Beban
Osiloskop
Pengukuran regulasi pada Constan Current dilihat dari diagram blok berikut
Gambar 3.9 diagram blok pengukuran regulasi pada constan current.
3.9.3 Maping Distribusi kuat medan magnet tanpa Inti Besi
Untuk melihat medan magnet yang dibangkitkan pada alat orientasi pressing, pertama dilakukan pengukuran kuat medan magnet yang dibangkitkan pada koil tanpa inti besi. Kuat medan magnet yang dihasilkan adalah kuat medan magnet di ruang (µo) hampa atau tanpa adanya tambahan bahan (µr). Apabila arus listrik dialirkan pada salah satu kawat maka akan timbul medan magnet pada setiap penampang kawat. Kumparan yang dialiri arus listrik berubah menjadi magnet yang disebut electromagnet.
Lilitan Koil Tanpa inti besi
Tanpa Inti Besi
Gambar 3.10 Maping Distribusi kuat medan magnet tanpa Inti Besi
Maping distribusi medan magnet dapat dilihat dri diagram blok berikut :
Gambar 3.11 diagram blok distribusi tanpa inti besi.
PLN / Jala-jala Regulator Constan Current
Koil tanpa inti Besi
PLN / Jala-Jala Regulator Constan Current
3.9.4 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan Inti Besi
Cara ini dilakukan dengan jalan meletakkan sepotong besi didalam kumparan yang dialiri listrik. Besi tersebut akan menjadi magnet tidak tetap. Karena inti besi menjadi magnet, maka inti besi itu menghasilkan medan magnet. Dilain pihak kumparan juga akan menghasilkan medan magnet pada arah yang sama pada inti besi. Hal ini akan menyebabkan terjadinya penguatan medan magnet. Penguatan medan magnet diperoleh dari penjumlahan medan magnet yang dihasilkan oleh besi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.
Lilitan Koil Dengan inti besi
Dengan Inti Besi Lilitan
Koil
Gambar 3.12 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan Inti Besi.
Gambar 3.13 diagram blok distribusi dengan inti besi.
PLN / Jala-jala Regulator Constan Current
3.9.5 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan poll Besi
POLL BESI
POLL BESI
Gambar 3.14 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan Poll Besi.
Gambar 3.15 diagram blok distribusi dengan Poll Besi
3.9.6 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan topi Besi
POLL BESI
POLL BESI TOPI BESI TOPI BESI
Gambar 3.16 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan Topi Besi.
PLN / Jala-jala Regulator Constan Current
Gambar
3.17 diagram blok distribusi dengan Poll Besi.
3.9.7 Maping Distribusi kuat medan magnet dengan cetak
Pengukuran kuat medan magnet dengan alat cetak adalah semua fluks magnet difokuskan ke dalam alat cetak sehingga menghasilkan medan magnet yang besar.
Gambar 3.18 diagram blok distribusi dengan Alat cetak.
PLN / Jala-jala Regulator Constan Current
Koil dengan Topi Besi
Koil dengan Poll Besi
Koil dengan Inti Besi
PLN / Jala-jala Regulator Constan Current
Koil dengan poll besi Koil dengan
Bopi Besi Koil dengan
Alat Cetak
3.10 Diagram Alir
Adapun alur penelitian secara umum adalah sebagai berikut:
Gambar 3.19 Diagram Alir Percobaan Mulai
Pengukuran regulasi dan ripple
Pengukuran Induktansi (L) dan hambatan ( R ) pada koil
Perancangan alat
maping distribusi medan magnet tanpa inti besi
maping distribusi medan magnet dengan inti besi
maping distribusi medan magnet dengan poll besi
maping distribusi medan magnet dengan topi besi
maping distribusi medan magnet dengan alat cetak
Diorientasi
Dipressing/ Kompaksi
Pengolahan data
4.1Hasil pengukuran regulasi dan ripple dari power supply dan constan current
Pemakaian suplai tegangan yang merubah tegangan AC (110V - 220V) ke tegangan keluaran DC rendah adalah sangat diperlukan. Suplai tenaga penyearah (rectifier) untuk merubah tegangan AC ke tegangan DC dan penyaring untuk mengurangi ripple yang dihasilkan dari penyearah. Ripple dan regulasi selanjutnya diperbaiki oleh regulator transistor antara penyaring dan keluaran. Efek beban dimana terjadi penurunan tegangan dari setting awak seperti arus dinaikkan dari nol hingga 8 A atau ke rate harga maksimum adalah adalah 5 % .Efek sumber dimana perubahan keluaran untuk perubahan tegangan antara 210 V sampai 231 V adalah 5%.Suplai tenaga arus konstan dengan regulasi secara otomatis mengatur tegangan keluarannya untuk mengkompesasikan perubahan beban resistif untuk mempertahankan arus pada harga konstan.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Regulasi Pada Power Supply
Tegangan AC
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Regulasi Pada Constan Current
Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut
Tegangan AC ( Volt ) Tegangan pada DC ( Volt ) Arus (A)
turun. Untuk perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran menjadi stabil. Pada power supply regulasinya ± 5% dengan perubahan tegangan dan arus sehingga medan magnet yang dihasilkan tidak stabil, dan pada constan current meskipun tegangan berubah-ubah arus tetap stabil sehingga medan magnet yang dihasilkan akan stabil.
4.2Pengukuran Gelombang Ripple pada Power Supply dan Constan Current
Pada power supply ripple nya masih besar karena tegangan pada jala jala tidak stabil sehingga output nya berubah-ubah, sedangkan pada constan curret ripplenya kecil Karena arus yang masuk di stabilkan meskipun tegangan berubah-ubah. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil.
a. Ripple Power Supply b. Ripple Constan Current
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Gelombang pada Power Supply dan Constan Current.
4.3Hasil pengukuran RL
4.3.1 Pengukuran Hambatan (R)
Untuk pengambilan data dari hambatan koil adalah dengan melihat perbedaan luas penampang ( resistivitas) sepanjang kawat. Luas penampang yang berbeda-beda sepanjang kawat dapat mempengaruhi pengambilan data yang dilakukan, Karena adanya perbedaan luas penampang sepanjang kawat, bahwa hambatan (R) sebanding dengan panjang kawat yang dilalui arus listrik.
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Hambatan pada Koil
Tegangan ( Volt ) Arus (A) Tegangan ( Volt )
Gambar 4.2 Grafik Hambatan Pada Koil.
4.3.2 Pengukuran Induktansi (L)
Kemampuan induktor untuk menyimpan energi dari nilai arus tertentu disebut induktansi. Induktansi juga merupakan ukuran dari intensitas untuk melawan perubahan nilai arus (atau lebih tepatnya, seberapa banyak tegangan yang dihasilkan dari proses induksi diri/self inductance untuk laju perubahan nilai arus tertentu). Induktor yang menggunakan inti dari bahan ferromagnetic mampu menghasilkan fluks medan yang lebih kuat dari pada menggunakan inti dari bahan udara atau aluminium. Jenis bahan kawat pada induktor atau Induktansi mempengaruhi seberapa besar fluks medan magnet yang akan dihasilkan apabila dipasangkan sejumlah gaya medan magnet (atau sejumlah arus yang dilewatkan pada kawat kumparan), semakin banyak jumlah lilitan/putaran pada kumparan maka akan menghasilkan induktansi yang lebih besar, semakin sedikit jumlah putaran/lilitan, maka semakin kecil nilai induktansinya, semakin luas penampang kumparan menghasilkan induktansi yang semakin besar, semakin kecil luasnya maka semakin kecil induktansinya.
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Indukstansi pada Koil
4.4Hasil pengukuran Kuat Medan magnet
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara kuat magnetisasi terhadap medan magnet, diperlukan konversi antara arus listrik yang diberikan dengan besar medan magnet. Ketika kita melakukan maping, maka hubungan antara arus listrik yang diberikan dan besar medan magnet yang diperoleh adalah linier pada setiap posisi arus yang diberikan. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara arus listrik yang diberikan kedalam koil terhadap hasil medan magnet dari koil adalah linier.
f (khz) Z (Ω) θ0 Q (mΩ) Ls (µH) L = Z sin θ / 2πf ( H ) 10 1.3728 75.87 3.97 21. 5 2.11 . 10-3
4.4.1 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Pada Alat Orientasi_Pressing
Gambar 4.3 Grafik Kuat magnet Luar (H) pada pengukuran kuat medan magnet.
4.4.2 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Tanpa Inti Besi
Gambar 4.4 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) tanpa inti besi. 0 Kurva hubungan antara B vs H
y = 149.86x
Maping Medan Magnet Tanpa Inti Besi
4.4.3 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Inti Besi
Gambar 4.5 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) dengan inti besi
4.4.4 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Poll Besi
Gambar 4.6 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) dengan poll besi. y = 405.2x
Maping Medan Magnet dengan Inti Besi
y = 776.07x
Maping Medan Magnet Dengan Poll Besi
4.4.5 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Topi Besi
Gambar 4.7 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) dengan topi besi.
4.4.6 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Alat Cetak h =3 cm dan ϕ = 1,3 cm
Gambar 4.8 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) pada alat cetak h = 3 cm ϕ = 1.3 cm.
Maping Medan Magnet Dengan Topi Besi
4.4.7 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 5 cm dan ϕ = 1,3 cm
Gambar 4.8 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) pada alat cetak h = 5 cm ϕ = 1.3 cm.
4.4.8 Hasil pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 13 cm dan ϕ = 0,9 cm
4.5Proses Orientasi
Pada bahan yang belum bersifat magnet, wilayah domain berorientasi secara acak dan menetralisir satu sama lain atau melemahkan satu sama lainnya. Namun, medan magnet masih ada dalam domain.Domain adalah dikenal magnet permanen terkecil.sekitar 6.000 domain akan menempati area seukuran ujung jarum. Sebuah domain terdiri dari sekitar 1,000,000,000,000,000 atau 10 15atom.
Gambar 4.10 Proses Orientasi
energi untuk membuat orientasi magnet menjadi kuat. Seperti medan magnet eksternal menjadi semakin kuat, lebih dan lebih dari domain magnet pada materi tersearahkan. Akan ada kondisi di mana semua domain dalam besi berda dalam kondisi saturasi (jenuh).kondisi ini disebut jenuh karena tidak ada lagi domain yang belum tersearahkan, tidak peduli berapa banyak kuat medan magnet dibuat.
4.6Proses Kompaksi
Kompaksi merupakan proses berkurangnya volume ruang antar butiran akibat pembebanan. kompaksi menyebabkan berkurangnya porositas material karena adanya rearangement (penyusunan ulang) dari butiran butiran yang jarang (tidak bersentuhan) menjadi saling bersentuhan atau makin rapat. ketika kompaksi terjadi material lepas ini akan menjadi lebih rapat dan padat yang otomatis akan mengurangi porositasnya. Tujuan kompaksi adalah memperbaiki sifat-sifat teknis magnet yaitu memperoleh keadaan magnet yang paling padat (keadaan padat maksimum). Fenomena yang terjadi pada proses kompaksi yaitu serbuk yang akan dibentuk menjadi produk ditempatkan atau dimasukkan ke dalam die atau cetakan lalu diberikan tekanan pada serbuk, akibat dari tekanan menyebabkan serbuk tersebut akan tersusun secara teratur dan akan mengalami deformasi dan akan terjadi cold welding antara partikel-partikel serbuk .
4.7Perbandingan Kuat Medan Magnet Pada Proses Orientasi Dan Tanpa Orientasi
dengan bidang diterapkan. Ini menunjukkan medan magnet di sekitar kelompok domain, dimana semua adalah berorientasi pada arah yang sama.
Gambar 4.11 Grafik pengukuran Kuat Medan Magnet (B) pada Bahan.
4.8Pembahasan
Kita dapat memperbesar efek magnetik yakni kuat medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang dialirkan didalam kawat, yakni dengan membentuk kawat tersebut dalam bentuk sebuah koil yang terdiri dari banyak lilitan, dan juga dengan mengisikan sebuah inti besi di dalam koil tersebut. Hal ini akan menyebabkan terjadinya penguatan medan magnet. Penguatan medan magnet diperoleh dari penjumlahan medan magnet yang dihasilkan oleh besi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan. Dan dengan penambahan poll besi, arah fluks magnet lebih terfokuskan sehingga menimbulkan medan magnet yang besar. Akan tetapi jika dilakukan penekanan yang cukup kuat, poll besi tidak sukup kuat untuk menahan tekanan.Sehingga dibuat desain topi besi yang dirancang dengan ukuran yang sebaik mungkin yang dapat menahan tekanan sewaktu melakukan penekanan, namun fluks magnet tidak semuanya terfokus kea lat cetak. Fluks magnet sebagian diserap oleh topi besi, sehingga medan magnet yang dihasilkan lebih kecil dari pada poll besi. Disini kegunaan dari topi besi adalah untuk menahan tekanan sewaktu melakukan kompaksi. Dengan
0
Kuat Medan Magnet Setelah Di Magnetisasi
Kuat Medan Magnet Luar
penambahan poll besi dan topi besi yang dapat membangkitkan kuat medan magnet dilakukan lage dengan penambahan alat cetak. Setelah menggunakan alat cetak maka medan magnet yang dihasilkan cukup besar yaitu mencapai 1.2 Tesla denga kuat arus 8A. Di dalam alat cetak dilakukan proses orientasi bahan dengan medan magnet. Dibutuhkan energi untuk membuat orientasi magnet menjadi kuat. Seperti medan magnet eksternal menjadi semakin kuat, lebih dan lebih dari domain magnet pada materi tersearahkan. Karena medan magnet sudah cukup kuat makan proses orientasi akan bagus dan semua arah partikel Kristal akan searah. Setelah proses orientasi pada bahan dilakukan, dilanjutkan dengan proses kompaksi. Tujuan kompaksi adalah memperbaiki sifat-sifat teknis magnet yaitu memperoleh keadaan magnet yang paling padat (keadaan padat maksimum). Fenomena yang terjadi pada proses kompaksi yaitu serbuk yang akan dibentuk menjadi produk ditempatkan atau dimasukkan ke dalam die atau cetakan lalu diberikan tekanan pada serbuk, akibat dari tekanan menyebabkan serbuk tersebut akan tersusun secara teratur dan akan mengalami deformasi dan akan terjadi cold welding antara partikel-partikel serbuk. Ketika tidak terdapat sample, maka
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengukuran yang dilakukan terhadap Alat Orientasi Pressing Magnet Anisotropi secara keseluruhan dapat diambil kesimpulan :
1. Untuk memfokuskan medan magnet dilakukan sistem pengembangan desain alat yaitu dengan menambahkan poll besi dan topi besi.Medan magnet yang dihasilkan sebelum di modifikasi adalah 0.8 Tesla pada kuat arus 15 A, sedangkan setelah dikembangkan medan magnet yang dihasilkan adalah 1.2 Tesla pada kuat arus 8 A.
2. Cara mengorientasikan bahan adalah dengan memberikan variasi kuat arus, bubuk material magnet disearahkan arah kristal partikelnya dengan medan magnet. Bahwa semakin besar kuat arus yang diberikan, semakin besar karakteristik magnet yang dihasilkan. Sebagai sumbar dayanya menggunakan constan current yang dilakukan secara manual, tujuan menggunakan constan current adalah agar arus selalu stabil meskipun tegangan berubah-ubah.
5.2 Saran
Dari hasil perancangan alat Orientasi-Pressing masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karena itu peneliti merasa perlu memberikan saran-saran sebagai berikut :
1. Sebaiknya dilakukan pembuatan koil dari awal sehingga diketahui jumlah lilitan koil.
2. Diperlukan ketelitian dalam melakukan maping medan magnet.
2.1 Pengertian Magnet
Pengetahuan tentang sifat magnet tumbuh dari pengamatan bahwa batu-batu (magnetic) tertentu dapat menarik potongan logam besi. Kata magnet berasal dari kata magnesia (bahasa Yunani) yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut. Magnet dapat menarik benda lain yang berasal bahan logam. Namun tidak semua logam dapat ditarik oleh magnet.Besi dan baja adalah dua contoh logam yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet.
Magnet alam yang lain adalah bumi sendiri, yang dapat mengarahkan sebuah jarum kompas, yang telah dikenal sejak lama dan digunakan sebagai alat navigasi dalam pelayaran. Pada tahun 1820 Oested menemukan bahwa arus listrik yang dialirkan pada selembar kawat dapat menghasikan efek magnetik yaitu dapat mengubah arah (orientasi) sebuah jarum kompas.
Magnet memiliki dua tempat yang gaya magnetnya paling kuat. Daerah ini disebut kutub magnet.Ada 2 kutub magnet, yang dinamakan kutub utara (U) dan kutub selatan (S).Gaya-gaya magnet juga timbul di sekitar magnet arahnya dapat dengan cara menaburkan serbuk besi pada kertas yang diletakkan di atas magnet seperti terlihat pada gambar beriut ini.
2.2 Efek Hall
Dari penelitian seorang fisikawan E.H.Hall didapatkan bahwa bukan electron yang bermuatan negative saja yang dapat menghantarkan arus listrik, sebab ternyata ditemukan juga pada keadaan khusus kita menemukan partikel-partikel bermuatan positif yang dikenal dengan sebutan hole dapat juga bertindak sebagai penghantar arus. Kita dapat menyimpulkan bahwa hole sepenuhnya berkelakuan mirip seperti partikel positif. Efek hall dari semikonduktor lebih penting dalam suatu logam, karena disini pembawa arus lebih sedikit sehingga koefisien hallnya sangat besar dibandingkan dengan logam. Tegangan timbul karena pembawa arus negative atau posisi dalam logam dibelokkan oleh medan magnet sehingga tertumpuklah pada masing masing permukaan muatan yang berlawanan.Adanya keadaan lebih positif dan lebih negative pada permukaan yang bertolak belakang yang menimbulkan beda potensial. Tegangan inilah yang dikenal dengan tegangan Hall.
(a) (b)
Gambar 2.2 Efek Hall, a) Partikel positif bergerak ke kanan, b) Partikel negatif bergerak ke kiri
Pembawa arus adalah hole yang bermuatan positif sehingga arahnya searah dengan arah arus. Hasil V+ x B menyebabkan timbulnya gaya F yang sejajar dengan sumbu Y. Ini mengakibatkan hole-hole tadi dibelokkan kekanan sehingga timbul medan listrik karena permukaan sebelah kanan memiliki muatan positif lebih besar dibandingkan permukaan sebelah kiri. Kesetimbangan akan terjadi karena medan magnet B yang membelokkan pembawa muatan kearah kanan/kiri diimbangi oleh tenaga listrik yang mengarah kekiri/kanan.
Jika n adalah jumlah muatan persatuan, volume : I = n q v t l ; v adalah kecepatan bergerak dari muatan. Tegangan Hall VH yang terjadi , besarnya yaitu :
(2.2) Dengan :
V = Tegangan Hall (Volt) t = Tebal cuplikan (m)
I = Arus yang melalui cuplikan (Ampere) B = Medan magnet (Wb/m2atau Tesla) n = Rapat muatan ( m-3)
F = Gaya (N)
l = Panjang cuplikan (meter) q = Muatan elementer (Coulomb)
2.3 Hukum Ampere
Penemuan bahwa arus efek-efek magnet dibuat Hans Cristian Oersted didalam tahun 1820.Oesrted membuat penemuannya sehubungan dengan demostrasi didalam kelas. Jika kita membuat kawat yang berarus sebagai sumber khas medan dan sebagai objek khas pada medan magnet maka sebagai anaologi dengan argumentasi untuk medan listrik kita dapat menuliskan:
Arus ↔ Medan (B) ↔ Arus,
Gambar 2.4 Hukum Ampere
Sekarang kita menuliskan hubungan kuantitatif diantara arus I dan medan magnet B sebagai:
(2.3) (2.4) Dengan :
B = medan magnet (Wb/m2atau Tesla) µo = permebilitas vakum ( 4π.10-7Wb/Am) I = kuat arus listrik yang melalui kawat ( A ) r = jarak titik kawat berarus listrik (m) dl = panjang elemen kawat (m)
Hubungan antara I dan B dikenal sebagai hukum ampere.Hukum Ampere menyatakan bahwa ada gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua kawat paralel yang membawa arus listrik. Gaya ini digunakan dalam definisi dari ampere, yang menyatakan bahwa "arus konstan akan menghasilkan gaya tarik dari 2 × 10-7 newton per meter panjang antara dua penghantar lurus, konduktor paralel panjang tak terbatas dan melingkar diabaikan penampang ditempatkan satu meter dalam ruang hampa / vakum ". Eksperimen tersebut terdiri dari pengukuran B berbagai jarak r dari sebuah kawat lurus yang panjang yang penampangnya berbentuk lingkaran yang mengangkut sebuah arus i.
cenderung untuk menjadi sejajar untuk medan magnet luar. Dengan kutub utaranya menunjuk kearah B. Jika arah arus didalam kawat dibalik, maka semua jarum kompas akan membalik kedudukan ujung-ujungnya, hasil eksperimen ini menunjukkan kaidah tangan kanan. Untuk menentukan arah B didekat sebuah kawat yang mengangkut arus I , genggamlah kawat tersebut dengan tangan kanan, dengan inu jari yang menunjuk didalam arah arus, maka jari lainnya akan melingkar menintari kawat didalam arah B.
Gambar2.5Medan Magnet Pada Kawat Lurus
2.4 Dua Penghantar Yang Sejajar
Gambar 2.6 Medan Magnet Pada Dua Kawat Lurus
Beberapa orang diantara teman sejawat Ampere berpikir bahwa berdasarkan eksperimen Oersted maka tarikan diantara kedua penghantar merupakan suatu hasil yang jelas dan tidak perlu dibuktikan. Mereka mengemukakan bahwa jika kawat 1 dan 2 masing-masing mengerjakan gaya pada sebuah jarum kompas maka kawat-kawat tersebut haruslah saling mengerahkan gaya terhadap satu sama lain. Kesimpulan mereka tersebut adalah salah. Kawat 1 akan menghasilkan sebuah medan magnet B1 pada semua titik yang berada didekatnya. Besarnya B1 yang ditimbulkan oleh arus I1 ditempat kedua kawat adalah
(2.5) Dengan :
B = Medan magnet [Wb/m2atau Tesla]
µo = pemeabilitas magnetik di udara (Wb/mA) r = jarak pada penghantar (m)
I = arus pada kawat penghantar (A)
menarik persatuan panjang diantara kawat kawat tersebut adalah tepat sebesar 2.10-7 N/m, maka arus tersebut didefenisikan sebagai satu Ampere.
Dimana diketahui bahwa gaya persatuan panjang (F/l) untuk kedua penghantar sama. Apabila arah arus I1 dan I2 searah mengakibatkan terjadi gaya tarik-menarik dan bila I1 dan I2 berlawanan arah maka terjadi gaya tolak-menolak dengan:
(2.6) (2.7)
Dengan : 0 =Pemeabilitas magnetik di udara (Wb/mA) F = Gaya (N)
Kita sekarang menjelaskan sebuah prosedur yang serupa untuk menghitung B pada setiap titik yang ditimbulkan oleh sebuah distribusi arus yang sembarang.Kita membagi bagi distribusi arus tersebut ke dalam elemen-elemen arus dan dengan hukum biot savart maka kita menghitung kontribusi dB yang ditimbulkan oleh setiap elemen arus pada titik yang ditinjau. Kita mencari mean B pada titik tersebut dengan mengintegralkan kontibusi kontribusi medan magnet untuk seluruh distribusi.
Gambar 2.7Hukum Biot-Savart
Dari gambar memperlithatkan sebuah distribusi arus yang sembarang yang terdiri dari sebuah arus I di dalam kawat yang melengkung.Gambar tersebut memperlihatkan juga sebuah elemen arus khas, elemen tersebut adalah sebuah panjang dl dari penghantar yang mengangkut arus i. Arahnya adalah arah garis singgung pada penghantar.Sebuah elemen arus tidak dapat berada pada suatu kesatuan yang terisolasi karena sebuah jalan yang mengalirkan arus kedalam sebuah elemen tersebut harus disediakan pada satu ujung dan keluar dari elemen tersebut ke ujung lainnya. Misalkan P adalah titik pada nama kita ingin mengetahui medan magnet dB yang diasosiasikan dengan elemen arus tersebut. Menurut hukum Biot-Savart maka besarnya dB yang diberikan adalah
(2.8)
Dimana r adalah vector pergeseran dari elemen tersebut ke P dan θ adalah sudut
diantara vector dl. Arah dB adalah verktor dl x r. kita dapat menuliskan hokum Biot dan Savart didalam bentuk vector sebagai :
Bila kita menyatakannya didalam besarnya perumusan tersebut memberikan juga infornasi lengkap mengenai arah dB, yakni bahwa arah tersebut adalah sama seperti arah vector dl x r. Medan resultan di titik P didapatkan dengan mengintegralkan :
(2.10) Dengan:
dB = Medan magnet [Wb/m2atau Tesla]
µo = Pemeabilitas magnetik di udara (Wb/mA) I =kuat arus pada kawat dalam ampere ( A )
dl = panjang elemen kawat (m)
r =jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m ) Dimana integral tersebut adalah sebuah integral vector.
2.6 Medan magnet pada kawat melingkar
Gambar 2.8 Medan Magnet PadaKawat Melingkar
( 2.11)
Untuk sejumlah N lilitan kawat berlaku :
(2.12)
Dengan :
BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalam tesla ( T) I = kuat arus pada kawat dalam ampere ( A )
a = jari-jari kawat melingkar dalam meter ( m ) r = jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m )
θ = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalamderajad (°)
x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m )
Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung :
, untuk N lilitan kawat maka : (2.13)
Dengan:
B = Medan magnet dalam tesla ( T )
µo = Permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 -7 Wb/am I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
2.7 B untuk Sebuah Solenoida
Solenoida (solenoid) adalah sebuah kawat panjang yang dililitkan didalam sebuah helix yang terbungkus rapat dan yang mengangkut sebuah arus i. Untuk titik-titk yang dekatkepada sebuah lilitan tunggal solenoid tersebut, pengamat tidak menyadari bahwa kawat tersebut dibengkokkan didalam bentuk sebuah busur. Kawat tersebut bersikap secara magnetic hampir menyerupaisebuah kawat lurus yang panjang, dan garis-garis B yang ditimbulkan oleh lilitan tunggal ini adalah merupakan lingkaran – lingkaran konsentris.
Medan solenoid tersebut adalah jumlah vector dari medan–medan yang ditimbulkan oleh semua lilitan yang membuat atau yang membentuk solenoid tersebut.Lihat gambar dibawah yang memperlihatkan sebuah solenoid dengan lilitan–lilitan yang sangat jarang (widely spaced turns), menganjurkan bahwa medan–medan cenderung untuk saling menghilangkan diantara kawat– kawattersebut.
Gambar2.9 Medan Magnet Pada Selonoida
Pada gambar menjelaskan bahwa pada titik-titik di dalam solenoid dan tempat yang cukup jauh dari kawat – kawat tersebut, B adalah sejajar dengan sumbu solenoid. Didalam kasus pembatas atau limiting case mengenai kawat – kawat segiempat kuadratis yang berdekatan yang terbungkus dengan erat, maka solenoid tersebut pada pokoknya akan menjadi lembar arus silender dan persyaratan – persyaratan simetri.
oleh bagian bawah lilitan solenoid tersebut (yang ditandai dengan ) yang menunjuk kekanan. Jika solenoid tersebut semakin bertambah ideal yakni jika solenoid mendekati konfigurasi sebuah lembar arus silender yang panjangnya takberhingga, maka medan B di titik – titik luar mendekati nol. Dengan mengambil medan luar sebesar nol bukanlah merupakan sebuah anggapan yang buruk untuk sebuah solenoid yang digunakan didalam praktek jika panjangnya jauh lebih besar dari pada diameternya, dan jika kita hanya meninjau titik – titik luar yang dekat dengan daerah pusat solenoid yakni yang jauh dari ujung – ujung solenoid. Pemakaian hukum ampere adalah:
(2.14)
Pada hukum ampere diatas menjelaskan bahwa integral sebagai jumlah dari empatintegral, satu integral untuk satu segmen:
B = μ0 i n (2.15) dimana :
B = medan magnet [Wb/m2atau Tesla]
i = arus yang mengalir pada kawat/lilitan [A]
μ0 = permeabilita sudara [T.m/A atau wb/A.m] n = jumlah lilitan
2.8 Fluks magnet
Garis-garis yang menggambarkan pola medan magnet disebut garis-garis gaya magnet. Garis-garis gaya magnet tidak pernah berpotongan satu sama lainnya. Makin banyak jumlah garis-garis gaya magnet makin besar kuat medan magnet yang dihasilkan. Apapun bentuknya sebuah magnet memiliki medan magnet yang digambar berupa garis lengkung. Dua kutub magnet yang tidak sejenis saling berdekatan pola medan magnetnya juga berupa garis lengkung yang keluar dari kutub utara magnet menuju kutub selatan magnet.
utara masing-masing cenderung saling menolak. Karena arah garis gaya berlawanan, terjadilah tolak-menolak antara garis-garis gaya yang keluar kedua kutub utara magnet. Fluks magnet didefenisikan sebagai perkalian antara medan magnet B dengan luas bidang A yang tegak lurus dengan induksi magnetnya. Secara matematis ditulis:
(2.16)
Gambar 2.10 Fluks magnet
Dalam kenyataanya, induksi magnet B tidak selalu tegak lurus pada bidang, sehingga rumus flukks magnet diatas berubah menjadi :
(2.17)
Dengan : θ = sudut antara arah induksi magnet denga arah normal bidang = fluks magnet ( Wb )
A = luas bidang
B = Induksi magnet ( T)
2.9 Penghitungan Induktans
Kita mampu menghitung kapasitansi secara langsung dengan menggunakan factor-faktor geometris untuk sejumlah kecil kasus, seperti kapasitor bidang sejajar. Dengan cara yang sama kita dapat menghitung induktans diri L untuk sejumlah kesil kasus khusus.
L = N2µoA / l (2.18) µ = µr µ0 (2.19)
L = Induktansi dari kumparan dalam Henry N = Jumlah putaran/lilitan pada kumparan kawat (kawat yang lurus berarti N=1)
µ = Permeabilitas dari bahan inti (absolut, bukan relatif)
µr =Permeabilitas relatif, tidak mempunyai dimensi satuan alias konstanta L = Panjang kumparan dalam meter
Induktans dari panjang l dari sebuah selonoida adalah sebanding dengan volumenya dan dengan kuadrat banyaknya lilitan per satuan panjang. Perhatikan bahwa induktans tersebut hanya bergantung pada factor-faktor geometris. jika kita melipat duakan banyaknya lilitan persatuan panjang, maka hanya lilitan total N
yang dilipat duakan tetapi juga fluks ϕB yang melalui setiap lilitan akan dilipat
duakan, yang menghasilkan factor keseluruhan sebesar empat untuk tautan fluks
NϕB. Karena pada faktanya, nilai permeabilitas berubah-ubah bila intensitas medannya berubah (ingat ketidaklinieran kurva B/H untuk berbagai macam bahan). Karena nilai permeabilitas (µ) pada persamaan itu tidak stabil, maka induktansi (L) juga tidak stabil dalam beberapa derajat bila arus yang mengaliri koil berubah-ubah
2.10 kurva Histerisis Magnet
rotasi dari domain tunggal dengan bidang terbalik. Selanjutnya, domain memiliki momen magnetik sejajar dengan bentuk bidang baru dan tumbuh dengan mengorbankan mantan domain. Kritis untuk penjelasan ini adalah perlawanan terhadap gerakan dinding domain yang terjadi sebagai respons terhadap peningkatan medan magnet dalam arah yang berlawanan, ini menyumbang B dengan H, atau histeresis. Ketika medan listrik mencapai nol, masih ada beberapa fraksi volume net domain berorientasi di bekas arah, yang menjelaskan keberadaan Br remanen .
Untuk mengurangi lapangan B dalam spesimen ke nol, medan H besarnya Hc harus diterapkan dalam arah yang berlawanan dengan medan asli, Hc disebut koersivitas, atau kadang-kadang kekuatan koersif. Setelah kelanjutan dari medan listrik dalam arah sebaliknya ini, seperti yang ditunjukkan pada gambar, saturasi akhirnya dicapai dalam arti yang berlawanan, sesuai dengan titik S. Sebuah pembalikan kedua lapangan untuk titik saturasi awal (titik S) melengkapi hysteresis loop simetris dan juga menghasilkan kedua remanen negatif (Br) dan koersivitas positif ( Hc).
Gambar 2.11 Kerapatan Fluks versus Kekuatan Medan Magnet
pada arah yang menguntungkan (atau hampir sejajar dengan) medan listrik tumbuh dengam yang berorientasi tidak baik .
Gambar 2.12PerilakuB-versus-H
koersif Hc, selanjutnya pembalikan kembali arah H yang mengakibatkan pembalikan arah B, tetapi perubahan B tidak secepat perubahan H.
2.11 Permeabilitas Magnet
Permeabilitas (permeability) adalah kemampuan suatu benda untuk dilewati garis gaya magnet. Permeabilitas dinyatakan dengan simbol µ . Benda yang mudah dilewati garis gaya magnet disebut memiliki permabilitas yang tinggi. Permebilitas magnet merupakan konstanta perbandingan antara rapat fluks (B) dengan kuat medan (H) yang digasilkan magnet. Untuk udara dan bahan nonmagnetik, permeabilitas dinyatakan sebagai permeabilitas ruang kosong (µo =
4π.10-7
H/m ), sehingga :
B/H = µo (2.20) Untuk bahan lain maka permeabilitasnya sebanding dengan permeabilitas ruang kosong dikalikan permeabilitas relatif bahan (µr). Sehingga diperoleh :
B/H = µo µr (2.21) absolut. Dengan konstanta permeabilitas maka karakteristik kemagnetan suatu bahan dapat digambarkan dalam kurva perbandingan B – H. Permeabilitas µ dari benda-benda magnetik adalah perbandingan antara B dengan H, dinyatakan dengan rumus:
Semakin besar arus yang mengalir didalam suatu kumparan, semakin besar kuat medannya, begitu juga semakin banyak lilitan kawatnya, semakin banyak dihasilkan garis gaya magnet. Perkalian antara kuat arus dan jumlah lilitan disebut Ampere-lilitan, atau gaya gerak magnet, dinyatakan dengan rumus :
(2.24) Dengan :
F = gaya gerak magnet (ggm) dalam satuan At (=Ampere turns) N = jumlah lilitan
I = kuat arus pada kawat kumpaaran dalam satuan Ampere
Bila suatu kumparan direnggangkan menjadi dua kali dari panjang aslinya, maka kuat medan magnetnya menjadi setengahnya. Field intensity (kuat medan magnet)
berbanding lurus dengan jumlah lilitan dan besar arus pada kawat kumparan dan berbanding terbalik dengan panjang kumparan. Hal ini dinyatakan dengan rumus: adalah jarak antara ujung kedua kutub inti (panjang inti) tersebut.
2.12 Dipol Magnet
Dipol magnetik dapat dianggap sebagai magnet bar kecil yang terdiri dari kutub utara dan selatan bukan muatan listrik positif dan negatif. Dipol magnetik dipengaruhi oleh medan magnet dalam cara yang mirip dengan cara di mana dipol listrik dipengaruhi oleh medan listrik. Dalam medan magnet, kekuatan bidang itu sendiri memberikan sebuah torsi yang cenderung mengarahkan dipol dengan lapangan.
2.13 Kemagnetan Bahan
Kita dapat menggolongkan benda berdasarkan sifatnya. Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua, yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Namun, tidak semua benda yang berada di dekat magnet dapat ditarik. Benda yang dapat ditarik magnet disebut benda magnetik. Benda yang tidak dapat ditarik magnet disebut benda nonmagnetik.
Benda yang dapat ditarik magnet ada yang dapat ditarik kuat, dan ada yang ditarik secara lemah. Oleh karena itu, benda dikelompokkan menjadi tiga, yaitu benda feromagnetik, benda paramagnetik, dan benda diamagnetik. Benda-benda magnetik yang bukan magnet dapat dijadikan magnet. Benda itu ada yang mudah dan ada yang sulit dijadikan magnet. Besi mudah untuk dibuat magnet, tetapi jika setelah menjadi magnet sifat kemagnetannya mudah hilang. Oleh karena itu, besi digunakan untuk membuat magnet sementara.
2.13.1 Bahan Diamagnetik
atom mempunyai elektron orbital, maka semua bahan bersifat diamagnetik. Suatu bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya.
2.13.2 Bahan Paramagnetik
Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/ molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/ molekul dalam bahan nol, hal ini disebabkan karena gerakan atom/ molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. Di bawah pengaruh medan eksternal, mereka mensejajarkan diri karena torsi yang dihasilkan. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.
Gambar 2.13 Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik sebelum diberi medan magnet luar
Gambar 2.14 Arah domain dalam bahan paramagnetik setelah diberi medan magnet luar.
Dalam bahan ini hanya sedikit spin elektron yang tidak berpasangan, sehingga bahan ini sedikit menarik garis-garis gaya. Dalam bahan paramagnetik, medanB yang dihasilkan akan lebih besar dibanding dengan nilainya dalam hampa udara.
2.13.3 Bahan Feromagnetik
dihilangkan, akan tetap memiliki medan magnet, karena itu bahan ini sangat baik sebagai sumber magnet permanen.
2.14 Power Supply ( Sumber Daya )
Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi, suber tenaga tersebut bermacam-macam ada dari battery, accu, dan ada yang langsng menggunakan tenaga listrik jala-jalaPLN. Power supply adalah sebuah perangkat yang memasok energy listrik untuk satu alat atau system yang berfungsi untuk menyalurkan energy listrik. Istilah ini sering diterapkan ke perangkat yang mengkorversi salah satu bentuk energy listrik yang lain. Sebuah catu daya diatur adalah salah satu yang mengontrol tegangan output atau untuk nilai tertentu, nilai dikendalikan mengadakan hamper konstan, meskipun variasi baik dalam beban atau tegangan yang diberikan oleg sumber energy satu daya. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC.
Gambar 2.15 Konversi Arsu AC menjadi Arus DC.
Tambahan komponen yang mungkin disertakan adalah linear regulation, yang bertugas menjaga tegangan sesuai yang diinginkan, meski daya output yang dibutuhkan semakin bertambah.
Prinsip kerja dari power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformer, diode, dan kapasitor. Tegangan jala- jala 220 Volt dari linstrik PLN diturunkan oleh trasformator penurun tegangan ( step Down ) yang menerapkan perbandingan lilitan. Dimana perbandingan lilitan dari suatu trasformator akan mempengaruhi tegangan yang dihasilkan. Rangkaian penyearah yang digunakan memanfaatkan empat dioda brigde yang telah dirancang untuk meloloskan kedua sirklus gelombang Ac menjadi saru arah.Arus masuk ke dioda jembatan sehingga arus yang awalnya arus AC menjadi arus DC. Hal ini disebabkan karena selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif menyebabkan arus akan mengalir ke diode ke 2 dan tidak akan mengalir ke dioda 1 karena diode 1 yang merefers arus kemudian diode 2 yang memfordward arus. Kemudian pada saat arus kembali ke penyearah jembatan maka arus melalui diode ke 3 karena arus cenderung mengalir dari potensial tinggi ke rendah dan kembali ke trafo.Dan selama setengah siklus tegangan sekunder yang negative maka arus melalui diode ke 4 lalu masuk ke rangkaian.Pada saat arus kembali ke penyearah jembatan arus hanya melalui diode 1 dan kembali ke trafo. Dari proses tersebut rangkaian hanya mengalami satu kondisi meyebabkan arus dari ac menjadi dc.
akan semakin cepat, sehingga dengan begitu makan bisa dipastikan gelombang semula rata akan berubah kembali memiliki ripple akibat pelepasan muatan yang begitu cepat.
2.15 Constant Current
Bila pada kumparan kawat kita alirkan arus listrik, maka pada daerah yang dibatasi oleh kumparan tersebut akan timbul medan magnet. Besar medan magnet yang ditimbulkan tergantung kepada permebilitas daripada bahan yang berada pada daerah yang dibatasi oleh kumparan, dan juga tergantung pada arus listrik yang dilewatkan pada kumparan kawat. Bila permebilitas bahan dianggab tetap, maka teknik yang paling mudah untuk mendapatkan medan magnet dengan besar tertentu adalah dengan mengalirkan sejumlah arus pada kumparan yang meliliti kawat tersebut. Namun medan yang diperoleh belum tentu konstan. Hal itu disebabkan karena besaran arus sangat bergantung pada besaran potensial listrik dan juga resistansi yang dilaluinya. Untuk potesial yang berubah-ubah atau harga resistor yang berubah-ubah, maka arus yang mengalir tidak konstan dan akibatnya medan magnet yang ditimbulkan menjadi tidak konstan.
Di laboratorium stuktur dan sifat-sifat material LIPI, telah ada sebuah alat yang akan menghasilkan medan magnet konstan. Sensitivitas dari alat itu tiap 1 gauss dibutuhkan arus sebesar 1Ampere. Arus tersebut tidak selalu menghasilkan besarnya medan magnet yang linear terhadap arusnya, tetapi pada suatu titik tertentu medan magnet ini seakan akan sudah jenuh dan ia akan menjadi konstan terhadap perubahan ampere. Keadaan jenuh tersebut terletak kira-kira 10 A.
Pada pendahuluan telah dikatakan bahwa pada kumparan kawat, dialirkan arus listrik, maka pada daerah yang dibatasi oleh kumparan akan timbul magnet, hubungan ini secara matematis dituliskan dengan rumus sederhana yaitu :
(2.26) Dimana : µ = permebibilitas inti kumparan
N = banyaknya lilitan
i = besarnya arus yang dilewatkan ( A )
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan zaman dan kemajuan teknologi, kini banyak ditemukan cara pembuatan magnet. Namun dari semua alat yang di temukan tidak semuanya dapat menghasilkan magnet dengan kwalitas yang baik, sementara pengaplikasian magnet semakin meningkat dan menjadi kebutuhan manusia.Untuk mengantisipasi perkembangan tersebut pengetahuan teknik pembuatan magnet semakin kita perlukan.Dengan ditemukannya alat orientasi pressing magnet maka jalan untuk mendapatkan magnet dengan kwalitas yang baik menjadi terbuka sampai sekarang.
Untuk mendapatkan magnet dengan kwalitas baik, kita terlebih dahulu mengetahui sifat dari bahan magnet tersebut. Dengan mengklasifikan bahan tersebut kita dapat mengetahui stuktur Kristal dari bahan material. Berbagai jenis material magnet, seperti barium heksa ferrite (Barium-Hexa Ferrite /BaO 6Fe203), Strontium heksa ferrite (Strontium hexa ferrite / SrO 6Fe2O3), magnet neodium (NdFeB), bonded magnet ferrite, bonded NdFeB magnet, sintered magnet ferrite, sintered magnet NdFeB dll. Dengan mengetahui klasifikasi material magnet, maka akan lebih mudah untuk memilih bahan magnet yg stuktur kristalnya acak atau searah. Magnet acak disebut magnet isotropi dan magnet yang terarahkan disebut magnet anisotropi. Bahan magnet yang stuktur kristalnya searah akan menghasilkan medan magnet yang kuat.
diberikan, diperkirakan semakin baik karakteristik magnet yang akan dihasilkan. Dengan teknologi proses yang digunakan ini yang relatif lebih sederhana dan mudah, pembuatan magnet yang baik dapat dilakukan. Maksimal medan magnet yang dihasilkan dari 0.5 Tesla sampai dengan 1,2 Tesla pada besar arus 8 A pada elektromagnet yang dibuat/dimodifikasi, dengan maksimal kuat tekan mencapai 50 ton. Alat elektromagnet ini juga dilengkapi dengan sistem pendingin kontinyu, sehingga dapat digunakan dalam waktu yang lama, danbesar medan magnet yang timbul diukur menggunakan gauss meter. Pengembangan system orientasi pressing magnet memiliki fungsi untuk menyearahkan medan magnet dan membangkitkan medan magnet dari material magnetik.
Hal ini menjadi latar belakang dilakukannya penelitian yang berjudul ”
SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ORIENTASI PRESSING MAGNET ANISOTROPI ”. Sekaligus untuk memenuhi tugas akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
1.2 Perumusan Masalah
Dari uraian diatas dapat dirumuskan permasalahan penelitian ini yaitu :
1. Bagaimana desain alat orientasi pressing untuk menghasilkan medan magnet yang cukup besar.
2. Bagaimana menghasilkan kuat medan magnet yang konstan dan tetap. 3. Bagaiman mengorientasikan bahan di dalam medan magnet.
1.3 Batasan Masalah
Dalam hal ini, melakukananalisis kerja sistem yang dibuat, beberapa konsep fisika mengenai listrik magnet akan dibahas, serta dibatasi pada hal-hal sebagai berikut : Menjelaskan mekasisme timbulnya medan magnet pada alat yang dibuat/dimodifikasi dengan menggunakan konsep teoritis yaitu hukum Ampere, hukum Biotsavart, konsep fluks magnet, permebilitas, dan prinsip pengukuran kuat medan magnet dengan menggunakan sensor Hall. Melakukan karakteristik alat dengan melakukan pengukuran dan maping distribusi fluks medan magnet pada kutub elektromagnet dan alat cetak. Mengamati kerja alat dengan melakukan orientasi pada beberapa variasi fluks medan magnet dan kuat penekanan, dengan menggunakan bahan berbentuk bubuk NdFeB.
1.4Tujuan Penelitian
Sebagai tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1. Memfokuskan medan magnet pada perencanaan dan pembuatan alat Orientasi- Pressing.
2. Dapat mengorientasikan material magnet dan meningkatkan karakteristik sifat magnet yang dibuat dengan proses Orientasi-Pressing pada saat pencetakan cuplikan material magnet.
1.5Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian:
1. Dapat memahami pengetahuan tentang Orientasi-Pressing magnet.
1.6Metodologi Penelitian
Penelitian di awali dengan studielectromagnet yaitu menggunakan konsep teoritis yaitu hukum Ampere, hukum Biot-Savart, konsep fluks magnet, permebilitas, prinsip pengukuran kuat medan magnet dengan menggunakan sensor Hall dan tentang mekasisme timbulnya medan magnet pada alat yang dibuat/dimodifikasi. Metode yang dilaksanakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen.
1.7Sistematika Penulisan
Adapun sistematika dalam penulisan ini, mencakup beberapa bab dan subbab seperti dijelaskan dibawah ini :
BAB 1 Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penelitian. BAB 2 Landasan Teori
Pada bagian ini dijelaskan tentang pengertian magnet, kemagnetan bahan, momen dipole magnet, hukum Ampere, Biot Savart, kurva hysteresis, focusing fluks magnet, dan constan current .
BAB 3 Metodologi Penelitian
Bab ini membahas tentang perancangan penelitian, diagram alir penelitian, dan metode percobaan.
BAB 4 Hasil dan Pembahasan
Disini dibahas tentang data yang diperoleh dan analisa data dari peralatan yang dibuat/dimodifikasi, dan hasil uji orientasi-pressing sampel permanen magnet NdFeB
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
ABSTRAK
Telah dilakukam pengembangan dan modifikasi system orientasi pressing magnet yaitu dengan memfokuskan atau mengoptimalkan medan magnet. Dengan mengetahui klasifikasi material magnet, maka akan lebih mudah untuk memilih bahan magnet yg stuktur kristalnya acak atau searah. Magnet acak disebut magnet isotropi dan magnet yang terarahkan disebut magnet anisotropi. Alat yang diperlukan untuk menyearahkan magnet inilah yang dinamakan mesin orientasi pressing magnet. Alat press terorientasi ini yang akan didesain dan kembangkan untuk menyearahkan medan magnet. pengembangannya yaitu dengan memberikan tambahan poll besi dan topi besi pada koil. Dimana sebelum alat di modifikasi, hanya menghasilkan kuat medan magnet sebesar 800 Gauss pada kuat arus 15 A, sedangkan setelah dimodifikasi dan dikembangkan mengahsilkan kuat medan magnet 12000 Gauss pada kuat arus 8 A. Untuk melihat kuat medan magnet (Fluks Density) yang mengalir menggunakan sensor efek Hall (gaussmeter) dan sebagai sumbar daya nya menggunakan constan current yang dilakukan secara manual, tujuan menggunakan constan current adalah agar arus selalu stabil meskipun tegangan berubah-ubah. Dimana, dengan memberikan kuat arus, dan memperbanyak lilitan koil, bubuk material magnet akan dikompaksi/ dipadatkan dengan terlebih dahulu disearahkan arah kristal partikelnya dengan medan magnet. Bahwa semakin besar tegangan inputan yang diberikan, semakin besar karakteristik magnet yang dihasilkan.
ABSTRACT
Pressing magnetic orientation system development with focussed or optimized magnetic field has been done. With knowing classification of magnetic materials, it will be easy to choose magnetic material which have random or oriented crystal structure. Random magnets called isotropy magnets and oriented magnets called anisotropy magnets.The magnets pressing machine whose used to magnetics oriented. Where before the tool in the modification, only produces a magnetic field strength of 800 Gauss at 15 A strong currents, whereas after the modified and developed strong magnetic field produces 12,000 gauss in strong currents 8 A. This oriented pressing will be designed and developed to oriented magnetic fields, withincreased poll iron and cap on the coil. The distribution ofmagnetic field which obtained depends on pattern of current flow in the conductor. To know magnetic field strength (flux density) which flows using a Hall effect sensor (Gaussmeter) and its use as a manual power boast constan current, constant current are used tovoltage stabilizer although its value always change over. With giving a voltage and multiply the coil windings, powder will be compacted / densificated with cristal oriented at magnetic field the first. by first rectified the direction of crystal particle with a magnetic field. The result show that larger tinput voltage which will be give, also have obtained larger magnetics characteristic.
SKRIPSI
LASMINI SIHOMBING
100801050
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ORIENTASI
PRESSING MAGNET ANISOTROPI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Sains
LASMINI SIHOMBING
100801050
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul : Sistem Pengembangan dan Modifikasi Alat Orientasi Pressing Magnet Anisotropi
Kategori : Skripsi
Nama : Lasmini Sihombing
Nomor induk mahasiswa : 100801050
Program studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu pemgetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Diluluskan di Medan, 12 Agustus 2014
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Marhaposan Situmorang
SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ALAT ORIENTASI PRESSING MAGNET ANISOTROPI
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, yang didalamnya terdapat beberapa kutipan dan ringkasan sebagai referensi yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 12 Agustus 2014
