PEMANFAATAN BAHAN FEROMAGNETIK PADA TRANSFORMATOR A. Baha Bahan n Ferr Ferrom omag agnet netik ik
Ferromagnetik , yaitu bahan yang dapat ditarik oleh magnet dengan cukup kuat . Bahan ferromagnetic adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar (Halliday & Resnick, 1989 1989.. Hal Hal ini ini teru teruta tama ma dise disebab babka kan n oleh oleh mome momen n magne magneti tik k spin spin elek elektr tron on.. !ada !ada baha bahan n ferromagnetic banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. "asing#masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.
Gambar 1.1 Bahan
Gambar 1.2 Bahan magnetized
$alam $alam bahan bahan ini se%uml se%umlah ah kecil kecil medan medan magneti magnetik k luar luar dapat dapat menye menyebabk babkan an dera%a dera%att penyearahan yang tinggi pada momen dipol magnetik atomnya. $alam beberapa kasus, penyearahan ini dapat bertahan sekalipun "ed an pemagnetannnya telah hilang. ni ter%adi karena momen dipol magnetik atom dari bahan# bahan feromagnetik ini mengerahkan gaya# gaya yang kuat pada atom tetangganya sehingga dalam daerah ruang yang sempit momen ini disearahkan satu sama lain sekalipun medan luarnya tidak ada lagi. $aerah ruang tempat momen dipol magnetik disearahkan ini disebut daerah magnetik. $alam daerah ini, semua momen magnetik disear disearahk ahkan, an, tetapi tetapi arah arah penyear penyearahan ahannya nya beraga beragam m dari dari daerah daerah ke daerah daerah sehing sehingga ga momen momen magnetik total dari kepingan mikroskopik bahan feromagnetik ini adalah nol dalam keadaan normal ('ipler, ('ipler, ))1.
*ambar 1.+ usunan teratur dari spin#spin electron -eromagnetik sederhana 'eori feromagnetik pertama kali dikemukakan oleh !ierre eiss, yang berkhusus pada hipotesis berikut / 1. uatu sampel bahan feromagnetik berisi se%umlah daerah kecil yang disebut ranah (domain, yang termagnetisasi secara spontan. Besar magnetisasi spontan sampel bahan itu secara keseluruhan ditentukan oleh %umlah 0ector dari momen#momen magnetic domain. . "agnetisasi masing#masing domain disebabkan oleh adanya perputaran, B yang cenderung menghasilkan sususan dipole#dipole atomic yang se%a%ar. "edan pertukaran B dianggap sebanding dengan magnetisasi " masing#masing domain.
'able 1.1 ifat magnetik Bahan -erromagnetik
Jenis!enis "ahan #eromagnetik $. 2ikel
2ikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki symbol Ni dan nomor atom 8. 2ikel ditemukan oleh 3ronstedt pada tahun 1451 dalam mineral yang disebutnya kupfernickel (nikolit. 2ikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan men%adi ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. "eteorit besi atau siderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5#56. 2ikel diperoleh secara komersial dari pentlandit dan pirotit di ka7asan udbury ntario, sebuah daerah yang menghasilkan +)6 kebutuhan dunia akan nikel. $eposit nikel lainnya ditemukan di aledoniaBaru, :ustralia, 3uba, dan ndonesia. 2ikel mempunyai sifat tahan karat. $alam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi %ika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk ba%a tahan karat yang keras %. Besi Besi adalah logam yang berasal dari bi%ih besi (tambang yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari#hari. $alam tabel periodik , besi mempunyai symbol Fe dan nomor atom ;. Besi telah digunakan oleh orang#orang se%ak
kali digunakan di "esopotamia kuno dan "esir uno. Besi mulai menggantikan perunggu selama =aman Besi yang dimulai sekitar 1)) ". Besimen dapatkan namanya dari istilah :nglo#a>on. imbol -e berasal dari kata ?atin untuk besi, yaitu @-errumA yang berarti @
obalt adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambing 'o dan nomor atom 4. ?ogam ini diisolasi tahun 14+5 oleh seorang ahli kimia 7edia, *eorg Brandt, meskipun senya7a kobalt telah digunakan selama berabad#abad untuk memberikan 7arna biru untuk glasir dan keramik lemen ini biasanya hanya ditemukan dalam bentuk campuran di alam. lemen bebasnya, diproduksi dari peleburan reduktif, adalah logam ber7arna abu#abu perak yang keras dan berkilau. obalt, meskipun tersebar luas, akan tetapi %umlahnya hanya ),))1 persen dari kerak bumi. etersediaan/ unsure kimia kobal tersedia di dalam banyak formulasi yang mencakup kertas perak, potongan, bedak, tangkai, dan ka7at. obalt adalah salah satu dari tiga logam yang bersifat feromagnetik pada suhu kamar. ?arut perlahan dalam asam mineral encer, tidak menggabungkan langsung dengan hydrogen atau nitrogen, tapi akan bergabung ketika dipanaskan, dengan karbon, fosfor, atau belerang. obalt %uga bereaksi dengan oksigen dan uap air pada temperature tinggi, dengan hasil berupa oksida obaltous, 3o (dengan kobalt bentuk emua ferromagnetik memiliki suhu maksimum di mana properti feromagnetik menghilang sebagai hasil dari agitasi termal. uhu ini disebut suhu curie. 'abel +..1 uhu 3urie beberapa bahan feromagnetik "aterial -e 3o 2i *d $y 3rBr + :u"n:l 3u"n:l 3u"nn u u "n:s "nBi *d3l+ -eB
uhu 3urie ( 1)C+ 1+88 ;4 9+ 85 +4 )) ;+) 5)) 44 1;.5 +18 ;4) . 1)15
"nB
548
!ada temperatur tertentu bahan feromagnetik akan berubah men%adi bahan paramagnetik, temperatur transisi ini dinamakan temperatur curie. $iatas temperatur curie orientasi momen magnetik akan men%adi acak, dan suseptibilitas magnetiknya diberikan oleh persamaan/
χ
C =
T
−
(+..1
T f
$imana C adalah tetapan 3urie dan T f adalah temperatur Curie. !ersamaan +..1 merupakan hukum Curie- Weiss, besar tetapan Curie adalah
C
C
T f
=
λ
µ ) N ( g µ B
=
(+..+
k B
$imana
λ
(+..
=
−
λ adalah
konstanta Weiss yang besarnya
k BT f
µ ) N ( g µ B )
(+..C
(
s k e l p m o K
χ
0
T
T
*ambar 1. *rafik hubungan antara magnetik χ
terhadap temperatur T pada bahan
feromagnetik (ittel, 199; B. Peman#aatan Feromagnetik (a)a Trans#ormator
.
'ransformator atau trafo adalah alat yang memindahkan tenaga listrik antar dua rangkaian listrik atau lebih melalui induksi elektromagnetik 'rafo (transformator dengan inti udara dan inti ferit biasanya digunakan pada peralatan berfrekuensi tinggi. 'rafo ('ransformator %enis ini mempunyai kumparan yang terletak pada rumah yang terisolasi dan berlubang yang dapat digunakan untuk meletakkan batang ferrit. 'rafo ('ransformator inti besi biasanya digunakan pada frekuensi audio dan untuk penggunaan sumber tenaga. 'ransformator %enis ini mempunyai kumparan yang melilit pada inti besi yang terbuat dari bahan ferromagnetik, berbentuk lembaran#lembaran tipis yang terisolasi satu sama lainnya. Prinsi( Ker!a Trans#ormator
ebuah 'ransformator yang sederhana pada dasarnya terdiri dari lilitan atau kumparan ka7at yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. !ada kebanyakan 'ransformator, kumparan ka7at terisolasi ini dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan
nti Besi (3ore. etika kumparan primer dialiri arus :3 (bolak#balik maka akan menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. ekuatan "edan magnet (densitas -luks "agnet tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang dialirinya. emakin besar arus listriknya semakin besar pula medan magnetnya. -luktuasi medan magnet yang ter%adi di sekitar kumparan pertama (primer akan menginduksi **? (*aya *erak ?istrik dalam kumparan kedua (sekunder dan akan ter%adi pelimpahan daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. $engan demikian, ter%adilah pengubahan taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah men%adi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan tinggi men%adi tegangan yang rendah. !erbandingan lilitan pada trafo (transformator adalah perbandingan %umlah lilitan trafo (transformator pada kumparan sekunder (2s dengan %umlah lilitan pada kumparan primer (2p trafo (transformator. $irumuskan/
!erbandingan %umlah lilitan primer dengan sekunder pada trafo (transformator menentukan perbandingan tegangan primer (input dan sekunder (output. Dntuk menentukan berapa penurunan atau kenaikan tegangan yang kita inginkan, dapat digunakan persamaan sebagai berikut/
eterangan/ • Es F tegangan primer (input (Eolt •
•
•
2s F %umlah lilitan pada kumparan primer (input Ep F tegangan sekunder (output (0olt 2p F %umlah lilitan pada kumparan sekunder (output ebuah transformator memanfaatkan Hukum -araday dan feromagnetik sifat dari inti besi
untuk efisien meningkatkan atau menurunkan tegangan :3. ni tentu sa%a tidak dapat meningkatkan daya sehingga %ika tegangan dinaikkan, arusnya diturunkan secara proporsional dan sebaliknya.
*ambar 1. + !embentukan transformator dan perhitungan Trans#ormator )an H*k*m Fara)a+
*ambar 1.C 'ransformator dan penerapan hukum -arady DAFTAR P,STAKA
Halliday . 1998. Fisika Dasar . rlangga / Gakarta 'ipler. ))1. Fisika Teknik , rlangga / Gakarta.
Maka-ah J*rna- /
aut $ohot iregar. )11. Makalah Ferromagnetik dan anti ferromagnetic. Dni0ersitas 2egeri "edan Ha-aman 0e"site /
!engertian 'ransformator ('rafo dan !rinsip er%anya. http://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kera-trafo/ . diakses tanggal / ; "ei )1; pukul 19/C) B !engertian, -ungsi dan !rinsip 3ara er%a 'ransformator ('rafo tep Dp dan tep $o7n Berdasarkan !ercobaan Hukum -araday . http://www.duniapendidikan.net/ . diakses tanggal / ; "ei )1; pukul 19/C) B 'ransformator. https://id.!ikipedia.org/!iki/Transformator . diakses tanggal / ; "ei )1; pukul 19/+ B 'ransformator. http://blogs.itb.ac.id . diakses tanggal / ; "ei )1; pukul 19/C B
