I. Tujuan
1.1. Memahami prinsip pengukuran melalui rangkaian RLC. 1.2. Menentukan nilai suseptibilitas dan permeabilitas bahan-bahan magnet.
II. Teori Dasar 2.1. Permeabilitas dan Suseptibilitas Bahan Magnet
Permeabilitas adalah kemampuan suatu bahan untuk dapat dilewati garisgaris gaya magnet atau dapat didefinisikan sebagai konstanta pembanding antara rapat fluks magnetik (B) dengan kuat medan magnet (H) yang dihasilkan magnet. [1] Untuk udara dan bahan non magnetik permeabilitas dinyatakan sebagai permeabilitas ruang hampa
=
=4. 1 0−/
. (2.1)
Untuk bahan lain maka permeabilitasnya sebanding dengan permeabiltas
ruang hampa dikalikan dengan permeabilitas relatif bahan ( diperoleh:
= .
)
sehingga
(2.2)
Suseptibilitas merupakan ukuran dasar bagaimana sifat kemagnetan suatu
bahan yang ditunjukkan dengan adanya respon terhadap induksi medan magnet.[1] Atau dapat didefinisikan pula bahwa suseptibilitas merupakan kecenderungan suatu material untuk menjadi bahan magnet dalam pengaruh medan magnet luar. [2]
= =
(2.3)
M = magnetisasi induksi (momen dipol persatuan volume) H = kuat medan magnetik
χ m = suseptibilitas Bila magnetisasi linier terhadap intensitas magnet maka induksi magnet juga linier terhadap intensitas magnet sehingga hubungan permeabilitas dan suseptibilitas dapat dilihat dari persamaan berikut :
= ( + ) = (1 + )
(2.4)
(2.5)
2.2. Bahan Magnet
Magnet merupakan suatu material yang mempunyai suatu medan magnet. Suatu bahan akan bersifat magnet jika momen magnetnya memiliki arah yang sama (tersusun teratur) dan suatu bahan yang bukan magnet, momen magnetnya mempunyai arah sembarang (tidak teratur) sehingga efeknya akan saling meniadakan yang mengakibatkan tidak ada kutub-kutub magnet pada ujung-ujung logam. Kutub magnet adalah daerah yang berada di ujung-ujung magnet dan akan memiliki kekuatan magnet yang paling besar . [3] Menurut sifatnya bahan magnet terbagi menjadi 5 kelompok, yaitu bahan diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik, ferimagnetik, dan antiferomagnetik. 2.2.1. Bahan Diamagnetik
Karakteristik bahan diamagnetik, diantaranya adalah: 1. Ditolak dengan lemah oleh medan magnetik. 2. Sukar dan bahkan tidak dapat ditembus oleh medan magnetik. Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik merupakan peristiwa umum yang terjadi karena pasangan elektron termasuk elektron di inti atom, selalu menghasilkan peristiwa diamagnetik yang lemah. Kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan dengan feromagnetik maupun paramagnetik.[4]
Gambar 2.1 Arah momen magnetik bahan diamagnetik ketika ada medan luar
2.2.2. Bahan Paramagnetik
Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet masingmasing atom/molekulnya tidak nol, tapi resultan medan magnet total seluruh atom/molekul dalam bahan adalah 0. Hal ini disebabkan karena gerakan
atom/molekulnya acak sehingga resultan medan magnet masing-masing atom saling meniadakan. [4]
Gambar 2.2 Arah domain-domain dalam bahan paramagnetik sebelum diberi medan
magnet luar(kiri) dan setelah setelah diberi medan magnet luar (kanan)
Terlihat pada gambar 2.2 bahwa ketika pada bahan paramagnetik diberi medan gaya luar, resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh medan magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Secara umum sifat-sifat bahan paramagnetic diantaranya adalah : 1. Ditarik dengan lemah oleh medan magnetik. 2. Dapat ditembus oleh medan magnetik. Dalam bahan paramagnetik, medan B yang dihasilkan akan lebih besar dengan nilainya dalam hampa udara. Suseptibilitas magnet dari bahan paramagnetik adalah positif dalam rentang 10 -5 sampai 10-3 m3/Kg, Sedangkan permeabilitasnya adalah µ>µ 0.
2.2.3. Bahan Ferromagnetik
Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar. Hal ini disebabkan karena momen magnetik spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar. [3] Secara umum sifat-sifat bahan ferromagnetik adalah : 1. Ditarik sangat kuat oleh medan magnetik 2. Mudah ditembus oleh medan magnetik
Gambar 2.3 Arah domain dalam bahan ferromagnetik
Gambar
2.3
memperlihatkan
arah
momen
magnetik
pada
bahan
ferromagnetik tanpa ada pengaruh dari medan luar. Pada bahan Ferromagnetik ada kemungkinan terjadi magnetisasi permanen. Artinya walaupun tak ada medan luar (tak ada magnetisasi), bahan tersebut bersifat magnetik. [3] Untuk bahan ferromagnetik, permeabilitas magnet m, ti dak lagi konstan tetapi merupakan fungsi dari intensitas magnet. Jika intensitas magnet yang awalnya nol, dinaikkan secara monoton, maka hubungan induksi magnet dan intensitas magnet ditunjukkan dalam Gambar 2.4 dan 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.4 Kurva magnetisasi bahan
Gambar 2.5 Kurva histeresis bahan ferromagnetik
Gambar 2.5 memperlihatkan bahwa ketika intensitas magnet H diperbesar dari nol secara kontinu, maka harga B akan mengikuti lengkungan magnetisasi hingga mencapai H maksimum. Kemudian jika nilai H diperkecil, maka nilai B
tidak mengikuti lengkungan magnetisasi semula, sehingga untuk nilai H yang sama, nilai permeabilitas ada dua. [5] Walaupun intensitas magnet H = 0, nilai B ≠ 0 (teta p (teta p ada).Untuk menghilangkan B, maka diperlukan intensitas magnet balik (-H) (- H) → titik c. Jika intensitas magnet balik diperbesar, maka magnetisasi M dan juga B akan berubah arah (-M dan – dan – B) B) dan kembali ke titik awal (simetris). 2.2.4. Bahan Antiferomagnetik
Pada bahan antiferomagnetik arah domainnya berlawanan arah dan memiliki ukuran yang sama. Bahan antiferomagnetik mempunyai suseptibilitas magnet positif kecil . Tak ada magnetisasi bila tidak ada medan luar yang bekerja. Misalkan pada unsur cromium tipe ini memiliki arah domian ynag menuju dua arah dan saling berkebalikan. Jenis ini memiliki temperature curie yang rendah sekitar 370c untuk menjadi bahan paramagnetik. [2]
Gambar 2.6 Arah domain domain dalam bahan bahan anti ferromagnetik ferromagnetik
Gambar
2.6
memperlihat
arah
momen
magnetik
pada
bahan
antiferromagnetik. Dari Gambar 2.6 ini terlihat bahwa arah momen magnetik nya berlawanan dan memiliki ukuran yang sama sehingga nilai magnetisasinya sama dengan 0. 2.2.5. Bahan ferrimagnetik
Bahan ferrimagnetik mempunyai suseptibilitas magnetik yang sangat besar dan bergantung pada suhu, domain-domain magnetik dalam material ini terbagi bagi dalam keadaan daerah yang menyearah saling berlawanan tetapi momen magnetik totalnya tidak nol jika medan luarnya nol. sehingga semua mineral magnetik adalah ferrimagnetik. [2]
Dalam bahan ferrimagnetik, momen magnet masing-masing atom tidak sama, sehingga memiliki magnetisasi spontan M, walaupun tanpa adanya medan magnet luar.[3] Jenis tipe ini hanya dapat ditemukan pada campuran dua unsur antara paramagnetik dan ferromagnetik seperti magnet barium ferit feri t dimana barium bari um (Ba) adalah jenis paramagnetik dan ferit (Fe) adalah jenis unsur yang termasuk dalam kategori ferromagnetik.
Gambar 2.7 arah domain domain dalam bahan bahan ferrimagnetik ferrimagnetik
Gambar
2.7
memperlihatkan
arah
momen
magnetik
pada
bahan
ferrimagnetik. dari gambar ini terlihat bahwa bahan ferrimagnetik memiliki arah momen
yang
berbeda
dan
ukuran
yang
berbeda
pula
sehingga
nilai
magnetisasinya tidak sama dengan 0. Contoh bahan ferrimagnetik adalah Fe3O4. Jika atom Fe diganti dengan atom lain, seperti Mg atau Al, maka menjadi bahan Ferrit[2]. 2.3. Induktansi Magnet
Medan magnet adalah sebuah besaran yang muncul karena adanya pergerakan muatan listrik (arus listrik) pada sebuah bahan magnetik. Medan magnet yang diberikan disimbolkan dengan H dan satuannya adalah Ampere per meter (A.m -1). [5] Induksi magnet merupakan respon dari bahan ketika pada bahan tersebut terdapat medan magnet (H) yang ditimbulkan oleh arus listrik. Induksi magnet ini menggambarkan kerapatan fluks magnetik tiap satuan luas. Sehingga satuan untuk induksi magnet ini adalah webber per meter persegi (Wb.m -2). Solenoida didefinisikan sebagai sebuah kumparan dari kawat yang diameternya sangat kecil dibanding panjangnya. Apabila dialiri arus listrik, kumparan ini akan menjadi magnet listrik. [5] Medan solenoida tersebut
merupakan jumlah vektor dari medan-medan yang ditimbulkan oleh semua lilitan yang membentuk solenoida tersebut.
Gambar 2.8 Kumparan Solenoida
Gambar 2.8 memperlihatkan adanya medan magnetik yang terbentuk pada solenoida. Kedua ujung pada solenoida dapat dianggap sebagai kutub utara dan kutub selatan magnet, tergantung arah arusnya. Kita dapat menentukan kutub utara pada gambar tersebut adalah di ujung kanan, karena garis-garis medan magnet meninggalkan kutub utara magnet.[4] Ienc = N I
(2.6)
Menurut persamaan maxwell :
∮ ⃗
=BL
B=
(2.7)
(2.8)
n=
(2.9)
sehingga B =
n I
(2.10)
jika solenoida memiliki luas penampang A, maka maka : Φm =
∮ ∮ n I
Φm =
Φm =
(2.11)
n I A
(2.12) (2.13)
Induktansi untuk solenoida adalah : L= N L= N
A
L=N
n A
(2.14)
(2.15) (2.16)
N= nL L =
AL
(2.17)
(2.18)
Ienc = arus total yang mengalir pada solenoida (A) n = jumlah lilitan untuk untuk tiap satuan panjang L = induktansi (H) 2.4. Resonansi Rangkaian RLC
Rangkaian RLC merupakan rangkaian yang dapat dihubungkan dengan paralel ataupun secara seri, namun rangkaian tersebut harus terdiri dari kapasitor, induktor, kapasitor, induktor, dan resistor. Rangkaian ini akan beresonansi dengan suatu cara yang sama yaitu-sebagai Rangkaian LC, bersamaan dengan terbentuknya osilator harmonik. [4] Rangkaian ini dianalogikan seperti susunan massa-pegas, maka rangkaian ini dianggap memiliki frekuensi alami dari osilasi dan bekerja suatu pengaruh luar yang diberikan oleh ε = εm sin ωt. Respon maksimum (i-rms) (i-rms) terjadi apabila ω persis menyamai ωo dan ini terjadi bila XL = XC maka ωL = 1/ωC atau ω = 1/(LC)1/2.
Gambar 2.9 Rangkaian RLC (R seri terhadap LC paralel)
Pada praktikum kali ini prinsip dasar yang digunakan dalam pengukuran adalah rangkaian RLC. Besaran yang diperoleh dari rangkaian ini adalah frekuensi resonansi baik sebelum kehadiran bahan magnetik (udara) maupun dalam kehadiran bahan magnetik (yang dimasukkan ke dalam i nduktor). Solusi dari rangkaian RLC ini dapat di selesaikan dengan menggunakan hukum kirchoff II. Hukum kirchoff II mengatakan bahwa jumlah tegangan dalam
suatu rangkaian tertutup sama dengan 0, dan secara matematis dapat dituliskan sebagai:
∑
=0
(2.19)
Vc + VL = 0
(2.20)
dengan Vc = - dan V L = - L
(2.21)
Sehingga, hukum kirchoff II untuk rangkaian dibawah ini adalah :
- - L
=0
(2.22)
( ) =
dengan I= - - L
L
+
+
(2.23)
=0
(2.24)
=0
(2.25)
=0
dengan
(2.26)
(2.27)
maka
(
+
Q=0
(2.28)
+
)Q=0
(2.29)
D=
±
Q
(2.30)
sehingga solusi dari rangkaian ini adalah : Q=A
− + B
(2.31)
Nilai tegangan pada masing-masing komponen komponen dalam rangkaian ini adalah : VR = Im R sin R sin
(2.32)
VL = Im Vc = Im
( (+ = √ sin
)
(2.33)
sin
)
(2.34)
karena nilai
maka
=
, dari persamaan ini juga bisa di tentukan
nilai induktansi, yaitu dengan persamaan berikut:
√ √ =
2
=
L=
=
χ = =
(2.35)
(2.36)
(2.37)
(2.38)
– 1 – 1
(2.39)
dengan : f = frekuensi resonansi dari rangkaian (Hz) C = kapasitansi dari rangkaian. III. Metodologi Percobaan 3.1. Alat dan Bahan
Adapun alat-alat yang digunakan untuk percobaan adalah : 1. Signal Function Generator sebagai pembangkit sinyal. 2. Osiloskop digital berfungsi sebagai alat ukur listrik. 3. Rangkaian RLC berfungsi sebagai media rangkaian untuk mengukur permeabilitas dan suseptibilitas bahan melalui peristiwa resonansi pada rangkaian. 4. Bahan aluminium, ferrit, dan magnet berfungsi sebagai bahan yang akan ditentukan nilai permeabilitas dan suseptibilitasnya.
3.2. Prosedur Percobaan
1.
Membuat rangkaian RLC (R seri terhadap LC paralel) sesuai dengan gambar berikut :
Gambar 3.1 Rangkaian percobaan
2. Menghubungkan rangkaian dengan power supply dan signal function generator. 3. Untuk melihat sinyal masukan dan keluaran, menghubungkan rangkaian dengan osiloskop. 4. Mengatur tegangan masukan dari power supply sebesar 5 volt. 5. Mengatur frekuensi sinyal input dari signal function generator sebesar 20 Hz. 6. Melihat tampilan sinyal pada osiloskop dan mencatat nilai tegangan masukan (Vin), tegangan keluaran (Vout), frekuensi input, i nput, dan frekuensi output. 7. Mengulangi langkah 5 dan 6 untuk frekuensi 30, 40, 50, dan 60 untuk pengukuran pada udara udara (tanpa bahan). 8. Mengulangi langkah 5, 6, dan 7 untuk pengukuran pada bahan ferrit, aluminium, dan magnet. - Bahan ferrit dengan frekuensi signal function generator (SG) 12, 17, 22, 27, 32, dan 37 Hz. - Bahan aluminium dengan frekuensi signal function generator (SG) 18, 28, 38, 48, 58, dan 68 Hz. - Bahan magnet dengan dengan frekuensi signal function generator (SG) 24, 34, 44, 54, 64, 74, dan 84 Hz. 9. Menghitung nilai induktasi melalui perumusan :
=
(3.1)
10. Menghitung nilai permeabilitas bahan melalui perumusan :
= χ = 1
(3.2)
11. Menghitung nilai suseptibilitas bahan melalui perumusan : (3.3)
12. Membandingkan nilai permeabilitas dan suseptibilitas hasil percobaan dengan nilai permeabilitas dan suseptibilitas literatur. IV. Pengolahan Data
Percobaan dilakukan dengan menggunakan rangkaian RLC dengan nilai-nilai komponen dan ukuran kumparan solenoida seperti terlihat pada tabel berikut:
Tabel 4.1. Nilai komponen resistor dan kapasitor serta ukuran kumparan solenoida Kom ponen R C Lilitan (N) Luas (A) Panjang (l)
Nilai 56000 ohm 0.00022 Farad 50 0.001178 m^2 0.015 m
Dari hasil percobaan didapatlah data berupa frekuensi input, frekuensi output, tegangan input, dan tegangan output untuk berbagai bahan seperti data berikut : Tabel 4.2. Data Hasil Percobaan Bahan ahan
Udara
Ferit
Alum inium iniu m
Magnet
Fin Fin (Hz) Hz)
Fout Fout (Hz) Vin Vin (volt volt))
Vout Vout (volt volt))
20
21, 16
2, 12
0 , 004 4
30
31, 56
2, 1
0, 0044
40
4 2 ,7 4
2 ,1
0 ,0 0 7 6
50
50, 34
2, 08
0 , 004 2
60
58, 82
2, 1
0, 0052
12
12, 52
1, 92
0 , 004 6
17
11, 96
1, 94
0 , 004
22
1 1 ,0 9
2
0 ,0 0 6 4
27
26 , 6
2, 04
0, 004
32
33, 21
2
0 , 004 2
37
36
2, 02
0 , 004 2
18
18, 99
1, 96
0 , 004
28
2 8 ,0 3
2
0 ,0 0 5 8
38
37
2, 02
0 , 005 6
48
47, 29
2, 02
0 , 004
58
59, 06
2, 04
0 , 004
68
68, 03
2, 04
0 , 004
24
24, 17
1, 98
0 , 004
34
35, 18
2
0 , 004 2
44
45, 25
1, 98
0 , 004 8
54
5 4 ,9 3
1 ,9 8
0 ,0 0 9 6
64
63, 53
2, 04
0 , 004
74
75
2, 04
0 , 004 2
84
85, 54
2, 04
0 , 004 4
Bila digambarkan grafik hubungan antara tegangan keluaran (Vout) dan frekuensi maka dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.1. Grafik Vout terhadap frekuensi untuk udara
Gambar 4.2. Grafik Vout terhadap frekuensi untuk ferit
Gambar 4.3. Grafik Vout terhadap frekuensi untuk aluminium
Gambar 4.4. Grafik Vout terhadap frekuensi untuk magnet
Untuk menghitung nilai induktansi, permeabilitas, dan suseptibilitasbahan, serta persentase kesalahan relatif maka dilakukan cara berikut : 4.1. Menghitung nilai induktansi (L)
- Udara (Fr = 42.74 Hz)
= 41 = 4(42.74)1(0.00022) =0.063094 = 41 = 4(11.09)1(0.00022) =0.937119 = 41 = 4(28.03)1(0.00022) =0.146694 = 41 = 4(54.93)1(0.00022) =0.038198
- Ferit (Fr = 11.09 Hz)
- Aluminium (Fr = 28.03 Hz)
- Magnet (Fr = 54.93 Hz)
4.2. Menghitung nilai permeabilitas bahan (μ)
- Udara
0 15) = = (0.(5050)063094)(0. 00321362 1362 / / )(0.001178) = 0.00032 0 15) = = (0.(50937119)(0. 04773104 3104 / / )(0.001178) = 0.00477 0 15) = = (0.(50146694)(0. 00747167 7167 / / )(0.001178) = 0.00074 0 15) = = (0.(5050)038198)(0. )(0.001178) =0.0001945556 /
- Ferit
- Aluminium
- Magnet
) = = 1 = ((0.1.0200321362 6 10−) 1=254.0495 ) = = 1 = ((0.1.0204773104 6 10−) 1=3787.178 ) 00747167 = = 1 = ((0.1.0200747167) 6 10−) 1=591.9898 ) 00194556 = = 1 = ((0.1.0200194556) 6 10−) 1=153.4096
4.3. Menghitung nilai suseptibilitas bahan (
)
- Udara
- Ferit
- Aluminium
- Magnet
4.4. Menghitung nilai KSR untuk permeabilitas bahan
= | | 100% 0 00321362 =| = |0.0003566880. 100%== 9.90380 0380348 348 % 0.000356688 | 100% 0 047731 =| = |0.000815290. 0.00081529 | 100%=485.45077 % 0 00747167 =| = |0.000254770. 0.00025477 | 100%=193.271263 % 0 00194556 =| = |0.0003057320. 100%== 36.3638 3638501 501 % 0.000305732 | 100%
- Udara
- Ferit
- Aluminium
- Magnet
4.5. Menghitung nilai KSR untuk suseptibilitas bahan
= | | 100%
- Udara
0 95 =| = |282.9282.872254. 9872 | 100%=10.225805 % 1 78 =| = |648.11363787. 100%== 484. 484.338620 38620 % 648.1136 | 100% 9 898 =| = |201.848591. 100%== 193 193..28498498686 % 201.848 | 100% 4 096 =| = |242.4176153. 242.4176 | 100%=36.716809 %
- Ferit
- Aluminium
- Magnet
4.6. 4.6. Menghitung frekuensi resonansi dari μlit
= = 41 ( )( ) 0. 0 00356688 50 (0. 0 01178) = = 0.7003 7003 0.015 1 00022) = 4040..568368399 = 4(0.7003)(0. ( )( ) 0. 0 0081529 50 (0. 0 01178) = =0.160068 0.015 1 00022) = 26.8334 = 4(0.160068)(0. 833466 ( )(50 ) 0. 0 0025477)( 0025477 50) (0. 0 01178) = = 0.0500 050022 0.015 - Udara
- Ferit
- Aluminium
1 00022) = 48.0018 = 4(0.05002)(0. 001844 ( )( ) 0. 0 00305732 50 (0. 0 01178) = = 0.06060020255 0.015 1 00022) = 43.8189 = 4(0.060025)(0. 818911
- Magnet
Tabel 4.3. Data Perhitungan Bahan ahan
Udara
Ferit
Aluminium
Magnet
Fin (Hz)
Fout (Hz) Vin (volt volt))
Vout (vo (volt) lt)
20
21, 16
2, 12
0, 0044
30
31, 56
2, 1
0, 0044
40
4 2 ,7 4
2,1
0 ,0 0 7 6
50
50, 34
2, 08
0, 0042
60
58, 82
2, 1
0, 0052
12
12, 52
1, 92
0, 0046
17
11, 96
1, 94
0, 004
22
1 1 ,0 9
2
0 ,0 0 6 4
27
26, 6
2, 04
0, 004
32
33, 21
2
0, 0042
37
36
2, 02
0, 0042
18
18, 99
1, 96
0, 004
28
2 8 ,0 3
2
0 ,0 0 5 8
38
37
2, 02
0, 0056
48
47, 29
2, 02
0, 004
58
59, 06
2, 04
0, 004
68
68, 03
2, 04
0, 004
24
24, 17
1, 98
0, 004
34
35, 18
2
0, 0042
44
45, 25
1, 98
0, 0048
54
5 4 ,9 3
1 ,9 8
0 ,0 0 9 6
64
63, 53
2, 04
0, 004
74
75
2, 04
0, 0042
84
85, 54
2, 04
0, 0044
L (Henry enry))
μ (Wb/Am)
χ
0,063094
0,00032136 0,000321362 2
254,0495 254,0495
0,937119
0,00477310 0,004773104 4
3787,178 3787 ,178
0,146694
0,00074716 0,000747167 7
591,9898 591,9898
0,038198
0,00019455 0,000194556 6
153,4096 153,4096
Tabel 4.4. Data Perhitungan Kesalahan Relatif (KSR) Bahan Udara Ferit Aluminium Magnet
μ (Wb/Am)
μlit (Wb/ Am)
χ
χlit
KSR μ (%) KSR χ (%)
0,00 0,0003 0321 2136 36
0,00 0,0003 0356 5669 69
254, 254,04 049 9
282, 282,98 9872 72
9,90 9,9038 3803 035 5
10,2 10,225 2580 805 5
0,00 0,0047 4773 731 1
0,00 0,0008 0815 1528 287 7
3787 3787,1 ,18 8
648, 648,11 1136 36
485, 485,45 4507 077 7
484, 484,33 3386 862 2
0,00 ,0007471 4717
0,0 0,00025477
591,99 ,99
201,84 ,848
193,27 ,27126
193,2 3,28499
0,00 ,0001945 9456
0,00 ,0003057 05732
153,41 ,41
242,41 ,4176
36,36 ,36385
36,71 ,716809
Tabel 4.5. Data Perhitungan Frekuensi Resonansi d ari ari permeabilitas literatur (μlit) Bahan Udara
μlit (Wb/Am)
χlit
L (Henr (Henry) y)
Fr (Hz) (Hz)
0,000 0,00035 3566 6688 88
282,9 282,987 8718 18
0,07 0,0700 003 3
40,56 40,5683 8388 88
Ferit
0,000 0,00081 8152 5287 87
648,1 648,113 1355 554 4
0,1600 0,160068 68
26,83 26,8334 3464 64
0,000 0,00025 2547 477 7
201,8 201,847 4798 986 6
0,05 0,0500 002 2
48,00 48,0018 1836 36
0,000 0,00030 3057 5732 32
242,4 242,417 1758 583 3
0,060 0,06002 025 5
43,81 43,8189 8908 08
Aluminium Magnet
V. Pembahasan Hasil
Percobaan
ini
bertujuan
untuk
mengukur
nilai
permeabilitas
dan
suseptibilitas dari beberapa bahan yaitu udara, aluminium, ferit, dan magnet. Dari nilai permeabilitas dan suseptibilitas tersebut dapat diketahui apakah bahan-bahan yang digunakan tersebut termasuk dalam kelompok paramagnetik, diamagnetik, feromagnetik, atau ferimagnetik. Percobaan ini dilakukan dengan mengamati peristiwa resonansi yang terjadi pada rangkaian RLC. Data yang digunakan merupakan data yang didapat dari rangkaian RLC seri, dimana pada rangkaian RLC seri peristiwa resonansi terjadi ketika nilai reaktansi dari induktor sama dengan kapasitor (Xl=Xc) sehingga menghasilkan nilai impedansi yang kecil dan menyebabkan arus maksimal yang ditandai dengan nilai tegangan keluaran maksimal. Dari peristiwa resonansi dapat diambil nilai frekuensi resonansi yaitu nilai frekuensi yang memiliki nilai tegangan output (Vout) yang paling besar. Frekuensi resonansi ini digunakan
untuk menghitung nilai induktansi (L), permeabilitas (μ), ( μ), dan suseptibilitas ( ). Bila digambarkan hubungan tegangan output (Vout) terhadap nilai frekuensi maka akan terbentuk grafik dengan sebuah puncak, puncak inilah yang dinamakan keadaan resonansi dengan nilai tegangan output (Vout) paling besar. Berdasarkan literatur dikatakan bahwa nilai permeabilitas untuk bahan feromagnetik adalah
1010
> 1 10−− 10− − 10 10
dari
1
(
),
Wb/Am dan nilai suseptibilitasnya adalah lebih
paramagnetik
nilai
suseptibilitasnya
adalah
, dam untuk bahan diamagnetik nilai suseptibilitasnya adalah . Jika dilihat dari hasil percobaan pada tabel data, udara
tidak termasuk ke dalam kelompok diamagnetik, aluminium tidan termasuk ke dalam kelompok paramagnetik, dan ferit tidak termasuk ke dalam kelompok
ferimagnetik karena nilai suseptibilitasnya lebih dari 1 dan tidak sesuai dengan suseptibilitas literatur. Sedangkan magnet menurut suseptibilitas hasil percobaan dapat
dikatakan
sebagai
kelompok
bahan
feromagnetik
karena
nilai
suseptibilitasnya sesuai dengan suseptibilitas literatur. Nilai suseptibilitas ini merepresentasikan ukuran seberapa besar sifat kemagnetan suatu bahan. Bila dilihat dari hasil percobaan bahan ferit menunjukkan nilai suseptibilitas yang paling besar yaitu sekitar 3787,178. Jika dilihat pada pengelompokkan bahan berdasarkan kekuatan magnetnya, udara termasuk kelompok bahan diamagnetik yang memiliki arah spin momen magnet = 0, aluminium termasuk ke dalam kelompok bahan paramagnetik yang memiliki momen dipol magnet dengan arah spin magnetik acak. Sedangkan ferit termasuk ke dalam kelompok bahan ferimagnetik yang memiliki nilai momen magnet yang kecil karena memiliki arah momen magnetik yang berlawanan dengan ukuran yang berbeda. Untuk magnet termasuk ke dalam kelompok feromagnetik yaitu bahan yang memiliki magnetisasi permanen. Artinya bahan tetap bersifat magnetik walaupun tidak ada medan luar ( tidak ada magnetisasi). Ketidaksesuaian antara hasil percobaan dengan literatur dinyatakan dalam persentase KSR. KSR perbandingan antara
dan percobaan untuk udara
adalah sebesar 10,225805%, ferit 484,338620%, aluminium 193,284986%, dan magnet 36,716809%. Ketidaksesuaian ini dapat dikarenakan efek terjadinya pembebanan pada rangkaian RLC, karena seharusnya pada rangkaian terjadi penguatan sebesar 10 kali namun yang terlihat dari hasil percobaan adalah terjadinya pelemahan yang ditandai dengan nilai tegangan output (Vout) yang lebih kecil dibandingkan nilai tegangan input (Vinput). ( Vinput).
VI. Kesimpulan
1. Dengan melalui rangkaian RLC dapat menentukan nilai induktansi (L),
permeabilitas (μ), dan suseptibilitas ( ) dengan mengamati nilai frekuensi resonansi pada rangkaian RLC. Resonansi pada RLC seri terjadi ketika nilai reaktansi Xl = Xc
dan nilai nilai tegangan outpun (Vout) bernilai
maksimum. 2. Nilai permeabilitas (μ) dan suseptibilitas sus eptibilitas (ꭓ ) bahan yang didapat :
Bahan
μ (Wb/Am)
Udara
0.00321362
254.095
Ferrit
0.004773104
3787.178
Aluminium
0.000747167
591.9898
Magnet
0.000194556
153.4096
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Rusdi, Putu Ariawan. 2010. Bahan-Bahan Magnetik. Fakultas Teknik Universitas Udayana;Bali [2]. Yelfianhar,
Ichwan.
Bahan
magnetic
diakses
dari
web
http://docplayer.info/33439289-Bahan-magnetik-oleh-ichwan-yelfianhardirangkum-dari-berbagai-sumber.html pada dirangkum-dari-berbagai-sumber.html pada 24 April 2017 pukul pukul 16.30. [3]. Ayi
Bahtiar.
Diktat
Kuliah
Listrik
Magnet
II
diakses
dari
web
http://phys.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/02/handout-listrik-magnetii.pdf pada ii.pdf pada 23 April 2017 pukul pukul 19.06. Kulia h Bahan Magnet dan d an Superkonduktor Su perkonduktor . Bandung: [4]. Risdiana. 2013. Diktat Kuliah
Jurusan Fisika. Fakultas MIPA. Universitas Padjadjaran. [5]. Rusdi,Putu Ariawan. 2010. Bahan-Bahan Magnetik. Bali: Universitas Udayana.
