Apa itu Histeresis Magnetik?

Fenomena kerapatan fluks B tertinggal di belakang gaya magnetisasi H dalam bahan magnetik dikenal sebagai Histeresis Magnetik. Kata Hysteresis berasal dari kata Yunani Hysterein yang berarti tertinggal.

Dengan kata lain, ketika bahan magnetik dimagnetisasi pertama kali dalam satu arah dan kemudian ke arah lain, menyelesaikan satu siklus magnetisasi, ditemukan bahwa kerapatan fluks B tertinggal di belakang gaya magnetisasi yang diterapkan H.

Ada berbagai jenis bahan magnet seperti bahan paramagnetik, diamagnetik, feromagnetik, feromagnetik dan antiferromagnetik. Bahan feromagnetik terutama bertanggung jawab untuk generasi loop histeresis.

Ketika medan magnet tidak diterapkan, bahan feromagnetik berperilaku seperti bahan paramagnetik. Ini berarti bahwa pada tahap awal dipol bahan feromagnetik tidak sejajar, mereka ditempatkan secara acak.

Segera setelah medan magnet diterapkan pada bahan feromagnetik, momen dipolnya menyelaraskan diri dalam satu arah tertentu seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, menghasilkan medan magnet yang jauh lebih kuat.

Untuk memahami fenomena histeresis magnetik, pertimbangkan cincin bahan magnetik yang dililitkan secara seragam dengan solenoida. Solenoid dihubungkan ke sumber DC melalui saklar reversibel Double pole double throw (D.P.D.T) seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Awalnya saklar berada pada posisi 1. Dengan menurunkan nilai R nilai arus pada solenoida meningkat secara bertahap mengakibatkan peningkatan intensitas medan H secara bertahap, kerapatan fluks juga meningkat hingga mencapai titik jenuh a dan kurva diperoleh adalah ‘oa’. Kejenuhan terjadi ketika pada peningkatan arus, momen dipol atau molekul bahan magnet menyelaraskan diri dalam satu arah.

Sekarang dengan mengurangi arus dalam solenoida menjadi nol, gaya magnetisasi secara bertahap dikurangi menjadi nol. Namun nilai kerapatan fluks tidak akan nol karena masih memiliki nilai ‘ob’ ketika H=0, sehingga kurva yang diperoleh adalah ‘ab’ seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Nilai ‘ob’ kerapatan fluks ini karena magnetisme sisa.

Nilai kerapatan fluks yang ditahan oleh bahan magnetik disebut magnet sisa, dan kekuatan menahannya disebut retensi bahan.

Sekarang untuk mendemagnetisasi cincin magnet, posisi sakelar reversibel D.P.D.T diubah ke posisi 2 dan dengan demikian, arah aliran arus dalam solenoida dibalik sehingga menghasilkan gaya magnetisasi terbalik H.

Ketika H dinaikkan dalam arah sebaliknya, kerapatan fluks mulai berkurang dan menjadi nol (B=0) dan kurva yang ditunjukkan di atas mengikuti jalur bc. Magnetisme sisa material dihilangkan dengan menerapkan gaya magnetisasi yang dikenal sebagai gaya koersif dalam arah yang berlawanan.

Nilai gaya magnetisasi oc yang diperlukan untuk menghapus magnet sisa ob disebut gaya koersif yang ditunjukkan oleh warna merah muda pada kurva histeresis yang ditunjukkan di atas.

Sekarang untuk menyelesaikan loop histeresis, gaya magnetisasi H ditingkatkan lebih lanjut dalam arah sebaliknya sampai mencapai titik jenuh d tetapi dalam arah negatif, kurva menelusuri jalur cd. Nilai H dikurangi menjadi nol H=0 dan kurva memperoleh jalur de, di mana oe adalah magnet sisa ketika kurva dalam arah negatif.

Posisi sakelar diubah ke 1 lagi dari posisi 2 dan arus dalam solenoida kembali meningkat seperti yang dilakukan dalam proses magnetisasi dan karena ini H meningkat ke arah positif menelusuri jalur sebagai ‘efa’, dan akhirnya, loop histeresis selesai. Dalam kurva lagi ‘dari’ adalah gaya magnetisasi, juga dikenal sebagai gaya koersif yang diperlukan untuk menghilangkan sisa magnetisme ‘oe’.

Di sini total gaya koersif yang diperlukan untuk menghapus sisa magnetisme dalam satu siklus lengkap dilambangkan dengan ‘cf’. Dari pembahasan di atas, jelas bahwa kerapatan fluks B selalu tertinggal dari gaya magnetisasi H. Oleh karena itu, loop ‘abcdefa’ disebut loop Histeresis Magnetik atau Kurva Histeresis.

Histeresis magnetik menghasilkan disipasi energi yang terbuang dalam bentuk panas. Energi yang terbuang sebanding dengan luas lingkaran histeresis magnetik. Terutama ada dua jenis bahan magnetik, bahan magnet lunak, dan bahan magnet keras.

Bahan magnetik lunak memiliki loop histeresis magnetik sempit seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah yang memiliki sejumlah kecil energi yang hilang. Mereka terbuat dari bahan seperti besi, baja silikon, dll.

●Ini digunakan dalam perangkat yang membutuhkan medan magnet bolak-balik.

● Ini memiliki koersivitas yang rendah.

● Magnetisasi rendah

● Retentivitas rendah

Bahan magnet keras memiliki loop histeresis yang lebih luas seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini dan menghasilkan sejumlah besar disipasi energi dan proses demagnetisasi lebih sulit untuk dicapai.

● Ini memiliki retentivitas tinggi

● Koersivitas tinggi

● Saturasi tinggi

●Bahan magnetik yang memiliki loop histeresis yang lebih lebar digunakan pada perangkat seperti pita magnetik, hard disk, kartu kredit, rekaman audio karena memorinya tidak mudah dihapus.

● Bahan magnetik yang memiliki loop histeresis sempit digunakan sebagai elektromagnet, solenoida, transformator, dan relai yang membutuhkan disipasi energi minimum.