Apa itu Ranah dan histeresis? — Fisika

Definisi 22.8 Fisika Universitas — Tahun 3 · Bab 22 — Elektromagnetisme dalam Materi

Bongkahan besi mentah tidak termagnet: ia pecah menjadi ranah, yakni daerah berskala mikron yang masing-masing termagnet penuh tetapi menunjuk ke arah berbeda, sehingga medan di luarnya (beserta ongkos energinya) nyaris meniadakan diri. Medan terapan $\vect H$ menggerakkan dinding ranahnya — ranah yang menguntungkan tumbuh — lalu memutar seluruh ranahnya sampai sejajar. Dindingnya tersangkut pada cacat, sehingga prosesnya taktermampatbalikkan: sapulah $H$ naik dan turun dan $B(H)$ menjejak sebuah gelung, yakni daur histeresisnya. Matikanlah arusnya dan medan teringat $B_{\text{r}}$ bertahan; meniadakannya memerlukan medan koersif kebalikannya $H_{\text{c}}$ . Luas yang dilingkupi gelungnya adalah energi yang terlesap tiap daur dan tiap satuan volumenya. Bahan lunak (baja silikon, ferit: gelung tipis, $H_{\text{c}}$ kecil) membuat teras trafo dan motor; bahan keras (alniko, Nd $_2$ Fe $_{14}$ B: gelung gemuk, $H_{\text{c}}$ raksasa) membuat magnet tetap — dan ingatan magnetik: magnet lemari es dan cakram keras adalah gelung histeresis yang menolak lupa.

Ranah. Kiri: feromagnet perawan menyembunyikan magnetisasinya dalam daerah yang saling meniadakan. Kanan: medan terapannya menumbuhkan lalu memutarnya menjadi satu balok termagnet tunggal — lewat lompatan dinding taktermampatbalikkan yang memberi besi ingatannya.

Daur histeresis. Dari keadaan perawan (putus-putus), medannya menggiring B sampai jenuh; mengembalikan H ke nol menyisakan keteringatan B_ r, dan hanya medan koersif -H_ c yang menghapusnya. Luas gelung = kalor tiap daur tiap satuan volumenya: gelung tipis untuk trafo, gelung gemuk untuk magnet tetap. — Daur histeresis. Dari keadaan perawan (putus-putus), medannya menggiring $B$ sampai jenuh; mengembalikan $H$ ke nol menyisakan keteringatan $B_{\text{r}}$ , dan hanya medan koersif $-H_{\text{c}}$ yang menghapusnya. Luas gelung = kalor tiap daur tiap satuan volumenya: gelung tipis untuk trafo, gelung gemuk untuk magnet tetap.

Contoh

Contoh 22.9 (Elektromagnet berteras besi)

Lilitkanlah $N$ lilitan berarus $I$ mengelilingi cincin besi ( $\mu_{\text{r}} \sim 5000$ ) dengan celah udara kecil $e$ . Hukum Ampère untuk $\vect H$ mengelilingi gelungnya: $H_{\text{besi}}\ell + H_{\text{celah}}e = NI$ , dan kesinambungan fluksnya membuat $B$ sama, sehingga

B\Big(\frac{\ell}{\mu_0\mu_{\text{r}}} + \frac{e}{\mu_0}\Big) = NI .

Dengan $\ell = 1\,\mathrm{m}$ dan $e = 1\,\mathrm{cm}$ , suku celahnya lima puluh kali suku besinya: nyaris seluruh upaya kumparannya dihabiskan untuk mendorong medan menyeberangi satu sentimeter udara. Itulah rangkaian magnetnya dalam satu baris — besi adalah penghantar fluks yang nyaris sempurna, udara adalah hambatannya — dan karena itulah motor, relai dan pengangkat rongsokan menjaga celah udaranya setipis mungkin (Soal 22.1).

Baca dalam konteks →