SIFAT MATERI MAGNETIK

Magnetisme adalah sifat dasar alam. Karena tidak ada "Unified Theory of Physics", pengetahuan kita tentang magnetisme, seperti yang lainnya, tidak lengkap. Elektron sudut  (dan pada tingkat yang lebih rendah, disebut nuklei) memberikan beberapa karakteristik magnetik pada semua bahan. Magnetisme meluas sebagai medan yang jauh melampaui tingkat atom, bagaimanapun, ini sangat terkait dengan fenomena listrik. Setiap arus, muatan bergerak, atau perubahan potensial listrik juga menghasilkan medan magnet.

Gambar 1. Garis fluks magnetik memancar dari magnet batang.

Bagi orang dahulu, daya tarik adalah kekuatan yang dikenali namun misterius. Orang Yunani yang tinggal di Magnesia kadang-kadang menemukan batuan hitam kecoklatan yang langka dan indah yang memiliki kekuatan untuk menarik benda-benda yang terbuat dari besi. Dikenal sebagai tempat tidur, ini adalah potongan oksida besi (magnetit) yang mungkin telah disambar petir. Batu-batu yang serupa ditemukan di Asia dan pada abad ke-12 orang-orang China menggunakannya untuk membuat kompas untuk navigasi. Saat ini bahkan anak kecil pun sudah terbiasa dengan daya tarik dan tolakan magnet permanen yang dipegang tangan, penerus modern untuk lodestones.

Hari ini kita memahami bahwa medan magnet statis yang terkait dengan lodestones dan magnet permanen terutama berasal dari momentum sudut total elektron di dalam material tersebut. Elektron elektron memiliki spin, properti fundamental terkuantisasi dari alam yang dilambangkan dengan huruf S. Selain S, elektron yang mengorbit nukleus juga memiliki momentum sudut orbital (L). Bersama S + L = J, atau momentum sudut total, adalah properti yang terutama bertanggung jawab atas magnetisme massal. Inti dan partikel subatomik lainnya juga memiliki momentum sudut berputar, namun efek ini terlalu lemah untuk mempengaruhi sifat magnetik kotor suatu material.

Hubungan antara listrik dan magnetisme tidak diperhatikan, sampai tahun 1819 ketika fisikawan Denmark Hans Christian Oersted secara tidak sengaja melihat defleksi kompas di meja di dekatnya sambil melakukan eksperimen dengan arus listrik di laboratoriumnya. Pada tahun 1826 André-Marie Ampère secara formal menunjukkan hubungan antara arus dan kekuatan medan magnet resultan (B), yang arahannya ditemukan oleh right-hand rule.

Gambar 2. Hukum Ampere dan Aturan Tangan Kanan Fleming. Dengan jempol menunjuk ke arah aliran arus, jari seseorang melengkung ke arah B.

Tidak hanya arus listrik yang menghasilkan medan magnet, namun medan magnet yang berubah menyebabkan arus listrik. Pada tahun 1831 Michael Faraday mendemonstrasikan prinsip induksi magnetik dengan mengukur voltase (V) yang dihasilkan dalam koil oleh magnet yang bergerak. Tiga tahun kemudian Heinrich Lenz menunjukkan bahwa arus yang diinduksi begitu diarahkan untuk melawan perubahan fluks magnetik. Hukum Faraday-Lenz yang dihasilkan dapat ditulis

V α - (dB / dt)

Gambar 3. Prinsip Faraday-Lenz dari induksi magnetik. Tegangan (V) dihasilkan dalam koil sebanding dengan laju perubahan medan magnet (dB / dt). Arus yang diinduksi menentang bidang yang diterapkan.

Dimana dB / dt mewakili perubahan laju medan magnet. Tanda negatif tersebut mencerminkan prinsip Lenz bahwa arus yang diinduksi menciptakan "counter field" dalam arah yang berlawanan dengan B.

Pada paruh terakhir abad ke 19 sejumlah fisikawan Eropa menyusun rincian lebih lanjut tentang fenomena elektromagnetik. Nama mereka legendaris - Carl Friedrich Gauss, Hendrik Antoon Lorentz, Joseph Henry, Heinrich Hertz, antara lain. James Clerk Maxwell membuat kontribusi yang paling penting yang menyatukan magnetisme, listrik, dan cahaya di bawah teori elektromagnetik berbasis gelombang yang umum.

Gambar 4. Persamaan Maxwell. Semua hasil elektromagnetisme klasik dapat diturunkan dari keempat persamaan ini!

Pada abad ke-20 Albert Einstein berhasil menyusun kembali persamaan Maxwell menjadi kerangka relativistik. Paul Dirac, Enrico Fermi, Richard Feynman dan lainnya kemudian mengintegrasikan magnetisme ke dalam mekanika kuantum yang menciptakan medan baru Quantum Electrodynamics (QED). Pada abad ke-21 batas-batas teori sedang diperluas untuk menjelaskan perilaku magnetik pada tingkat yang sangat besar (galaksi-ukuran) dan sangat kecil (sub-sub-atomik). Namun, tidak ada model tunggal yang menjelaskan semua fenomena elektromagnetik.

Terima kasih atas kunjungan anda, semoga yang sedikit ini mmenjadi bermanfaat untuk kita semua.

Referensi :

     Mourino MR. From Thales to Lauterbur, or from the lodestone to MR imaging: magnetism and medicine. Radiology 1991;180:593-612.  (A fascinating historical account taking the reader from ancient times to the early 1970's).

     "Magnetism." Wikipedia, The Free Encyclopedia. (It's Wikipedia!)

     "Magnetism." Encyclopaedia Britannica Online. (Highly recommended free chapter with many illustrations, advanced high school level review, better than Wikipedia)   

Link source :  http://mriquestions.com/what-causes-magnetism.html