Magnet Terbuat Dari Apa?

Magnet tampak misterius. Kekuatan tak terlihat menarik bahan magnetik bersama-sama atau, dengan flip satu magnet, mendorong mereka terpisah. Semakin kuat magnet, semakin kuat gaya tarik atau tolak. Dan, tentu saja, Bumi itu sendiri adalah magnet. Sementara beberapa magnet terbuat dari baja, ada jenis magnet lainnya.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Magnetit adalah mineral magnetik alami. Inti Bumi yang berputar menghasilkan medan magnet. Magnet Alnico terbuat dari aluminium, nikel dan kobalt dengan jumlah yang lebih kecil dari aluminium, tembaga dan titanium. Magnet keramik atau ferit terbuat dari barium oksida atau strontium oksida yang dicampur dengan oksida besi. Dua magnet tanah jarang adalah samarium kobalt, yang mengandung paduan samarium-kobalt dengan elemen jejak (besi, tembaga, zirkon), dan magnet boron besi neodymium.

Setiap benda yang menghasilkan medan magnet dan berinteraksi dengan medan magnet lain disebut magnet. Magnet memiliki ujung atau kutub positif dan ujung atau kutub negatif. Garis-garis medan magnet bergerak dari kutub positif (disebut juga kutub utara) ke kutub negatif (selatan). Magnetisme mengacu pada interaksi antara dua magnet. Berlawanan tarik-menarik, sehingga kutub positif magnet dan kutub negatif magnet lain saling tarik-menarik.

Tiga jenis umum magnet ada: magnet permanen, magnet sementara dan elektromagnet. Magnet permanen mempertahankan kualitas magnetnya dalam jangka waktu yang lama. Magnet sementara kehilangan sifat kemagnetannya dengan cepat. Elektromagnet menggunakan arus listrik untuk menghasilkan medan magnet.

Magnet permanen menahan sifat magnetiknya untuk jangka waktu yang lama. Perubahan magnet permanen tergantung pada kekuatan magnet dan komposisi magnet. Perubahan umumnya terjadi karena perubahan suhu (biasanya kenaikan suhu). Magnet yang dipanaskan sampai suhu Curie-nya secara permanen kehilangan sifat magnetiknya karena atom-atom bergeser keluar dari konfigurasi yang menyebabkan efek magnetik. Suhu Curie, dinamai menurut penemunya Pierre Curie, bervariasi tergantung pada bahan magnetiknya.

Magnetit, magnet permanen yang terbentuk secara alami, adalah magnet yang lemah. Magnet permanen yang lebih kuat adalah Alnico, boron besi neodymium, samarium-kobalt, dan magnet keramik atau ferit. Semua magnet ini memenuhi persyaratan definisi magnet permanen.

magnetit

Magnetite, juga disebut lodestone, menyediakan jarum kompas dari para penjelajah mulai dari pemburu batu giok Cina hingga pelancong dunia. Mineral magnetit terbentuk ketika besi dipanaskan dalam atmosfer rendah oksigen, menghasilkan senyawa oksida besi Fe₃HAI₄. Potongan magnetit berfungsi sebagai kompas. Kompas tanggal kembali ke sekitar 250 SM. di Cina, di mana mereka disebut penunjuk selatan.

Magnet Paduan Alnico

Magnet Alnico adalah magnet yang biasa digunakan yang terbuat dari senyawa 35 persen aluminium (Al), 35 persen nikel (Ni) dan 15 persen kobalt (Co) dengan 7 persen aluminium (Al), 4 persen tembaga (Cu) dan 4 persen titanium (Ti). Magnet ini dikembangkan pada tahun 1930-an dan menjadi populer pada tahun 1940-an. Suhu memiliki efek yang lebih kecil pada magnet Alnico dibandingkan magnet buatan lainnya. Namun, magnet Alnico dapat didemagnetisasi dengan lebih mudah, jadi magnet batang dan tapal kuda Alnico harus disimpan dengan benar agar tidak mengalami demagnetisasi.

Magnet Alnico digunakan dalam banyak cara, terutama dalam sistem audio seperti speaker dan mikrofon. Keunggulan magnet Alnico antara lain ketahanan korosi yang tinggi, kekuatan fisik yang tinggi (tidak mudah pecah, retak atau pecah) dan tahan suhu tinggi (hingga 540 derajat Celcius). Kerugiannya termasuk tarikan magnet yang lebih lemah daripada magnet buatan lainnya.

Magnet Keramik (Ferrit)

Pada 1950-an, kelompok magnet baru dikembangkan. Ferit heksagonal keras, juga disebut magnet keramik, dapat dipotong menjadi irisan yang lebih tipis dan terkena medan demagnetisasi tingkat rendah tanpa kehilangan sifat magnetiknya. Mereka juga murah untuk dibuat. Struktur molekul ferit heksagonal terjadi di kedua barium oksida paduan dengan oksida besi (BaO∙6Fe₂HAI₃) dan strontium oksida yang dicampur dengan oksida besi (SrO∙6Fe₂HAI₃). Strontium (Sr) ferit memiliki sifat magnetik yang sedikit lebih baik. Magnet permanen yang paling umum digunakan adalah magnet ferit (keramik). Selain biaya, keunggulan magnet keramik termasuk memiliki ketahanan demagnetisasi yang baik dan ketahanan korosi yang tinggi. Namun, mereka rapuh dan mudah patah.

Magnet Samarium-Cobalt

Magnet samarium-kobalt dikembangkan pada tahun 1967. Magnet ini, dengan komposisi molekul SmCo₅, menjadi magnet permanen tanah jarang dan logam transisi komersial pertama. Pada tahun 1976 paduan samarium kobalt dengan elemen jejak (besi, tembaga dan zirkon) dikembangkan, dengan struktur molekul Sm₂(Co, Fe, Cu, Zr)₁₇. Magnet ini memiliki potensi besar untuk digunakan dalam aplikasi suhu yang lebih tinggi, hingga sekitar 500 C, tetapi tingginya biaya bahan membatasi penggunaan magnet jenis ini. Samarium jarang ditemukan bahkan di antara unsur-unsur tanah jarang, dan kobalt digolongkan sebagai logam strategis, jadi persediaannya dikendalikan.

Magnet samarium-kobalt bekerja dengan baik dalam kondisi lembab. Keunggulan lainnya termasuk ketahanan panas yang tinggi, ketahanan terhadap suhu rendah (-273 C) dan ketahanan korosi yang tinggi. Seperti magnet keramik, bagaimanapun, magnet samarium-kobalt rapuh. Mereka, seperti yang dinyatakan, lebih mahal.

Magnet Neodymium Besi Boron

Magnet neodymium iron boron (NdFeB atau NIB) ditemukan pada tahun 1983. Magnet ini mengandung 70 persen besi, 5 persen boron, dan 25 persen neodymium, elemen tanah jarang. Magnet NIB menimbulkan korosi dengan cepat, sehingga mereka menerima lapisan pelindung, biasanya nikel, selama proses produksi. Pelapis aluminium, seng atau resin epoksi dapat digunakan sebagai pengganti nikel.

Meskipun magnet NIB adalah magnet permanen terkuat yang diketahui, mereka juga memiliki suhu Curie terendah, sekitar 350 C (beberapa sumber mengatakan serendah 80 C), dari magnet permanen lainnya. Suhu Curie yang rendah ini membatasi penggunaan industri mereka. Magnet boron besi neodymium telah menjadi bagian penting dari elektronik rumah tangga termasuk ponsel dan komputer. Magnet boron besi neodymium juga digunakan dalam mesin magnetic resonance imaging (MRI).

Keuntungan magnet NIB termasuk rasio daya-terhadap-berat (hingga 1.300 kali), ketahanan tinggi terhadap demagnetisasi pada suhu yang nyaman bagi manusia dan efektivitas biaya. Kerugiannya termasuk hilangnya magnetisme pada suhu Curie yang lebih rendah, ketahanan korosi yang rendah (jika pelapisan rusak) dan kerapuhan (dapat pecah, retak atau pecah saat bertabrakan tiba-tiba dengan magnet lain atau) logam. (Lihat Sumber Daya untuk Buah Magnetik, aktivitas menggunakan magnet NIB.)

Magnet sementara terdiri dari apa yang disebut bahan besi lunak. Besi lunak berarti bahwa atom dan elektron dapat menjadi selaras di dalam besi, berperilaku sebagai magnet untuk sementara waktu. Daftar logam magnetik termasuk paku, klip kertas dan bahan lain yang mengandung besi. Magnet sementara menjadi magnet ketika terkena atau ditempatkan di dalam medan magnet. Misalnya, jarum yang digosok oleh magnet menjadi magnet sementara karena magnet menyebabkan elektron sejajar di dalam jarum. Jika medan magnet atau paparan magnet cukup kuat, besi lunak dapat menjadi magnet permanen, setidaknya sampai panas, kejutan atau waktu menyebabkan atom kehilangan keselarasannya.

Jenis magnet ketiga terjadi ketika listrik melewati kawat. Membungkus kawat di sekitar inti besi lunak memperkuat kekuatan medan magnet. Meningkatkan listrik meningkatkan kekuatan medan magnet. Ketika listrik mengalir melalui kawat, magnet bekerja. Hentikan aliran elektron dan medan magnet runtuh. (Lihat Sumberdaya untuk simulasi PhET elektromagnetisme.)

Magnet terbesar di dunia sebenarnya adalah Bumi. Inti besi-nikel padat Bumi yang berputar di inti luar besi-nikel cair berperilaku seperti dinamo, menghasilkan medan magnet. Medan magnet lemah bertindak seperti magnet batang yang dimiringkan sekitar 11 derajat dari sumbu bumi. Ujung utara medan magnet ini adalah kutub selatan magnet batang. Karena medan magnet yang berlawanan saling tarik-menarik, ujung utara kompas magnet menunjuk ke ujung selatan medan magnet bumi yang terletak di dekat kutub utara. dengan cara lain, kutub magnet selatan bumi sebenarnya terletak di dekat kutub utara geografis, meskipun Anda akan sering melihat kutub magnet selatan berlabel magnet utara tiang).

Medan magnet bumi menghasilkan magnetosfer yang mengelilingi bumi. Interaksi angin matahari dengan magnetosfer menyebabkan terjadinya cahaya utara dan selatan yang dikenal dengan Aurora Borealis dan Aurora Australis.

Medan magnet bumi juga berdampak pada mineral besi dalam aliran lava. Mineral besi di lava sejajar dengan medan magnet bumi. Mineral-mineral yang selaras ini "membeku" pada tempatnya saat lava mendingin. Studi keberpihakan magnetik dalam aliran basal di kedua sisi punggungan Atlantik tengah memberikan bukti tidak hanya untuk pembalikan medan magnet bumi tetapi juga untuk teori lempeng tektonik.