Magnetisme dalam suatu benda dapat diketahui melalui hubungan antara vektor magnetisasi (M) dan vektor medan magnet (H)
(a) Besaran vektor M didefinisikan sebagai momen magnet per satuan volume. Apa definisi momen magnet?
(b) Apabila kita tahu kerentanan magnet suatu zat, $X$, bagaimana hubungan $M$ terhadap $H$?
(c) Gambarkan tanggapan $M$ terhadap $H$ yang menujukkan klasifikasi zat magnet! Bagaimana nilai $X$ pada setiap jenis zat magnet tersebut?
a. Definisi Momen Magnet
Momen magnet (atau momen dipol magnetik) adalah besaran vektor yang menentukan kekuatan dan orientasi magnetik suatu benda atau partikel.
- Secara Mikroskopis: Ia muncul dari gerakan elektron (orbit) dan sifat intrinsik elektron (spin).
- Secara Fisis: Pada sebuah simpul arus (loop), momen magnet ($\mathbf{m}$) didefinisikan sebagai hasil kali arus ($I$) dengan luas penampang yang dilingkupinya ($\mathbf{S}$):
$$\mathbf{m} = I \mathbf{S}$$
b. Hubungan Vektor M terhadap H
Hubungan antara vektor magnetisasi ($\mathbf{M}$) dan intensitas medan magnet ($\mathbf{H}$) ditentukan oleh kerentanan magnetik ($\chi_m$). Untuk bahan linier dan isotropik, hubungannya adalah:
$$\mathbf{M} = \chi_m \mathbf{H}$$
Di mana:
- $\mathbf{M}$: Magnetisasi (momen magnet per satuan volume).
- $\chi_m$: Kerentanan magnetik (magnetic susceptibility), besaran tanpa dimensi yang menunjukkan seberapa mudah bahan termagnetisasi.
- $\mathbf{H}$: Kuat medan magnet luar.
c. Klasifikasi Zat Magnet dan Nilai $\chi_m$
Berikut adalah klasifikasi zat berdasarkan tanggapan $\mathbf{M}$ terhadap $\mathbf{H}$ serta nilai kerentanannya:
Bahan pertama:
- Jenis Bahan: Diamagnetik
- Nilai Kerentanan (χm​): Negatif dan sangat kecil ($\chi_m < 0$)$\mathbf{M}$ berlawanan arah dengan $\mathbf{H}$
- Karakteristik Tanggapan M: Bahan menolak medan magnet luar
Bahan kedua:
- Jenis Bahan: Paramagnetik
- Nilai Kerentanan (χm​): Positif dan kecil ($\chi_m > 0$)$\mathbf{M}$ searah dengan $\mathbf{H}$
- Karakteristik Tanggapan M: Bahan ditarik lemah oleh medan magnet luar.
Bahan ketiga:
- Jenis Bahan: Feromagnetik
- Nilai Kerentanan (χm​): Positif dan sangat besar ($\chi_m \gg 0$)$\mathbf{M}$ searah dengan $\mathbf{H}$ secara kuat
- Karakteristik Tanggapan M: Memiliki sifat histeresis (magnetisasi tetap ada meski $\mathbf{H}$ dihilangkan).
