Suseptibilitas magnetik: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k Bot: Perubahan kosmetika |
"kepekaan" itu "sensitivity", rujuk lema "sensitivitas" di kbbi Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler |
||
| (7 revisi perantara oleh 5 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
'''Suseptibilitas magnetik''' atau disebut pula '''kerentanan magnetik''' ([[Latin]]: {{lang|la|''susceptibilis''}}, “reseptif”; disimbolkan dengan [[chi|χ]]) merupakan tingkat [[magnet|kemagnetan]] suatu benda untuk termagnetisasi, yang pada umumnya erat kaitannya dengan kandungan [[mineral]] dan [[oksida]] [[besi]]. Semakin besar kandungan mineral [[magnetit]] di dalam batuan, akan semakin besar harga suseptibilitasnya.
Sifat kemagnetan ini cenderung dipengaruhi oleh keadaan [[suhu]], dimana semakin besar suhu, maka nilai suseptibilitasnya pun akan semakin berkurang atau semakin lemah. Sifat kemagnetan tiap batuan yang khas melandasi digunakannya metode magnetik untuk kegiatan [[eksplorasi]] maupun kepentingan [[geodinamika]]. Metode ini sangat cocok untuk pendugaan [[struktur geologi]] bawah permukaan maupun mengetahui potensi mineral mineral ekonomis di bawah permukaan tanah.<ref>Husein, Salahudin.2010.''Geologi Dasar''.Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadah Mada.Yogyakarta</ref>
== Suseptibilitas volume ==
Suseptibilitas magnetik adalah konstanta proporsionalitas berdimensi yang menunjukkan tingkat [[magnetisasi|kemagnetan]] suatu bahan dalam respons terhadap medan magnet yang diterapkan. Suatu istilah terkait '''magnetisabilitas''', perbandingan antara [[momen magnetik]] dan [[medan magnet|kerapatan fluks magnet]].<ref>{{cite encyclopedia |year=1997 |title =magnetizability, ξ |encyclopedia=IUPAC Compendium of Chemical Terminology—The Gold Book |publisher=[[International Union of Pure and Applied Chemistry]] |edition=2nd |url=http://goldbook.iupac.org/search.py?search_text=magnetizability}}</ref> Parameter yang terkait erat adalah [[Permeabilitas (elektromagnetik)|permeabilitas]], yang menyatakan jumlah magnetisasi bahan dan volume.
''Suseptibilitas volume magnetik '', yang diwakili oleh simbol <math>\chi_v</math> (terkadang secara sederhana disebut sebagai <math>\chi</math>, terkadang <math>\chi_m</math> – magnetik, untuk membedakannya dari [[suseptibilitas listrik]]), dinyatakan dalam [[Sistem Satuan Internasional]] — dalam sistem lain mungkin terdapat konstanta tambahan - berdasarkan hubungan berikut:<ref>{{cite book|last1=O'Handley|first1=Robert C.|title=Modern Magnetic Materials|url=https://archive.org/details/modernmagneticma0000ohan|date=2000|publisher=Wiley|location=Hoboken, NJ|isbn=9780471155669}}</ref>
:<math>
\mathbf{M} = \chi_v \mathbf{H}.
</math>
Di sini
:'''M''' adalah [[magnetisasi|kemagnetan]] bahan (momen dipol magnetik per satuan volume), terukur dalam [[ampere]] per meter, dan
:'''H''' adalah kekuatan [[medan magnet]], juga diukur dalam satuan ampere per meter.
<math>\chi_v</math> karenanya adalah kuantitas tak berdimensi.
Menggunakan [[Satuan SI]], [[medan magnet|induksi magnetik]] '''B''' terkait erat dengan '''H''' berdasarkan hubungan
:<math>
\mathbf{B} \ = \ \mu_0(\mathbf{H} + \mathbf{M}) \ = \ \mu_0(1+\chi_v) \mathbf{H} \ = \ \mu \mathbf{H}
</math>
di mana μ<sub>0</sub> adalah [[konstanta magnetik]] (lihat tabel [[konstanta fisika]]), dan
<math> (1+\chi_v) </math> adalah permeabilitas relatif bahan.
Karenanya ''suseptibilitas volume magnetik'' <math>\chi_v</math> dan permeabilitas magnetik <math>\mu</math> terkait melalui hubungan berikut:
:<math>\mu = \mu_0(1+\chi_v)\,</math> .
Terkadang<ref>{{cite web|author=Richard A. Clarke |url=http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/mu/#itns |title=Magnetic properties of materials |publisher=Info.ee.surrey.ac.uk |date= |accessdate=2011-11-08}}</ref> suatu kuantitas tambahan yang disebut ''intensitas kemagnetan'' (juga merujuk pada ''polarisasi magnetik'' '''J''') dan terukur dalam [[tesla]], didefinisikan sebagai
:<math>\mathbf{I} = \mu_0 \mathbf{M} \,</math> .
Hal ini memungkinkan deskripsi alternatif dari semua fenomena magnetisasi dalam hal jumlah '''I''' dan '''B''', yang bertentangan dengan yang umum digunakan '''M''' dan '''H'''.
Perhatikan bahwa definisi ini sesuai dengan konvensi [[Sistem Satuan Internasional|SI]]. Namun, banyak tabel suseptibilitas magnetik memberikan nilai-nilai [[CGS]] (lebih khusus emu-cgs, singkatan dari satuan elektromagnetik, atau Gaussian-cgs; keduanya sama dalam konteks ini). Satuan ini bergantung pada definisi yang berbeda dari permeabilitas ruang bebas:<ref name=bennett>{{
cite journal
|author1=Bennett, L. H. |author2=Page, C. H. |author3=Swartzendruber, L. J. |last-author-amp=yes | title = Comments on units in magnetism
| year = 1978
| journal = Journal of Research of the National Bureau of Standards
| volume = 83
| issue = 1
| publisher = [[NIST]], USA
| pages = 9–12
| doi = }}</ref>
:<math>
\mathbf{B}^{\text{cgs}} \ = \ \mathbf{H}^{\text{cgs}} + 4\pi\mathbf{M}^{\text{cgs}} \ = \ (1+4\pi\chi_{v}^{\text{cgs}}) \mathbf{H}^{\text{cgs}}
</math>
Nilai suseptibilitas volume CGS yang tak berdimensi dikalikan dengan 4π untuk memberikan nilai suseptibilitas volume [[Sistem Satuan Internasional|SI]] berdimensi:<ref name=bennett/>
:<math>\chi_v^{\text{SI}}=4\pi\chi_v^{\text{cgs}}</math>
Misalnya suseptibilitas magnetik volume [[CGS]] dari air pada 20 °C sebesar −7.19×10<sup>−7</sup> yaitu sebesar −9.04×10<sup>−6</sup> dalam konvensi [[Sistem Satuan Internasional|SI]].
Dalam fisika adalah hal yang biasa (dalam literatur yang lebih tua) untuk melihat suseptibilitas massa CGS diberikan dalam satuan emu / g, sehingga untuk mengkonversi volume suseptibilitas SI dapat menggunakan konversi <ref>{{cite web|url=http://www.ieeemagnetics.org/index.php?option=com_content&view=article&id=118&Itemid=107|title=IEEE Magnetic unit conversions|access-date=2017-02-21|archive-date=2017-05-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20170508035939/http://ieeemagnetics.org/index.php?option=com_content&view=article&id=118&Itemid=107|dead-url=yes}}</ref>
:<math>\chi_v^{\text{SI}}= 4\pi\,\rho^{\text{cgs}}\,\chi_m^{\text{cgs}}</math>
di mana <math>\rho^{\text{cgs}}</math> adalah massa jenis dalam g/cm<sup>3</sup>, atau
:<math>\chi_v^{\text{SI}}= (4\pi\times 10^{-3})\,\rho^{\text{SI}}\,\chi_m^{\text{cgs}}</math>
di mana <math>\rho^{\text{SI}}</math> adalah massa jenis dalam kg/m<sup>3</sup>.
== Suseptibilitas massa dan suseptibilitas molar ==
Terdapat dua ukuran lainnya dari suseptibilitas, yaitu ''suseptibilitas massa magnetik'' (χ<sub>mass</sub> atau χ<sub>g</sub>, terkadang χ<sub>m</sub>), diukur dalam m<sup>3</sup>·kg<sup>−1</sup> (SI) atau dalam cm<sup>3</sup>·g<sup>−1</sup> (CGS) serta ''suseptibilitas [[mol]]ar magnetik'' (χ<sub>mol</sub>) yang diukur dalam m<sup>3</sup>·mol<sup>−1</sup> (SI) atau cm<sup>3</sup>·mol<sup>−1</sup> (CGS) yang didefinisikan di bawah ini, di mana ρ adalah [[massa jenis]] dalam kg·m<sup>−3</sup> (SI) atau g·cm<sup>−3</sup> (CGS) dan M adalah [[massa molar]] dalam kg·mol<sup>−1</sup> (SI) atau g·mol<sup>−1</sup> (CGS).
:<math>\chi_\text{mass} = \chi_v/\rho</math>
:<math>\chi_\text{mol} = M\chi_\text{mass} = M\chi_v/\rho</math>
== Pertanda dari suseptibilitas: diamagnetik dan tipe kemagnetan lain ==
Berdasarkan sifat magnetik yang ditunjukkan oleh kerentanan magnetiknya, batuan dan mineral dapat diklasifikasikan dalam:
* [[Diamagnetik]]
mempunyai kerentanan [[magnetik]] (k) negatif dan kecil artinya bahwa orientasi orbital [[elektron]] zat ini selalu berlawanan arah dengan medan magnet luar. Contohnya: grafit, kuarsa dan garam.
* [[Paramagnetik]]
mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dan kecil.
* [[Feromagnetik]]
mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dan besar yaitu sekitar 106 kali dari [[diamagnetik]]/[[paramagnetik]].
Jika χ positif, suatu material dapat bersifat [[paramagnetik]]. Dalam hal ini, medan magnet di dalam material diperkuat oleh magnetisasi yang diinduksi. Atau, jika χ negatif, material tersebut bersifat [[diamagnetik]]. Dalam hal ini, medan magnet di dalam material dilemahkan oleh magnetisasi yang diinduksi. Umumnya, bahan non-magnetik dikatakan sebagai para- atau diamagnetik karena mereka tidak memiliki magnetisasi permanen tanpa medan magnet dari luar. Material [[feromagnetik]], [[ferimagnetisme|ferimagnetik]], atau [[antiferomagnetik]] memiliki suseptibilitas yang positif dan memiliki magnetisasi permanen bahkan tanpa medan magnet dari luar.
== Contoh ==
{| class="wikitable" style="margin:auto; text-align:center;"
|+ Suseptibilitas magnetik beberapa bahan
! Bahan !![[Suhu]]!![[Tekanan]] !!colspan="2" | <math>\chi_{\text{mol}}</math> (sus. molar)!! colspan="2" | <math>\chi_{\text{mass}}</math> (sus. mass) !! colspan="2" | <math>\chi_{v}</math> (sus. volume) !! ''M'' ([[massa molar]]) !!<math>\rho</math> ([[massa jenis]])
|-
| style="text-align:right;"| [[Satuan]] || style="text-align:center;"|([[Celsius|°C]])|| style="text-align:center;"|(atm)|| style="text-align:center;"|SI<br/>([[meter kubik|m<sup>3</sup>]]·[[mol]]<sup>−1</sup>)|| style="text-align:center;"|CGS<br/>(cm<sup>3</sup>·[[mol]]<sup>−1</sup>)|| style="text-align:center;"|SI<br/>([[meter kubik|m<sup>3</sup>]]·[[kg]]<sup>−1</sup>)|| style="text-align:center;"|CGS<br/>(cm<sup>3</sup>·[[gram|g]]<sup>−1</sup>)|| style="text-align:center;"|SI<br/>|| style="text-align:center;"|CGS<br/> (''emu'')|| style="text-align:center;"|(10<sup>−3</sup> [[kg]]/[[mol]])<br/>atau ([[gram|g]]/[[mol]])|| style="text-align:center;"|(10<sup>3</sup> [[kg]]/[[meter kubik|m<sup>3</sup>]])<br/>atau ([[gram|g]]/cm<sup>3</sup>)
|-
| align="left" | [[Helium|He]] <ref name="gases1">{{cite journal
| author = R. E. Glick
| title = On the Diamagnetic Susceptibility of Gases
| year = 1961
| journal = J. Phys. Chem.
| volume = 65
| issue = 9
| pages = 1552–1555
| doi = 10.1021/j100905a020}}</ref> ||20 ||1
||−2.38×10<sup>−11</sup>||−1.89×10<sup>−6</sup>||−5.93×10<sup>−9</sup> ||−4.72×10<sup>−7</sup> ||−9.85×10<sup>−10</sup> || −7.84×10<sup>−11</sup> ||4.0026 || 0.000166
|-
| align="left" | [[Xenon|Xe]] <ref name="gases1" /> ||20 ||1 ||−5.71×10<sup>−10</sup>||−4.54×10<sup>−5</sup>|| −4.35×10<sup>−9</sup>||−3.46×10<sup>−7</sup> ||−2.37×10<sup>−8</sup> ||−1.89×10<sup>−9</sup> || 131.29||0.00546
|-
| align="left" | [[Oksigen|O<sub>2</sub>]] <ref name="gases1" /> || 20|| 0.209 ||4.3×10<sup>−8</sup>||3.42×10<sup>−3</sup>||1.34×10<sup>−6</sup> ||1.07×10<sup>−4</sup> || 3.73×10<sup>−7</sup>||2.97×10<sup>−8</sup> || 31.99||0.000278
|-
| align="left" | [[Nitrogen|N<sub>2</sub>]] <ref name="gases1" /> || 20|| 0.781 ||−1.56×10<sup>−10</sup>||−1.24×10<sup>−5</sup>||−5.56×10<sup>−9</sup> ||−4.43×10<sup>−7</sup> || −5.06×10<sup>−9</sup>||−4.03×10<sup>−10</sup> || 28.01 ||0.000910
|-
| align="left" | Udara (NTP) <ref name="mri1">{{cite journal
| author = John F. Schenck
| title = The role of magnetic susceptibility in magnetic resonance imaging: MRI magnetic compatibility of the first and second kinds
| year = 1993
| journal = Medical Physics
| volume = 23
| pages = 815–850
| doi = 10.1118/1.597854
| pmid=8798169|bibcode = 1996MedPh..23..815S }}</ref> || 20||1|| || || || ||3.6×10<sup>−7</sup>||2.9×10<sup>−8</sup> || 28.97||0.00129
|-
|align="left" | [[air]] <ref>{{
cite journal
|author1=G. P. Arrighini |author2=M. Maestro |author3=R. Moccia |last-author-amp=yes | title=Magnetic Properties of Polyatomic Molecules: Magnetic Susceptibility of H<sub>2</sub>O, NH<sub>3</sub>, CH<sub>4</sub>, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
| journal=J. Chem. Phys.
| volume=49
| year=1968
| pages=882–889
| doi=10.1063/1.1670155|bibcode = 1968JChPh..49..882A
| issue=2 }}</ref> ||20||1 ||−1.631×10<sup>−10</sup>||−1.298×10<sup>−5</sup> ||−9.051×10<sup>−9</sup> ||−7.203×10<sup>−7</sup> ||−9.035×10<sup>−6</sup> ||−7.190×10<sup>−7</sup> ||18.015 ||0.9982
|-
| align="left" |[[Minyak]] [[parafin]], 220-260cts <ref name="Wapler_JMR">{{cite journal|last1=Wapler|first1=M. C.|last2=Leupold|first2=J.|last3=Dragonu|first3=I.|last4=von Elverfeldt|first4=D.|last5=Zaitsev|first5=M.|last6=Wallrabe|first6=U.|title=Magnetic properties of materials for MR engineering, micro-MR and beyond|journal=JMR|date=2014|volume=242|pages=233-242|doi=10.1016/j.jmr.2014.02.005}}</ref>
|22
|1
|
|
|−10.1×10<sup>−9</sup>
|−8.0×10<sup>−7</sup>
|−8.8×10<sup>−6</sup>
|−7.0×10<sup>−7</sup>
|
|0.878
|-
| align="left" |[[Poli(metil metakrilat)|PMMA]] <ref name="Wapler_JMR" />
|22
|1
|
|
|−7.61×10<sup>−9</sup>
|−6.06×10<sup>−7</sup>
|−9.06×10<sup>−6</sup>
|−7.21×10<sup>−7</sup>
|
|1.190
|-
| align="left" |[[Polivinil klorida|PVC]] <ref name="Wapler_JMR" />
|22
|1
|
|
|−7.80×10<sup>−9</sup>
|−6.21×10<sup>−7</sup>
|−10.71×10<sup>−6</sup>
|−8.52×10<sup>−7</sup>
|
|1.372
|-
| align="left" |Kaca [[Kuarsa|silika terfusi]] <ref name="Wapler_JMR" />
|22
|1
|
|
|−5.12×10<sup>−9</sup>
|−4.07×10<sup>−7</sup>
|−11.28×10<sup>−6</sup>
|−8.98×10<sup>−7</sup>
|
|2.20
|-
|align="left" | [[Karbon|Berlian]] <ref>{{
cite journal
| author = J. Heremans, C. H. Olk and D. T. Morelli
| title = Magnetic Susceptibility of Carbon Structures
| year = 1994
| journal = Phys. Rev. B
| volume = 49
| issue = 21
| pages = 15122–15125
| doi = 10.1103/PhysRevB.49.15122|bibcode = 1994PhRvB..4915122H }}</ref> || [[Suhu kamar|R.T.]]||1 ||−7.4×10<sup>−11</sup> ||−5.9×10<sup>−6</sup>|| −6.2×10<sup>−9</sup>||−4.9×10<sup>−7</sup> || −2.2×10<sup>−5</sup> ||−1.7×10<sup>−6</sup> || 12.01|| 3.513
|-
|align="left" | [[Karbon|Grafit]] <ref name=graphite1>{{
cite journal
|author1=N. Ganguli |author2=K.S. Krishnan
|lastauthoramp=yes | title = The Magnetic and Other Properties of the Free Electrons in Graphite
| year = 1941
| journal = Proceedings of the Royal Society
| volume = 177
| issue = 969
| pages = 168–182
| doi = 10.1098/rspa.1941.0002|bibcode = 1941RSPSA.177..168G
}}</ref> <math>\chi_{\perp}</math>(hingga c-axis) || [[Suhu kamar|R.T.]]||1 ||−7.5×10<sup>−11</sup> ||−6.0×10<sup>−6</sup>|| −6.3×10<sup>−9</sup>||−5.0×10<sup>−7</sup> || −1.4×10<sup>−5</sup> ||−1.1×10<sup>−6</sup> || 12.01|| 2.267
|-
|align="left" | [[Karbon|Grafit]] <ref name=graphite1/> <math>\chi_{||}</math> || [[Suhu kamar|R.T.]]||1 ||−3.2×10<sup>−9</sup> ||−2.6×10<sup>−4</sup>|| −2.7×10<sup>−7</sup> ||−2.2×10<sup>−5</sup> || −6.1×10<sup>−4</sup> ||−4.9×10<sup>−5</sup> || 12.01|| 2.267
|-
|align="left" | [[Karbon|Grafit]] <ref name=graphite1/> <math>\chi_{||}</math> || -173||1 ||−4.4×10<sup>−9</sup> ||−3.5×10<sup>−4</sup>|| −3.6×10<sup>−7</sup>||−2.9×10<sup>−5</sup> || −8.3×10<sup>−4</sup> ||−6.6×10<sup>−5</sup> || 12.01|| 2.267
|-
|align="left" | [[Aluminium|Al]] <ref name="magneticValues">{{Cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/tables/magprop.html|title=Magnetic Properties of Solids|last=Nave|first=Carl L|work=HyperPhysics|accessdate=2008-11-09}}</ref> || ||1 || 2.2×10<sup>−10</sup> ||1.7×10<sup>−5</sup>||7.9×10<sup>−9</sup> ||6.3×10<sup>−7</sup> ||2.2×10<sup>−5</sup> ||1.75×10<sup>−6</sup> ||26.98 ||2.70
|-
|align="left" | [[Perak|Ag]] <ref>{{
cite journal
|author1=R. Dupree |author2=C. J. Ford
|lastauthoramp=yes | title = Magnetic susceptibility of the noble metals around their melting points
| year = 1973
| journal = Phys. Rev. B
| volume = 8
| issue = 4
| pages = 1780–1782
| doi = 10.1103/PhysRevB.8.1780|bibcode = 1973PhRvB...8.1780D }}</ref> || 961 ||1|| || || || ||−2.31×10<sup>−5</sup>||−1.84×10<sup>−6</sup> || 107.87||
|-
| align="left" | [[bismut]] <ref>{{cite journal
|author1=S. Otake, M. Momiuchi |author2=N. Matsuno
|lastauthoramp=yes | title = Temperature Dependence of the Magnetic Susceptibility of Bismuth
| year = 1980
| journal = J. Phys. Soc. Jap.
| volume = 49
| issue = 5
| pages = 1824–1828
| doi = 10.1143/JPSJ.49.1824|bibcode = 1980JPSJ...49.1824O }}
The tensor needs to be averaged over all orientations: <math>\chi=(1/3)\chi_{||}+(2/3)\chi_{\perp}</math> .</ref>|| 20 ||1||−3.55×10<sup>−9</sup> ||−2.82×10<sup>−4</sup>||−1.70×10<sup>−8</sup> ||−1.35×10<sup>−6</sup> ||−1.66×10<sup>−4</sup> ||−1.32×10<sup>−5</sup>|| 208.98
||9.78
|-
|align="left" | [[Tembaga]] <ref name=mri1/> || 20||1|| || || || ||-9.63×10<sup>−6</sup>||7.66×10<sup>−7</sup> || 63.546||8.92
|-
|align="left" | [[Nikel]] <ref name=mri1/> || 20||1|| || || || ||600||48 || 58.69||8.9
|-
|align="left" | [[Besi]] <ref name=mri1/> || 20||1|| || || || ||200,000||15,900 || 55.847||7.874
|}
== Lihat pula ==
* [[Konstanta Curie]]
* [[Besi]]
* [[Konstanta magnetik]]
* [[Fluks magnetik]]
* [[Persamaan Maxwell]]
== Referensi ==
{{Reflist|30em}}
* [http://www.cond-mat.de/events/correl14/manuscripts/pavarini.pdf Linear Response Functions ] in Eva Pavarini, Erik Koch, Dieter Vollhardt, and Alexander Lichtenstein (eds.): DMFT at 25: Infinite Dimensions, Verlag des Forschungszentrum Jülich, 2014 ISBN 978-3-89336-953-9
[[Kategori:Geologi]]
| |||