SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ORIENTASI PRESSING MAGNET ANISOTROPI
SKRIPSI
LASMINI SIHOMBING 100801050
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
1 Universitas Sumatera Utara
2
SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ORIENTASI PRESSING MAGNET ANISOTROPI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
LASMINI SIHOMBING 100801050
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
:
Sistem Pengembangan dan Modifikasi Alat Orientasi Pressing Magnet Anisotropi
Kategori
: Skripsi
Nama
: Lasmini Sihombing
Nomor induk mahasiswa
: 100801050
Program studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu pemgetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Diluluskan di Medan, 12 Agustus 2014
Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang
Dr. Marhaposan Situmorang
Nip.195510301980031003
Nip.195510301980031003
i Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ALAT ORIENTASI PRESSING MAGNET ANISOTROPI
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, yang didalamnya terdapat beberapa kutipan dan ringkasan sebagai referensi yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 12 Agustus 2014
LASMINI SIHOMBING 100801050
ii Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
“Bersukacitalah dalam pengharapan, sabarlah dalam kesesakan, dan bertekumlah dalam doa” (Roma 12:12).Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan anugerah kasihnya, kekuatan serta hikmat kebijaksanaan sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi penelitian ini dan melanjutkan kehidupanku berikutnya. Dalam penyelesaian skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan, petunjuk dan bantuan dari berbagai pihak yang sangat berarti dan berharga bagi penulis. Penulis dengan segala kerendahan hati juga mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku pembimbing danselaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA di Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan masukan dan nasihat kepada penulis serta telah bersedia meluangkan waktunya untuk penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis mengucapkan banyak terimakasih.
2.
Bapak Dr. Achiar Oemry selaku pembimbing penulis di P2F LIPI yang telah memberikan banyak ide serta banyak pemikiran dalam pembuatan tugas akhir ini, yang telah banyak membimbing serta meluangkan waktunya untuk penulis,sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis mengucapkan banyak terimakasih.
3.
Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Si selaku Sekertaris Jurusan Fisika FMIPAUniversitas Sumatera Utara serta seluruh dosen, staf/karyawan Departemen Fisika.Penulis mengucapkan terimakasih.
4.
Bapak Tuaraja Simbolon, S,Si. M.Si selaku dosen wali saya,yang telah memberikan banyak ide serta banyak pemikiran dalam pembuatan tugas akhir ini, Penulis mengucapkan banyak terimakasih.
5.
Para peneliti di LIPI Serpong, yang telah banyak membantu penulis, Bapak Prof. Perdamean Sebayang, Ibu Ani, Bapak Dr.Bambang, Dr.Prabowo, Ibuayu, Dr. Nenen, Pak Prof. Masno Ginting, Pak Dr. Priyo, Pak Dr. Suhan, Pak Dr. Muljadi, Pak Chandra, Pak Lukman, Pak Boy dan seluruh
iii Universitas Sumatera Utara
6.
staf/karyawan P2F LIPI Serpong, yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu. Penulis mengucapkan banyak terimakasih.
7.
Terimakasih buat mama saya Rumenta Simanjuntak, Maruba Sihombing S.pd, Sri Atengenana Gultom S.Pd, dan semua keluarga yang sangat saya cintaidan sayangi, terimakasih atas kasih sayang, kesabaran, pengorbanan, doa dan motivasi yang diberikan kepada penulis.
8.
Terima kasih buatteman seperjuangan saya Physics Inside 2010, Juli, ryadi, Maisyarah, Faisal, Layla, Lamhot, Ataran, Marisa, Samuel, Lya, Ruth Mentari, Theresya, Citra, Eka, Usy, Dahniar, memberi nasehat, pengalaman, waktu, dan semangat kepada penulis selama penelitian. Buat Jantiber Siburian yang selalu memberikan dukungan, motivasi, dan yang selalu setia membawakan saya dalam doa. Penulis mengucapkan banyak terimakasih.
9.
Seluruh anggota IkatanMahasiswaFisika (IMF) USU penulismengucapkan terimakasih atas kerjasamanya selama perkuliahan.Adik-adik saya Sulistra, Tika, Bora, Nelson, Kristin, Niko, Lektro, serta yang lainnya, terima kasih untuk semua bantuan, dukungan, cerita dan pengalaman selama ini, kalian akan selalu dihati.
10.
Seluruh teman saya ALLSTAR SMA St.PETRUS Sidikalang yang banyak mendukung dan banyak memberikan semangat. Penulis mengucapkan terimakasih.
Penulis menyadari Skripsi ini masih jauhdari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca agar dapat menjadi acuan untuk penulisan selanjutnya. Akhir kata, besar harapan penulis semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak dan khususnya bagi perkembangan ilmu pengetahuan dibidang Fisika.
iv Universitas Sumatera Utara
SISTEM PENGEMBANGAN DAN MODIFIKASI ALAT ORIENTASI PRESSING MAGNET ANISOTROPI
ABSTRAK
Telah dilakukam pengembangan dan modifikasi system orientasi pressing magnet yaitu dengan memfokuskan atau mengoptimalkan medan magnet. Dengan mengetahui klasifikasi material magnet, maka akan lebih mudah untuk memilih bahan magnet yg stuktur kristalnya acak atau searah. Magnet acak disebut magnet isotropi dan magnet yang terarahkan disebut magnet anisotropi. Alat yang diperlukan untuk menyearahkan magnet inilah yang dinamakan mesin orientasi pressing magnet. Alat press terorientasi ini yang akan didesain dan kembangkan untuk menyearahkan medan magnet. pengembangannya yaitu dengan memberikan tambahan poll besi dan topi besi pada koil. Dimana sebelum alat di modifikasi, hanya menghasilkan kuat medan magnet sebesar 800 Gauss pada kuat arus 15 A, sedangkan setelah dimodifikasi dan dikembangkan mengahsilkan kuat medan magnet 12000 Gauss pada kuat arus 8 A. Untuk melihat kuat medan magnet (Fluks Density) yang mengalir menggunakan sensor efek Hall (gaussmeter) dan sebagai sumbar daya nya menggunakan constan current yang dilakukan secara manual, tujuan menggunakan constan current adalah agar arus selalu stabil meskipun tegangan berubah-ubah. Dimana, dengan memberikan kuat arus, dan memperbanyak lilitan koil, bubuk material magnet akan dikompaksi/ dipadatkan dengan terlebih dahulu disearahkan arah kristal partikelnya dengan medan magnet. Bahwa semakin besar tegangan inputan yang diberikan, semakin besar karakteristik magnet yang dihasilkan. KATA KUNCI : flux dencity, sensor efek Hall, constan current, maping distribusi medan magnet.
v Universitas Sumatera Utara
ORIENTATIONPRESSINGTOOLMAGNETANISOTROPY DEVELOPMENT SYSTEM AND MODIFICATION
ABSTRACT
Pressing magnetic orientation system development with focussed or optimized magnetic field has been done. With knowing classification of magnetic materials, it will be easy to choose magnetic material which have random or oriented crystal structure. Random magnets called isotropy magnets and oriented magnets called anisotropy magnets.The magnets pressing machine whose used to magnetics oriented. Where before the tool in the modification, only produces a magnetic field strength of 800 Gauss at 15 A strong currents, whereas after the modified and developed strong magnetic field produces 12,000 gauss in strong currents 8 A. This oriented pressing will be designed and developed to oriented magnetic fields, withincreased poll iron and cap on the coil. The distribution ofmagnetic field which obtained depends on pattern of current flow in the conductor. To know magnetic field strength (flux density) which flows using a Hall effect sensor (Gaussmeter) and its use as a manual power boast constan current, constant current are used tovoltage stabilizer although its value always change over. With giving a voltage and multiply the coil windings, powder will be compacted / densificated with cristal oriented at magnetic field the first. by first rectified the direction of crystal particle with a magnetic field. The result show that larger tinput voltage which will be give, also have obtained larger magnetics characteristic. Keywords: Flux Dencity, Hall Effect Sensors, Current Constan, Magnetic Fields Maping of Distributions.
vi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman i ii iii iv vi vii viii x xi xii
Persetujuan Pengesahan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran BAB 1.
PENDAHULUAN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
BAB 2
Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian ManfaatPenelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan
1 2 3 3 3 4 4
DASAR TEORI 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13
2.14 2.15
Pengertian Magnet Efekk Hall Hukum Ampere Dua Kawat Penghantar Sejajar Hukum Bior-Savart Medan Magnet Pada Kawat Melingkar B Untuk Selenoida Fluks Magnet Perhitungan Indukstans Kurva Histerisis Mgnet Permeabilitas Magnet Dipol Magnet Kemagnetan Bahan 2.13.1 Bahan Diamagnetik 2.13.2 Bahan Paramagnetik 2.13.3 Bahan Feromagnetik Power supply Constan Current
5 6 8 10 12 14 16 17 18 19 22 23 24 24 25 26 27 29
vii Universitas Sumatera Utara
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN 3.1
3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9
3.10
BAB 4
Tempat dan Waktu Penelitian 3.1.1 Tempat pebelitian 3.1.2 Waktu Pelitian Diagram Blok Prinsip Kerja Alat Prinsip Kerja Power Supply Prinsip Kerja Constan Current Perancangan Alat Poll Besi Perancangan Alat Topi Besi Pola Distribusi Medan Magnet Metode Pengukuran Perbandingan Kuat Medan Magnet Dari Alat Orientasi Pressing 3.9.1 Pengukuran Ripple Dari Power Supply dan Constan Current 3.9.2 Pengukuran Regulasi Pada Power Supply Dan Constan Current 3.9.3 Maping distribusi Kuat Medan Magnet Tanpa Inti Besi 3.9.4 Maping Distribusi kuat Medan Magnet Dengan Inti Besi 3.9.5 Maping Distribusi Kuat Medan Magnet Dengan Poll Besi 3.9.6 Maping Distribusi Kuat Medan Magnet Dengan Topi Besi 3.9.7 Maping Distribusi Dengan Alat Cetak Diagram Alir
31 31 31 31 32 33 33 34 35 36 37 37 38 39 40 41 41 42 43
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 4.2 4.3
4.4
Hasil Pengukuran Regulasi Dari Power Supply 44 dan Constan Current Pengukuran Gelombang Ripple dari Power Supply 45 Dan Constan Current Hasil pengukuran RL 4.3.1 Pengukuran Hambatan 46 4.3.2 Pengukuran Induktansi 47 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet 47 4.4.1 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Pada Alat Orientasi Pressing 48 4.4.2 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Tanpa Inti Besi 48 4.4.3 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Inti Besi 49 4.4.4 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Poll Besi 49 viii Universitas Sumatera Utara
4.4.5
4.5 4.6 4.7 4.8 BAB 5
Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Topi Besi 4.4.6 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 3 cm ϕ = 1,3 cm 4.4.7 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 5 cm ϕ = 1,3 cm 4.4.8 Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 13 cm ϕ = 0,9 cm Proses Orientasi Proses Kompaksi Perbandingan Kuat Medan Magnet Pada Proses Orientasi Dan Tanpa Orientasi Pembahasan
50 50 51 51 52 53 53 54
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 5.2
Kesimpulan Saran
56 56
Daftar Pustaka
57
ix Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel 4.1 4.2 4.3 4.4
Judul
Halaman
Hasil Pengujian Regulasi Pada Power supply Hasil Pengujian Regulasi Pada Constan Current Pengukuran Hambatan Pada Koil Hasil Pengukuran Induktansi Pada Koil
44 44 46 47
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 4.1
Judul
Halaman
Pola Garis Magnet Efek Hall Pembelokan Medan Magnet Hukum Ampare Medan Magnet Pada Kawat Lurus Medan Magnet Pada Dua Kawat Lurus Hukum Biot Savart Medan Magnet Pada Kawat Melingkar Medan Magnet Solenoida Fluks Magnet Kerapatan Fluks VS Kekuatan Medan magnet Perilaku B VS H Arah Domain Bahan Tanpa Medan Magnet Arah Domain Bahan Dengan Medan Magnet Konversi AC ke DC Diagran Blok Rangkaian Prinsip Kerja Alat Orientasi Pressing Arah Fluks Magnet Pada Poll Besi Arah Fluks Magnet Pada Topi Besi Desain Pengembangan Alat Orientasi Pressing Diagram Blok Pengukuran Ripple Power Supply Diagram Blok Pengukuran Ripple Constan Current Diagram blok Pengukuran Regulasi Power supply Diagram Blok Pengukuran Regulasi Constan Current Maping Distribusi Medan Magnet Tanpa Inti Besi Diagram Blok Pengukuran Tanpa Inti besi Maping Distribusi Medan Magnet Dengan Inti Besi Diagram Blok Pengukuran Dengan Inti Besi Maping Distribusi Medan Magnet Poll Besi Diagram Blok Pengukuran Dengan Poll Besi Maping Distribusi Medan Magnet Dengan Topi Besi Diagram Blok Pengukuran Dengan Topi Besi Diagram Blok Pengukuran Medan Magnet Dengan Alat Cetak Diagram Alir Percobaan Tampilan Gelombang pada Power Supply dan
5 7 7 9 10 11 13 15 16 18 20 21 25 24 27 31 33 34 35 37 38 38 38 39 39 39 40 40 41 41 41 42 42 43
xi Universitas Sumatera Utara
4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12
Constan Current Grafik hambatan Pada Koil Grafik kuat Medan magnet Luar (H) pada pengukuran Kuat Medan magnet Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Tanpa Inti Besi Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Dengan Inti Besi Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Dengan Poll Besi Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Dengan Topi Besi Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 3 cm dan ϕ = 1.3 cm Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 5 cm dan ϕ = 1.3 cm Grafik Pengukuran Kuat medan Magnet Dengan Alat Cetak h = 13 cm dan ϕ = 0.9 cm Proses orientasi Grafik pengukuran kuat medan Magnet Pada Bahan
45 46 48 48 49 49 50 50 51 51 52 54
xii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Lamp 1. Hasil pengukuran Kuat medan magnet Pada Alat orientasi 2. Gambar Peralatan
Halaman 59 69
xiii Universitas Sumatera Utara
