Dengan konfigurasi panjang dan kepadatan fluks bagaimana cara menghitung kekuatan medan magnet

Untuk menghitung kekuatan medan magnet (Magnetic Field Strength, $\mathrm{<br>}$H) berdasarkan panjang dan kepadatan fluks magnet (Magnetic Flux Density, $\mathrm{<br>}$B), penting untuk memahami hubungan antara kedua kuantitas ini. Kekuatan medan magnet $\mathrm{<br>}$H dan kepadatan fluks magnet $\mathrm{<br>}$B biasanya terkait melalui kurva magnetisasi (B-H curve) atau permeabilitas ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Rumus Dasar

• Hubungan antara kekuatan medan magnet   $\mathrm{<br>\; }$H dan kepadatan fluks magnet   $\mathrm{<br>\; }$B dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

• Di mana:

• B adalah kepadatan fluks magnet, diukur dalam tesla (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H adalah kekuatan medan magnet, diukur dalam ampere per meter (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ adalah permeabilitas, diukur dalam henry per meter (H/m).

• Permeabilitas   $\mathrm{<br>\; }$μ dapat lebih lanjut dibagi menjadi produk dari permeabilitas ruang bebas   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 dan permeabilitas relatif   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Di mana:

• μ0 adalah permeabilitas ruang bebas, sekitar  $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr adalah permeabilitas relatif bahan, yang sekitar 1 untuk bahan non-magnetik (seperti udara, tembaga, aluminium) dan bisa sangat tinggi (dalam ratusan hingga ribuan) untuk bahan ferromagnetik (seperti besi, nikel).

2. Menghitung Kekuatan Medan Magnet  $\mathrm{<br>}$H Diberikan  $\mathrm{<br>}$B dan  $\mathrm{<br>}$μ

Jika Anda mengetahui kepadatan fluks magnet $\mathrm{<br>}$B dan permeabilitas $\mathrm{<br>}$μ, Anda dapat langsung menggunakan rumus di atas untuk menghitung kekuatan medan magnet $\mathrm{<br>}$H:

Misalnya, asumsikan Anda memiliki transformator inti besi dengan kepadatan fluks magnet B=1,5T dan permeabilitas relatif μr=1000. Maka:

3. Memperhitungkan Kurva Magnetisasi Nonlinear

Untuk bahan ferromagnetik, permeabilitas $\mathrm{<br>}$μ tidak konstan tetapi bervariasi dengan kekuatan medan magnet H. Dalam praktik, terutama pada kekuatan medan yang tinggi, permeabilitas mungkin menurun secara signifikan, menyebabkan pertumbuhan kepadatan fluks magnet $\mathrm{<br>}$B yang lebih lambat. Hubungan nonlinear ini digambarkan oleh kurva B-H bahan tersebut.

• Kurva B-H: Kurva B-H menunjukkan bagaimana kepadatan fluks magnet   $\mathrm{<br>\; }$B berubah dengan kekuatan medan magnet   $\mathrm{<br>\; }$H. Untuk bahan ferromagnetik, kurva B-H biasanya nonlinear, terutama saat mendekati titik jenuh. Jika Anda memiliki kurva B-H untuk bahan Anda, Anda dapat menentukan kekuatan medan magnet   $\mathrm{<br>\; }$H dengan mencari nilai   $\mathrm{<br>\; }$H yang sesuai untuk   $\mathrm{<br>\; }$B tertentu.

• Menggunakan Kurva B-H:

1. Temukan kepadatan fluks magnet yang diberikan  $\mathrm{<br>\; }$B pada kurva B-H.

2. Baca kekuatan medan magnet H dari kurva.

4. Memperhitungkan Panjang Sirkuit Magnetik

Jika Anda juga perlu mempertimbangkan geometri sirkuit magnetik (seperti panjang $\mathrm{<br>}$l dari inti), Anda dapat menggunakan hukum sirkuit magnetik (mirip dengan hukum Ohm dalam rangkaian listrik) untuk menghitung kekuatan medan magnet. Hukum sirkuit magnetik dapat dinyatakan sebagai:

Di mana:

• $\mathrm{<br>\; }$F adalah gaya magnetomotif (MMF), diukur dalam ampere-turns (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H adalah kekuatan medan magnet, diukur dalam A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l adalah panjang rata-rata sirkuit magnetik, diukur dalam meter (m).

Gaya magnetomotif $\mathrm{<br>}$F biasanya ditentukan oleh arus $\mathrm{<br>}$I dan jumlah putaran $\mathrm{<br>}$N pada kumparan:

Dengan menggabungkan kedua persamaan ini, Anda mendapatkan:

Rumus ini berguna ketika Anda mengetahui panjang sirkuit magnetik $\mathrm{<br>}$l dan parameter kumparan (jumlah putaran N dan arus $\mathrm{<br>}$I).

5. Ringkasan Langkah-langkah

1. Tentukan Kepadatan Fluks Magnet    $\mathrm{<br>\; }$B: Gunakan kepadatan fluks magnet yang diberikan    $\mathrm{<br>\; }$B.

2. Pilih Permeabilitas yang Tepat    $\mathrm{<br>\; }$μ: Untuk bahan linear (seperti udara atau bahan non-magnetik), gunakan permeabilitas ruang bebas    ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. Untuk bahan ferromagnetik, pertimbangkan permeabilitas relatif μr, atau gunakan kurva B-H.

3. Hitung Kekuatan Medan Magnet H: Gunakan rumus H=μB atau baca nilai   $\mathrm{<br>\; }$H yang sesuai dari kurva B-H.

4. Pertimbangkan Panjang Sirkuit Magnetik (jika berlaku): Jika Anda perlu mempertimbangkan geometri sirkuit magnetik, gunakan hukum sirkuit magnetik H=lN⋅I untuk analisis lebih lanjut.

Kesimpulan

Untuk menghitung kekuatan medan magnet berdasarkan panjang dan kepadatan fluks magnet, pertama-tama tentukan permeabilitas $\mathrm{<br>}$μ, lalu gunakan rumus $\mathrm{<br>}$H=μB. Untuk bahan ferromagnetik, disarankan untuk menggunakan kurva B-H untuk menangani hubungan nonlinear. Jika Anda perlu mempertimbangkan geometri sirkuit magnetik, gunakan hukum sirkuit magnetik $\mathrm{<br>}$H=lF untuk analisis lebih lanjut.