Konverter Medan Magnet
Konverter Medan Magnet: Tesla, Gauss, A/m, Oersted - Pandhuan Lengkap kanggo Kerapatan Fluks Magnetik & Kakuwatan Medan
Medan magnet yaiku gaya sing ora katon sing ngubengi magnet, arus listrik, lan malah kabeh planet kita. Ngerteni unit medan magnet iku penting kanggo insinyur listrik, fisikawan, teknisi MRI, lan sapa wae sing nyambut gawe karo elektromagnet utawa motor. Nanging, ana bedane penting sing paling akeh wong lali: ana RONG pangukuran magnetik sing beda dhasar—medan-B (kerapatan fluks) lan medan-H (kakuwatan medan)—lan ngowahi antarane iku mbutuhake kawruh babagan sifat magnetik materi. Pandhuan iki nerangake Tesla, Gauss, A/m, Oersted, lan fisika ing mburi pangukuran medan magnet.
Apa iku Medan Magnet?
Medan magnet yaiku medan vektor sing nggambarake pengaruh magnetik ing muatan listrik sing obah, arus listrik, lan materi magnetik. Medan magnet diasilake dening muatan sing obah (arus listrik) lan momen magnetik intrinsik partikel dhasar (kaya elektron).
Rong Kuantitas Medan Magnet
Medan-B (Kerapatan Fluks Magnetik)
Ngukur gaya magnetik aktual sing dialami dening muatan sing obah. Kalebu efek materi. Unit: Tesla (T), Gauss (G), Weber/m².
Rumus: F = q(v × B)
ing ngendi: F = gaya, q = muatan, v = kacepetan, B = kerapatan fluks
Medan-H (Kakuwatan Medan Magnet)
Ngukur gaya magnetisasi sing nggawe medan, ora gumantung saka materi. Unit: Ampere/meter (A/m), Oersted (Oe).
Rumus: H = B/μ₀ - M (ing vakum: H = B/μ₀)
ing ngendi: μ₀ = permeabilitas ruang hampa = 1.257×10⁻⁶ T·m/A, M = magnetisasi
Ing vakum utawa udara: B = μ₀ × H. Ing materi magnetik: B = μ₀ × μᵣ × H, ing ngendi μᵣ yaiku permeabilitas relatif (1 kanggo udara, nganti 100.000+ kanggo sawetara materi!)
Fakta Cepet Medan Magnet
Medan magnet Bumi kira-kira 25-65 mikrotesla (0.25-0.65 Gauss) ing permukaan—cukup kanggo nggeser dom kompas
Magnet kulkas ngasilake kira-kira 0.001 Tesla (10 Gauss) ing permukaane
Mesin MRI nggunakake 1.5 nganti 7 Tesla—nganti 140.000 kaping luwih kuwat tinimbang medan Bumi!
Medan magnet terus-terusan sing paling kuwat sing tau digawe ing laboratorium: 45.5 Tesla (Universitas Negeri Florida)
Bintang neutron duwe medan magnet nganti 100 yuta Tesla—sing paling kuwat ing alam semesta
Otak manungsa ngasilake medan magnet kira-kira 1-10 pikotesla, bisa diukur nganggo pemindaian MEG
Sepur Maglev nggunakake medan magnet 1-4 Tesla kanggo ngambang lan nyurung sepur kanthi kacepetan 600+ km/jam
1 Tesla = 10.000 Gauss persis (hubungan sing ditetepake antarane sistem SI lan CGS)
Rumus Konversi - Carane Ngowahi Unit Medan Magnet
Konversi medan magnet dipérang dadi rong kategori: konversi medan-B (kerapatan fluks) langsung, dene konversi medan-B ↔ medan-H mbutuhake sifat materi.
Konversi Medan-B (Kerapatan Fluks) - Tesla ↔ Gauss
Unit dhasar: Tesla (T) = 1 Weber/m² = 1 kg/(A·s²)
| Saka | Menyang | Rumus | Conto |
|---|---|---|---|
| T | G | G = T × 10,000 | 0.001 T = 10 G |
| G | T | T = G ÷ 10,000 | 1 G = 0.0001 T |
| T | mT | mT = T × 1,000 | 0.001 T = 1 mT |
| T | µT | µT = T × 1,000,000 | 0.00005 T = 50 µT |
| G | mG | mG = G × 1,000 | 0.5 G = 500 mG |
Tips cepet: Elinga: 1 T = 10.000 G persis. Medan Bumi ≈ 50 µT = 0.5 G.
Praktis: Pemindaian MRI: 1.5 T = 15.000 G. Magnet kulkas: 0.01 T = 100 G.
Konversi Medan-H (Kakuwatan Medan) - A/m ↔ Oersted
Unit dhasar: Ampere saben meter (A/m) - unit SI kanggo gaya magnetisasi
| Saka | Menyang | Rumus | Conto |
|---|---|---|---|
| Oe | A/m | A/m = Oe × 79.5775 | 1 Oe = 79.58 A/m |
| A/m | Oe | Oe = A/m ÷ 79.5775 | 1000 A/m = 12.57 Oe |
| kA/m | Oe | Oe = kA/m × 12.566 | 10 kA/m = 125.7 Oe |
Tips cepet: 1 Oersted ≈ 79.58 A/m. Digunakake ing desain elektromagnet lan rekaman magnetik.
Praktis: Koersivitas hard disk: 200-300 kA/m. Elektromagnet: 1000-10000 A/m.
Ngowahi Medan-B ↔ Medan-H (MUNG ING VAKUM)
| Saka | Menyang | Rumus | Conto |
|---|---|---|---|
| A/m | T | T = A/m × μ₀ = A/m × 1.257×10⁻⁶ | 1000 A/m = 0.001257 T |
| T | A/m | A/m = T ÷ μ₀ = T ÷ 1.257×10⁻⁶ | 0.001 T = 795.8 A/m |
| Oe | G | G ≈ Oe (ing vakum) | 1 Oe ≈ 1 G ing udara |
| Oe | T | T = Oe × 0.0001 | 100 Oe = 0.01 T |
Rumus materi: Ing materi: B = μ₀ × μᵣ × H, ing ngendi μᵣ = permeabilitas relatif
Nilai μᵣ kanggo Materi Umum
| Materi | Nilai μᵣ |
|---|---|
| Vakum, udara | 1.0 |
| Aluminium, tembaga | ~1.0 |
| Nikel | 100-600 |
| Wesi alus | 200-2,000 |
| Wesi silikon | 1,500-7,000 |
| Permalloy | 8,000-100,000 |
| Supermalloy | up to 1,000,000 |
Ing wesi (μᵣ ≈ 2000), 1000 A/m ngasilake 2.5 T, dudu 0.00126 T!
KRITIS: Ngerteni Medan-B vs Medan-H
Ncampurake B lan H bisa nyebabake kesalahan fatal ing desain elektromagnet, petungan motor, lan tameng magnetik!
- Medan-B (Tesla, Gauss) yaiku apa sing sampeyan UKUR nganggo gaussmeter utawa probe Hall
- Medan-H (A/m, Oersted) yaiku apa sing sampeyan TRAPAKE nganggo arus liwat kumparan
- Ing udara: 1 Oe ≈ 1 G lan 1 A/m = 1.257 µT (konverter kita nggunakake iki)
- Ing wesi: Medan-H sing padha ngasilake medan-B sing 1000 kaping luwih kuwat amarga magnetisasi materi!
- Spesifikasi MRI nggunakake medan-B (Tesla) amarga iku sing mengaruhi awak
- Desain elektromagnet nggunakake medan-H (A/m) amarga iku sing digawe dening arus
Ngerteni Saben Unit Medan Magnet
Tesla (T)(Medan-B)
Definisi: Unit SI kerapatan fluks magnetik. 1 T = 1 Weber/m² = 1 kg/(A·s²)
Dijenengi saka: Nikola Tesla (1856-1943), penemu lan insinyur listrik
Panggunaan: Mesin MRI, magnet riset, spesifikasi motor
Nilai umum: Bumi: 50 µT | Magnet kulkas: 10 mT | MRI: 1.5-7 T
Gauss (G)(Medan-B)
Definisi: Unit CGS kerapatan fluks magnetik. 1 G = 10⁻⁴ T = 100 µT
Dijenengi saka: Carl Friedrich Gauss (1777-1855), matematikawan lan fisikawan
Panggunaan: Peralatan lawas, geofisika, gaussmeter industri
Nilai umum: Bumi: 0.5 G | Magnet speaker: 1-2 G | Magnet neodymium: 1000-3000 G
Ampere saben meter (A/m)(Medan-H)
Definisi: Unit SI kakuwatan medan magnet. Arus saben unit dawa sing nggawe medan.
Panggunaan: Desain elektromagnet, petungan kumparan, pengujian materi magnetik
Nilai umum: Bumi: 40 A/m | Solenoid: 1000-10000 A/m | Magnet industri: 100 kA/m
Oersted (Oe)(Medan-H)
Definisi: Unit CGS kakuwatan medan magnet. 1 Oe = 79.5775 A/m
Dijenengi saka: Hans Christian Ørsted (1777-1851), nemokake elektromagnetisme
Panggunaan: Rekaman magnetik, spesifikasi magnet permanen, loop histeresis
Nilai umum: Koersivitas hard disk: 2000-4000 Oe | Magnet permanen: 500-2000 Oe
Microtesla (µT)(Medan-B)
Definisi: Seper-yuta Tesla. 1 µT = 10⁻⁶ T = 0.01 G
Panggunaan: Geofisika, navigasi, pangukuran EMF, biomagnetisme
Nilai umum: Medan Bumi: 25-65 µT | Otak (MEG): 0.00001 µT | Saluran listrik: 1-10 µT
Gamma (γ)(Medan-B)
Definisi: Padha karo 1 nanotesla. 1 γ = 1 nT = 10⁻⁹ T. Digunakake ing geofisika.
Panggunaan: Survei magnetik, arkeologi, eksplorasi mineral
Nilai umum: Deteksi anomali magnetik: 1-100 γ | Variasi saben dina: ±30 γ
Panemuan Elektromagnetisme
1820 — Hans Christian Ørsted
Elektromagnetisme
Sajrone demonstrasi kuliah, Ørsted weruh dom kompas mlenceng cedhak kabel sing dialiri arus. Iki minangka pengamatan pisanan sing nggandhengake listrik lan magnetisme. Dheweke nerbitake panemune ing basa Latin, lan ing sawetara minggu, para ilmuwan ing saindenging Eropa mbaleni eksperimen kasebut.
Mbuktekake manawa arus listrik nggawe medan magnet, ngedegake bidang elektromagnetisme
1831 — Michael Faraday
Induksi elektromagnetik
Faraday nemokake manawa medan magnet sing ganti nggawe arus listrik. Nggeser magnet liwat kumparan kawat ngasilake listrik—prinsip ing mburi saben generator listrik lan trafo saiki.
Nggawe bisa pembangkit listrik, trafo, lan jaringan listrik modern
1873 — James Clerk Maxwell
Teori elektromagnetik terpadu
Persamaan Maxwell nggabungake listrik, magnetisme, lan cahya dadi siji teori. Dheweke ngenalake konsep medan-B lan medan-H minangka kuantitas sing beda, nuduhake manawa cahya minangka gelombang elektromagnetik.
Mredhiksi gelombang elektromagnetik, sing nyebabake radio, radar, lan komunikasi nirkabel
1895 — Hendrik Lorentz
Hukum gaya Lorentz
Nggambarake gaya ing partikel sing duwe muatan sing obah ing medan magnet lan listrik: F = q(E + v × B). Rumus iki dhasar kanggo ngerteni cara kerja motor, akselerator partikel, lan tabung sinar katoda.
Dhasar kanggo ngerteni gerakan partikel ing medan, spektrometri massa, lan fisika plasma
1908 — Heike Kamerlingh Onnes
Superkonduktivitas
Kanthi ngadhemke merkuri nganti 4.2 K, Onnes nemokake manawa hambatan listrike ilang kabeh. Superkonduktor nolak medan magnet (efek Meissner), saengga bisa nggawe magnet ultra-kuwat tanpa kelangan energi.
Nyebabake mesin MRI, sepur Maglev, lan magnet akselerator partikel sing ngasilake medan 10+ Tesla
1960 — Theodore Maiman
Laser pisanan
Sanajan ora langsung babagan magnetisme, laser ngidini pangukuran medan magnet sing presisi liwat efek magneto-optik kaya rotasi Faraday lan efek Zeeman.
Ngrevolusi panginderaan medan magnet, isolator optik, lan panyimpenan data magnetik
1971 — Raymond Damadian
Pencitraan medis MRI
Damadian nemokake manawa jaringan kanker duwe wektu relaksasi magnetik sing beda karo jaringan sehat. Iki nyebabake MRI (Magnetic Resonance Imaging), sing nggunakake medan 1.5-7 Tesla kanggo nggawe pemindaian awak sing rinci tanpa radiasi.
Ngganti diagnostik medis, ngidini pencitraan non-invasif ing jaringan alus, otak, lan organ
Aplikasi Medan Magnet ing Donya Nyata
Pencitraan & Perawatan Medis
Pemindai MRI
Kakuwatan medan: 1.5-7 Tesla
Nggawe gambar 3D rinci saka jaringan alus, otak, lan organ
MEG (Magnetoencephalography)
Kakuwatan medan: 1-10 pikotesla
Ngukur aktivitas otak kanthi ndeteksi medan magnet cilik saka neuron
Hipertermia Magnetik
Kakuwatan medan: 0.01-0.1 Tesla
Manasake nanopartikel magnetik ing tumor kanggo mateni sel kanker
TMS (Stimulasi Magnetik Transkranial)
Kakuwatan medan: pulsa 1-2 Tesla
Nambani depresi kanthi ngrangsang wilayah otak nganggo pulsa magnetik
Transportasi
Sepur Maglev
Kakuwatan medan: 1-4 Tesla
Ngambang lan nyurung sepur kanthi kacepetan 600+ km/jam tanpa gesekan
Motor Listrik
Kakuwatan medan: 0.5-2 Tesla
Ngowahi energi listrik dadi gerakan mekanis ing mobil listrik, peralatan, robot
Bantalan Magnetik
Kakuwatan medan: 0.1-1 Tesla
Dhukungan tanpa gesekan kanggo turbin lan roda gila kanthi kacepetan dhuwur
Panyimpenan Data & Elektronik
Hard Disk Drive
Kakuwatan medan: koersivitas 200-300 kA/m
Nyimpen data ing domain magnetik; kepala maca ndeteksi medan 0.1-1 mT
RAM Magnetik (MRAM)
Kakuwatan medan: 10-100 mT
Memori non-volatil nggunakake sambungan terowongan magnetik
Kartu Kredit
Kakuwatan medan: 300-400 Oe
Garis magnetik sing dikode nganggo informasi akun
Mitos lan Kesalahpahaman Umum babagan Medan Magnet
Tesla lan Gauss ngukur barang sing beda
Kesimpulan: SALAH
Loro-lorone ngukur barang sing padha (medan-B/kerapatan fluks), mung ing sistem unit sing beda. Tesla iku SI, Gauss iku CGS. 1 T = 10.000 G persis. Iku bisa diganti kaya meter lan sikil.
Sampeyan bisa bebas ngowahi antarane A/m lan Tesla
Kesimpulan: BERSYARAT
Mung bener ing vakum/udara! Ing materi magnetik, konversi gumantung karo permeabilitas μᵣ. Ing wesi (μᵣ~2000), 1000 A/m ngasilake 2.5 T, dudu 0.00126 T. Tansah sebutake asumsi sampeyan nalika ngowahi B ↔ H.
Medan magnet mbebayani kanggo manungsa
Kesimpulan: UMUME SALAH
Medan magnet statis nganti 7 Tesla (mesin MRI) dianggep aman. Awak sampeyan transparan kanggo medan magnet statis. Ana kuwatir kanggo medan sing ganti cepet banget (arus terinduksi) utawa medan ing ndhuwur 10 T. Medan Bumi 50 µT pancen ora mbebayani.
'Kakuwatan' medan magnet tegese Tesla
Kesimpulan: AMBIGU
Mbingungake! Ing fisika, 'kakuwatan medan magnet' tegese khusus medan-H (A/m). Nanging sacara umum, wong ngomong 'medan magnet kuwat' tegese medan-B dhuwur (Tesla). Tansah jelasake: medan-B utawa medan-H?
Oersted lan Gauss iku padha
Kesimpulan: SALAH (NANGING MEH)
Ing vakum: 1 Oe ≈ 1 G sacara numerik, NANGING loro-lorone ngukur kuantitas sing beda! Oersted ngukur medan-H (gaya magnetisasi), Gauss ngukur medan-B (kerapatan fluks). Iku kaya nyampurake gaya karo energi—loro-lorone duwe angka sing padha ing udara, nanging sacara fisik beda.
Elektromagnet luwih kuwat tinimbang magnet permanen
Kesimpulan: GUMANTUNG
Elektromagnet biasa: 0.1-2 T. Magnet neodymium: medan permukaan 1-1.4 T. Nanging, elektromagnet superkonduktor bisa nganti 20+ Tesla, adoh ngluwihi magnet permanen apa wae. Elektromagnet menang kanggo medan ekstrem; magnet permanen menang ing kekompakan lan tanpa konsumsi daya.
Medan magnet ora bisa nembus materi
Kesimpulan: SALAH
Medan magnet nembus paling akeh materi kanthi gampang! Mung superkonduktor sing nolak medan-B kabeh (efek Meissner), lan materi kanthi permeabilitas dhuwur (mu-metal) bisa ngarahake maneh garis medan. Iki sebabe tameng magnetik angel—sampeyan ora bisa mung 'mblokir' medan kaya sing bisa sampeyan lakoni karo medan listrik.
Carane Ngukur Medan Magnet
Sensor Efek Hall
Jangkauan: 1 µT nganti 10 T
Akurasi: ±1-5%
Ngukur: Medan-B (Tesla/Gauss)
Paling umum. Chip semikonduktor sing ngasilake tegangan sebanding karo medan-B. Digunakake ing smartphone (kompas), gaussmeter, lan sensor posisi.
Keuntungan: Murah, ringkes, ngukur medan statis
Kekurangan: Sensitif marang suhu, akurasi winates
Magnetometer Fluxgate
Jangkauan: 0.1 nT nganti 1 mT
Akurasi: ±0.1 nT
Ngukur: Medan-B (Tesla)
Nggunakake saturasi inti magnetik kanggo ndeteksi owah-owahan medan cilik. Digunakake ing geofisika, navigasi, lan misi luar angkasa.
Keuntungan: Sangat sensitif, apik kanggo medan sing ringkih
Kekurangan: Ora bisa ngukur medan dhuwur, luwih larang
SQUID (Piranti Interferensi Kuantum Superkonduktor)
Jangkauan: 1 fT nganti 1 mT
Akurasi: ±0.001 nT
Ngukur: Medan-B (Tesla)
Magnetometer paling sensitif. Mbutuhake pendinginan helium cair. Digunakake ing pemindaian otak MEG lan riset fisika dhasar.
Keuntungan: Sensitivitas tanpa tanding (femtotesla!)
Kekurangan: Mbutuhake pendinginan kriogenik, larang banget
Kumparan Panggolek (Kumparan Induksi)
Jangkauan: 10 µT nganti 10 T
Akurasi: ±2-10%
Ngukur: Owah-owahan ing medan-B (dB/dt)
Kumparan kawat sing ngasilake tegangan nalika fluks ganti. Ora bisa ngukur medan statis—mung medan AC utawa medan sing obah.
Keuntungan: Sederhana, kuwat, bisa nangani medan dhuwur
Kekurangan: Mung ngukur medan sing ganti, dudu DC
Kumparan Rogowski
Jangkauan: 1 A nganti 1 MA
Akurasi: ±1%
Ngukur: Arus (gegayutan karo medan-H)
Ngukur arus AC kanthi ndeteksi medan magnet sing diasilake. Nglilit konduktor tanpa kontak.
Keuntungan: Non-invasif, rentang dinamis jembar
Kekurangan: Mung AC, ora ngukur medan sacara langsung
Praktik Paling Apik Konversi Medan Magnet
Praktik Paling Apik
- Ngerti jinis medan sampeyan: medan-B (Tesla, Gauss) vs medan-H (A/m, Oersted) iku beda dhasar
- Materi iku penting: konversi B↔H mbutuhake kawruh babagan permeabilitas. Anggep vakum mung yen sampeyan yakin!
- Gunakake prefiks sing bener: mT (militesla), µT (mikrotesla), nT (nanotesla) supaya gampang diwaca
- Elinga 1 Tesla = 10.000 Gauss persis (konversi SI vs CGS)
- Ing vakum: 1 A/m ≈ 1.257 µT (pingake karo μ₀ = 4π×10⁻⁷)
- Kanggo keamanan MRI: tansah nyatakake ing Tesla, dudu Gauss (standar internasional)
Kesalahan Umum sing Kudu Dihindari
- Ncampurake medan-B karo medan-H: Tesla ngukur B, A/m ngukur H—beda banget!
- Ngowahi A/m dadi Tesla ing materi: Mbutuhake permeabilitas materi, dudu mung μ₀
- Nggunakake Gauss kanggo medan sing kuwat: Gunakake Tesla kanggo kejelasan (1.5 T luwih jelas tinimbang 15.000 G)
- Nganggep medan Bumi iku 1 Gauss: Sejatine 0.25-0.65 Gauss (25-65 µT)
- Lali arah: Medan magnet yaiku vektor kanthi gedhe LAN arah
- Ncampur Oersted karo A/m kanthi salah: 1 Oe = 79.577 A/m (dudu angka bunder!)
Pitakonan sing Sering Ditakokake
Apa bedane antarane Tesla lan Gauss?
Tesla (T) iku unit SI, Gauss (G) iku unit CGS. 1 Tesla = 10.000 Gauss persis. Tesla luwih disenengi kanggo aplikasi ilmiah lan medis, dene Gauss isih umum ing literatur lawas lan sawetara konteks industri.
Apa aku bisa ngowahi A/m dadi Tesla sacara langsung?
Mung ing vakum/udara! Ing vakum: B (Tesla) = μ₀ × H (A/m) ing ngendi μ₀ = 4π×10⁻⁷ ≈ 1.257×10⁻⁶ T·m/A. Ing materi magnetik kaya wesi, sampeyan butuh permeabilitas relatif materi (μᵣ), sing bisa saka 1 nganti 100.000+. Konverter kita nganggep vakum.
Napa ana rong pangukuran medan magnet sing beda?
Medan-B (kerapatan fluks) ngukur gaya magnetik aktual sing dialami, kalebu efek materi. Medan-H (kakuwatan medan) ngukur gaya magnetisasi sing nggawe medan, ora gumantung saka materi. Ing vakum B = μ₀H, nanging ing materi B = μ₀μᵣH ing ngendi μᵣ beda-beda banget.
Sepira kuwate medan magnet Bumi?
Medan Bumi kisaran antara 25-65 mikrotesla (0.25-0.65 Gauss) ing permukaan. Paling ringkih ing ekuator (~25 µT) lan paling kuwat ing kutub magnetik (~65 µT). Iki cukup kuwat kanggo ngarahake dom kompas nanging 20.000-280.000 kaping luwih ringkih tinimbang mesin MRI.
Apa 1 Tesla iku medan magnet sing kuwat?
Ya! 1 Tesla kira-kira 20.000 kaping luwih kuwat tinimbang medan Bumi. Magnet kulkas ~0.001 T (10 G). Mesin MRI nggunakake 1.5-7 T. Magnet laboratorium sing paling kuwat nganti ~45 T. Mung bintang neutron sing ngluwihi yutan Tesla.
Apa hubungan antarane Oersted lan A/m?
1 Oersted (Oe) = 1000/(4π) A/m ≈ 79.577 A/m. Oersted iku unit CGS kanggo medan-H, dene A/m iku unit SI. Faktor konversi asale saka definisi ampere lan unit elektromagnetik CGS.
Napa mesin MRI nggunakake Tesla, dudu Gauss?
Standar internasional (IEC, FDA) mbutuhake Tesla kanggo pencitraan medis. Iki ngindhari kebingungan (1.5 T vs 15.000 G) lan selaras karo unit SI. Zona keamanan MRI ditetepake ing Tesla (pedoman 0.5 mT, 3 mT).
Apa medan magnet bisa mbebayani?
Medan statis >1 T bisa ngganggu alat pacu jantung lan narik benda feromagnetik (bahaya proyektil). Medan sing ganti wektu bisa nginduksi arus (stimulasi saraf). Protokol keamanan MRI kanthi ketat ngontrol paparan. Medan Bumi lan magnet biasa (<0.01 T) dianggep aman.
Direktori Piranti Lengkap
Kabeh 71 piranti sing kasedhiya ing UNITS