Bahan Listrik - Firdaus, ST, MT

Bahan Listrik
Firdaus, ST, MT
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Mata Kuliah : Bahan-bahan Listrik
Kode MK : TES 1204
SKS : 2 SKS
Tujuan mata kuliah :
Memberikan pengetahuan tentang sifat dan
karakteristik bahan listrik.
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Garis besar mata kuliah(1) :
- Struktur atom
- Benda dan bahan listrik
- Polaritas & pengaruhnya pada bahan listrik
- Bahan penghantar padat
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Garis besar mata kuliah(2) :
- Isolasi padat, cair dan gas
- Bahan keramik
- Semikonduktor
- Kerusakan bahan isolasi
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Daftar Pustaka :
•
•
•
•
•
Foundations
of Material Science and
Engineering, McGrawHill, 1988.
Iloritsky, Electrical Engineering Material.
Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik,
Cetakan keenam, Pradnya Paramita, 2005
H.A Muhaimin, Bahan-Bahan Listrik, Pradnya
Paramitha,2005
Sumanto, Pengetahuan Bahan untuk Mesin &
Listrik, Penerbit Andi, 2005
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Aturan Penilaian
No.
1.
2.
3.
4.
Komponen Penilaian
Tugas
Quiz
Ujian Tengah Semester
Ujian Akhir Semester
Total
Persentase
20%
20%
30%
30%
100%
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Range Nilai
A > 85
A- = 81-85
B+ = 76-80
B = 71-75
B- = 66-70
C+ = 61-65
C = 51-60
D = 45-50
E < 45
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Quiz dilakukan 2 kali :
1. Sebelum UTS
2. Sebelum UAS
Rencana Kuliah Bahan Listrik
No.
Tanggal
Materi Kuliah
1.
25-02-13
Pendahuluan, Aturan Penilaian, Kontrak Kuliah,
Garis Besar Perkuliahan
2.
04-03-13
Struktur Atom
3.
11-03-13
Benda dan Bahan Listrik
4.
18-03-13
Polaritas & Pengaruhnya pd Bahan Listrik, Quiz
5.
25-03-13
Bahan Penghantar Padat
6.
01-04-13
Jenis-jenis Penghantar Padat
7.
08-04-13
Bahan Keramik
8.
15-04-13
Ujian Tengah Semester (sesuai jadwal fakultas)
Rencana Kuliah Bahan Listrik
No.
Tanggal
Materi Kuliah
9.
22-04-13
Isolasi Padat
10.
29-04-13
Isolasi Cair dan Gas
11.
06-05-13
Kerusakan Bahan Isolasi
12.
13-05-13
Bahan Semikonduktor, Quiz
13.
20-05-13
Komponen Semikonduktor
14.
27-05-13
Superkonduktor (tambahan)
15.
03-06-13
Serat Optik (tambahan)
16.
10-06-13
Ujian Akhir Semester (sesuai jadwal fakultas)
Rencana Kuliah Bahan Listrik
Tanggal-tanggal penting : (perkiraan)
UTS : 15 – 20 April 2013
Minggu tenang : 10 – 15 Juni 2013
UAS : 17 – 29 Juni 2013
Rencana Kuliah Bahan Listrik
1. Waktu kuliah 08:00-09:40 kelas A
Ketua : Andika 083186900045
2. Waktu kuliah 14:00-15:40 kelas B
Ketua :
batas terlambat 15 menit
3. Kunci jawaban tugas, quiz, UTS dan UAS
akan diunggah di blog
sutanfirdaus.staff.unri.ac.id
Struktur Atom
Struktur atom merupakan satuan dasar
materi yang terdiri dari inti atom beserta
awan elektron bermuatan negatif yang
mengelilinginya.
Inti atom mengandung campuran proton
(bermuatan positif) dan neutron (bermuatan
netral).
Elektron-elektron pada suatu atom terikat
pada inti atom oleh gaya elektromagnetik.
Struktur Atom
Sekumpulan atom dapat berikatan satu
dengan yang lainnya membentuk sebuah
molekul.
Atom yang memiliki jumlah proton dan
elektron yang sama bersifat netral,
sedangkan yang memiliki jumlah proton dan
elektron yang berbeda bersifat positif atau
negatif dan disebut sebagai ion.
Struktur Atom
Atom dikelompokkan pada jumlah proton
dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah
proton menentukan unsur kimia atom
tersebut, jumlah neutron menentukan isotop
unsur tersebut.
Struktur Atom
Model-model Atom
1.Model Atom John Dalton
- atom adalah bagian terkecil suatu unsur
- atom tidak dapat diciptakan, dimusnahkan, terbagi lagi,
diubah menjadi zat lain
- atom-atom suatu unsur adalah sama dalam segala hal,
tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain
Struktur Atom
Gambar Model Atom
1.Model Atom John Dalton
Struktur Atom
Model-model Atom
2. Model Atom JJ Thomson
- atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan
didalamnya tersebar elektron-elektron seperti kismis
- jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif,
sehingga atom bersifat netral
Struktur Atom
Gambar Model Atom
2. Model Atom JJ Thomson
Struktur Atom
Model-model Atom
3. Model Atom Rutherford
- atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dengan
muatan positif yang massanya merupakan massa atom
tersebut
- elektron-elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti
tersebut
- banyaknya elektron dalam atom sama dengan
banyaknya proton dalam inti dan ini sesuai dengan
nomor atomnya
Struktur Atom
Gambar Model Atom
3. Model Atom Rutherford
Struktur Atom
Model-model Atom
4. Model Atom Niels Bohr
- elektron-elektron dalam mengelilingi inti berada pada
tingkat-tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap
atau memancarkan energi
- elektron dapat berpindah dari kulit luar ke kulit yang
lebih dalam dengan memancarkan energi, atau
sebaliknya
Struktur Atom
Gambar Model Atom
4. Model Atom Bohr
Struktur Atom
Model-model Atom
5. Model Atom Mekanika Gelombang
- elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu
- elektron-elektron berada pada orbital-orbital dengan
tingkat energi tertentu
- orbital merupakan daerah dengan kemungkinan
terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom
Struktur Atom
Gambar Model Atom
5. Model Atom Mekanika Gelombang
Struktur Atom
Pita Energi
Elektron dalam sebuah atom tunggal hanya
boleh menempati tingkat-tingkat energi
tertentu.
Jika banyak atom saling berdekatan maka
elektron-elektron dari kulit terluar (elektron
valensi) saling berinteraksi sehingga tingkattingkat energinya saling bertumpukan dan
dianggap membentuk pita energi
Struktur Atom
Pita Energi
1. Pita valensi
2. Pita konduksi
3. Pita larangan
Struktur Atom
1. Pita Valensi
Pita valensi adalah pita energi terakhir
yang terisi penuh oleh elektron-elektron.
Struktur Atom
2. Pita Konduksi
Pita konduksi adalah pita energi diatas
pita valensi yang kosong atau terisi
sebagian oleh elektron-elektron.
Struktur Atom
3. Pita Terlarang
Pita terlarang adalah pita energi di antara
pita valensi dan pita konduksi dimana
elektron-elektron tidak diperbolehkan ada
pada pita energi ini.
Energi
yang
diperlukan
untuk
memindahkan elektron dari pita valensi ke
pita konduksi adalah sebesar energi pita
terlarang.
Struktur Atom
Pita Energi
Struktur Atom
Perbedaan jenis bahan berdasarkan pita
energinya :
1. Isolator
2. Semikonduktor
3. Konduktor
Struktur Atom
1. Isolator
Bahan-bahan isolator mempunyai pita
larangan yang cukup lebar. Untuk
memindahkan elektron dari pita valensi ke
pita konduksi diperlukan energi yang lebih
besar.
Karena
elektron-elektron
ini
sukar
bergerak maka bahan isolator sukar
menghantarkan arus listrik.
Struktur Atom
2. Semikonduktor
Bahan-bahan semikonduktor mempunyai
pita larangan yang lebih sempit. Untuk
memindahkan elektron dari pita valensi ke
pita konduksi diperlukan energi yang lebih
kecil.
Elektron-elektron dapat bergerak pada
bahan semikonduktor dengan energi yang
kecil.
Struktur Atom
3. Konduktor
Bahan-bahan konduktor tidak mempunyai
pita larangan. Antara pita valensi dan pita
konduksinya bisa saling bertumpuk.
Elektron-elektron dapat bergerak bebas
pada bahan konduktor.
Struktur Atom
Pita Energi
Bahan Listrik
Benda dan bahan listrik
Benda dan Bahan Listrik
Bahan Listrik
Segala jenis benda atau bahan yang dapat
digunakan dalam peralatan, perlengkapan
dan alat bantu yang berhubungan secara
langsung ataupun tidak langsung dengan
listrik.
Benda dan Bahan Listrik
Pentingnya pengetahuan bahan listrik ?
1.Mengetahui jenis bahan
2.Mengetahui sifat bahan
Agar dapat :
1.Memperlakukan/memanfaatkan bahan
dengan sebaik-baiknya
2.Mengetahui batasan aman/bahaya suatu
bahan
Benda dan Bahan Listrik
Secara umum, bahan dapat dikelompokkan
menjadi beberapa jenis :
1.Bahan tambang dan non tambang
2.Bahan renewable dan unrenewable
3.Bahan logam dan non logam
4.Bahan organik dan sintetis
Benda dan Bahan Listrik
Logam dan non logam
1. Logam
- besi
- non besi
2. Non logam
- padat (batuan, …)
- cair (minyak, …)
- gas
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
1. Bahan penghantar
2. Bahan penyekat
3. Bahan setengah penghantar
4. Bahan magnet
5. Bahan superkonduktor
6. Bahan serat optik
7. Bahan khusus
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
1. Bahan penghantar (conductors)
Adalah bahan yang dapat menghantarkan
listrik
dengan
mudah.
Bahan
ini
mempunyai daya hantar listrik (electrical
conductivity) yang besar dan tahanan
listrik (electrical resistance) kecil.
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
2. Bahan penyekat (insulating materials)
Adalah bahan yang berfungsi untuk
menyekat (misal antara 2 penghantar)
agar tidak terjadi aliran listrik/kebocoran
arus apabila kedua penghantar tersebut
bertegangan.
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
3. Bahan setengah penghantar
(semiconductor materials)
Adalah bahan yang mempunyai daya
hantar listrik lebih kecil dibanding bahan
penghantar, tetapi lebih besar dibanding
bahan penyekat. Dengan perlakuan
khusus, bahan ini dapat diatur untuk
bersifat penghantar atau penyekat sesuai
kebutuhan.
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
4. Bahan magnet (magnetic materials)
Adalah bahan yang bersifat magnet
(bahan ini dapat dikelompokkan pada
bahan magnet kuat, menengah dan
rendah)
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
5. Bahan superkonduktor
Adalah
bahan
yang
diolah
dan
diperlakukan
sedemikian
sehingga
menjadi bersifat penghantar dengan
tahanan listrik yang sangat kecil
(mendekati nol)
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
6. Bahan serat optik
Adalah bahan serat (tipis, panjang) yang
transparan
(dapat/baik
menyalurkan
cahaya) dan dipergunakan sebagai media
telekomunikasi cahaya.
Benda dan Bahan Listrik
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
7. Bahan khusus
Adalah bahan-bahan lain yang digunakan
secara tidak langsung sebagai bahan
utama peralatan listrik (misalnya untuk
memperindah bentuk peralatan listrik)
Benda dan Bahan Listrik
Sifat bahan :
1. Sifat fisik
2. Sifat kimia
3. Sifat listrik
Benda dan Bahan Listrik
Sifat bahan :
1. Sifat fisik
- kekuatan (tarik, tekan, …)
2. Sifat kimia
3. Sifat listrik
Benda dan Bahan Listrik
Sifat bahan :
1. Sifat fisik
- kekuatan (tarik, tekan, …)
2. Sifat kimia
- kekuatan (korosi, pelapukan, …)
3. Sifat listrik
Benda dan Bahan Listrik
Sifat bahan :
1. Sifat fisik
- kekuatan (tarik, tekan, …)
2. Sifat kimia
- kekuatan (korosi, pelapukan, …)
3. Sifat listrik
- kekuatan (batas tegangan, arus, …)
Benda dan Bahan Listrik
Sifat bahan :
1. Sifat fisik
2. Sifat kimia
3. Sifat listrik
4. Kombinasi sifat fisik, kimia dan listrik
Benda dan Bahan Listrik
Latihan.
Tuliskan bahan-bahan yang terdapat di
dalam ruangan ini.
Jelaskanlah sifat-sifat fisik, kimia dan
listriknya.
Kemudian kelompokkan jenis bahannya.
Bahan Listrik
Sifat Listrik Bahan
Sifat Listrik Bahan
Jenis Bahan / Material:
1.Murni unsur
- logam (Fe, Hg)
- nonlogam [C (grafit, intan), Si, S]
2.Senyawa
- oksida / keramik (tanah liat, SiO2)
- polimer (kayu, karet, plastik)
Sifat Listrik Bahan
Jenis ikatan-kuat antar atom :
1. Ikatan logam
2. Ikatan kovalen
3. Ikatan ionik
Sifat Listrik Bahan
Jenis ikatan-kuat antar atom :
1. Ikatan logam :
elektron terluar dilepas oleh atom, lalu
‘dimiliki bersama’ berupa ‘gas’ elektron
yang bergerak bebas, mengikat semua ion
positif.
Sifat Listrik Bahan
Jenis ikatan-kuat antar atom :
2. Ikatan kovalen :
satu elektron ’dimiliki bersama’ oleh dua
atom, elektron hanya bergerak di sekitar
dua atom itu, mengikat kedua atom itu.
Sifat Listrik Bahan
Jenis ikatan-kuat antar atom :
3. Ikatan ionik :
satu atau lebih elektron pindah ke atom
lain, terbentuk ion positif dan ion negatif
yang lalu saling menarik satu dan lainnya.
Sifat Listrik Bahan
Sifat listrik bahan :
1.Jika elektron bergerak bebas, mudah
terjadi arus listrik, maka dapat disebut
sebagai penghantar listrik (logam).
2.Jika bahan mudah membentuk kutub
positif dan negatif, memiliki sifat dielektrik,
dapat disebut sebagai konduktor ion
positif/negatif [keramik].
Sifat Listrik Bahan
Sifat listrik bahan
3.Jika elektron terikat pada atom, tidak
mudah terjadi arus listrik, dapat disebut
sebagai isolator atau non-konduktor
4.Jika bahan dielektrik diberi medan listrik
cukup kuat yang melebihi “kekuatan
dielektrik”nya, isolator dapat menjadi
konduktor.
Sifat Listrik Bahan
1. Tahanan
kemampuan menahan arus listrik
2. Konduktivitas
kemampuan menghantarkan arus listrik
3. Kekuatan dielektrik
kemampuan menahan tembus tegangan
(batas kemampuan isolasi bahan bila
diberi
tegangan
tertentu
sampai
isolasinya bocor, arus mengalir)
Sifat Listrik Bahan
Data tahanan-jenis beberapa bahan :
Bahan
Perak (Ag)
Tembaga (Cu)
Kuningan (Cu + ~30% Zn)
Nichrom (Ni + Cr)
Grafit (C; semikond.)
Silikon (Si)
Karet (C-isolator)
Kaca (SiO2)
Teflon (PTFE)
Tahanan Jenis
16 nΩm
17 nΩm
70 nΩm
1µΩm
35µΩm
2 kΩm
~1 MΩm
~1 TΩm
~100 TΩm
Sifat Listrik Bahan
Data kekuatan dielektrik beberapa bahan :
Bahan
Udara (N2, O2)
Lilin (C, H)
Kaca (SiO2)
Kertas
Polistirena (styrofoam)
Teflon
Kekuatan Dielektrik
3 MV/m
10 MV/m
14 MV/m
16 MV/m
24 MV/m
60 MV/m
Jika tubuh manusia menjadi konduktor, dan dialiri > 1
mA, jantungnya dapat kacau denyutnya, di samping
terjadi konversi energi listrik menjadi energi termal.
Sifat Listrik Bahan
Isolator listrik :
1. Atomnya dapat terpolarisasi oleh medan listrik dari luar;
“terjadi muatan (ter)induksi”; disebut “bahan dielektrik”.
2. Atom-atomnya dapat membentuk gugus terpolarisasi
permanen :
- jika orientasi dipol listriknya acak, bahannya
“para-elektrik”; dapat agak diorientasikan oleh medan
listrik luar.
- jika orientasi dipol listrik antar-tetangga saling
menyejajarkan, bahannya “fero-elektrik”; orientasinya
amat mengurangi pengaruh medan listrik luar dalam
bahan.
Sifat Listrik Bahan
Isolator dapat menjadi semikonduktor :
1. Jika atom agak mudah melepas elektron
(misalnya oleh naiknya suhu), atau hadir atom
asing yang agak mudah dapat menangkap
elektron.
2. Bahan itu lalu disebut “semikonduktor” yang
‘intrinsik’, atau ekstrinsik n (jika ada pelepasan
elektron), ekstrinsik p (jika ada penangkapan
elektron, dan pergeseran elektron lain
mengesankan ada muatan positif, ‘lubang’
bergerak)
Sifat Listrik Bahan
Konstanta dielektrik/permitivitas
beberapa bahan isolator
Bahan
Vakum
Udara
Lilin, teflon
Polistirena
Kertas
Kaca biasa
Kaca pireks
Konstanta Dielektrik
1
1,00054
~2
2,5
3,7
~4
4–6
relatif
Sifat Listrik Bahan
Sifat bahan fero-elektrik
1. Bersifat juga “piezo-elektrik” :
- jika diberi medan listrik, terorientasi sambil
mengkerut / mengembang (“elektro-striksi”,
“electrostriction”);
- jika ditekan, terjadi beda potensial listrik
padanya.
2. Manfaat : untuk mikrofon, sonar, pengukur
regangan & tekanan darah, akselerometer,
peng-emulsi & peng-homogen susu & cat.
3. Jika dipanaskan ke atas “suhu Curie”nya,
menjadi para-elektrik.
Sifat Listrik Bahan
Tugas Kelompok
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Tahanan Karbon ( 1, 4, 7)
Tahanan Film (2, 5, 8)
Dioda (3, 6, 9)
Transistor (10, 13, 16)
Isolator gantung (11, 14, 17)
Bushing trafo (12, 15, 18)
Kapasitor keramik (19, 22, 25)
Kapasitor elektrolit (20, 23, 26)
Sifat Listrik Bahan
Tugas Kelompok
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Oscillator kristal (21, 24, 27)
Kabel NYA (28, 31, 33)
Kabel bawah laut (29, 32, 34)
Ligthning arrester (30, 33, 35)
Thyristor (36, 39, 42)
Solenoida (37, 40, 43)
Mikropon kristal (38, 41, 44)
Isolator gas SF6 (45, 46)
Tugas Kelompok
A.Buatlah Kelompok yang terdiri dari maks.3 orang
B.Setiap kelompok mengumpulkan informasi
tentang salah satu produk :
- konduktor
- isolator
- semikonduktor
Tugas Kelompok
C. Kumpulkan informasi dari buku, majalah atau
website tentang jenis produk yang dipilih
kemudian ditulis dalam makalah 3-4 lembar,
berisi :
- komposisi materialnya (unsur penyusun,
konstruksi fisik)
- prinsip kerja (jika ada)
- sifat listriknya (tegangan, arus, isolasi, dsb)
- penggunaannya (dimana digunakan, kelebihan,
kekurangan)
- informasi lain yang dirasa perlu
Tugas Kelompok
D.Dikumpulkan 2 minggu
E.Tugas yang dikumpulkan akan dibahas di kelas
Bahan Listrik
Bahan penghantar padat
Definisi Penghantar
Penghantar ialah suatu benda yang
berbentuk logam ataupun non logam yang
dapat mengalirkan arus listrik dari satu titik
ke titik lain.
Penghantar
dapat
berupa
kabel
(penghantar dengan selubung isolasi) atau
kawat (penghantar tanpa isolasi)
Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang digunakan sebagai
konduktor harus memenuhi persyaratan
berikut :
1. Konduktifitasnya cukup baik
2. Koefisien muai panjangnya kecil
3. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas)
cukup besar
Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang biasa digunakan
sebagai konduktor :
1. Logam biasa, seperti : tembaga,
alumunium dan besi
2. Logam campuran (alloy) yaitu logam dari
tembaga atau alumunium yang dicampur
dengan jumlah tertentu dari logam jenis
lain untuk meningkatkan kekuatan
mekanisnya
Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang biasa digunakan
sebagai konduktor :
3. Logam paduan (composite), yaitu dua
atau lebih jenis logam yang dipadukan
dengan cara kompresi, peleburan
(melting) atau pengelasan (welding)
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut bahannya :
1. Kawat logam biasa, contoh : BCC (bare
copper conductor) dan AAC (all
alumunium conductor)
2. Kawat logam campuran(alloy), contoh :
AAAC (all alumunium alloy conductor)
3. Kawat logam paduan(composite),contoh :
kawat baja berlapis tembaga (copper clad
steel)
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut bahannya :
4. Kawat lilit campuran(alloy), yaitu kawat
yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam
atau lebih. Contoh : ACSR (alumunium
conductor steel reinforced)
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:
1. Kawat padat (solid wire) berpenampang
bulat
2. Kawat berlilit (stranded wire) terdiri dari 7
sampai 61 kawat padat yang dililit
menjadi satu
3. Kawat berongga (hollow conductor)
adalah kawat berongga yang dibuat untuk
mendapatkan diameter yang besar
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut isolasinya:
1. Konduktor telanjang
2. Konduktor berisolasi, contoh : kabel
twisted dan kabel NYY
Karakteristik Konduktor
Ada dua jenis karakteristik konduktor, yaitu :
1. Kekuatan mekanik, contoh : kekuatan
tarik
2. Kekuatan listrik, contoh : kekuatan arus
Resistifitas Listrik
Resistifitas listrik adalah kemampuan
suatu bahan dalam menahan arus listrik.
Resistifitas listrik dinyatakan sebagai :
R = tahanan dalam bahan (Ω)
Ω
ρ = tahanan jenis bahan (Ω.mm2/m)
R=
ρ ⋅l
A
l = panjang bahan (m)
A = luas penampang bahan (mm2)
Koefisien Temperatur Hambatan
besarnya perubahan tahanan
perubahan suhu dinyatakan oleh :
R = R0 [1 + α (t − t0 )]
R = tahanan akhir setelah perubahan suhu (Ω)
R0 = tahanan awal sebelum perubahan suhu (Ω)
α = koefisien temperatur bahan
t = temperatur akhir (oC)
t0 = temperatur awal (oC)
akibat
Penamaan Konduktor
1. Penghantar
N – tembaga
NA – alumunium
2. Isolasi
Y – isolasi PVC
2Y – isolasi XLPE
Penamaan Konduktor
3. Selubung dalam
G – karet
2G – karet butyl
K – timah hitam
KL – alumunium dengan permukaan licin
KWK – selubung dari XLPE
Y – selubung dari PVC
2Y – selubung dari polietilen
Z – selubung dari pita seng
Penamaan Konduktor
4. Perisai
B – pita baja
F – baja pipih
L – jalinan kawat baja
Q – kawat baja berlapis seng
R – kawat baja bulat satu lapis
RR – kawat baja bulat dua lapis
Z – kawat baja berbentuk huruf “Z”
Penamaan Konduktor
5. Spiral
D – spiral anti tekan
Gb – spiral dari pita baja
6. Selubung luar
A – selubung dari yute
Y – selubung dari PVC
Penamaan Konduktor
7. Bentuk penghantar kabel
se – sektor pejal
sm – sektor serabut
re – bulat pejal
rm – bulat serabut
Penamaan Konduktor
Contoh 1.
kabel : NYY 4x6mm2, 0.6/1kV
artinya kabel 4 inti berpenghantar
tembaga masing-masing penghantar
luasnya 6mm2 berbentuk bulat pejal.
Selubung dalam dan selubung luar PVC,
batas tegangan nominal penghantar
fasa-netral (bumi) 0,6 kV dan tegangan
fasa-fasa 1 kV
Penamaan Konduktor
Contoh 2.
kabel : NYM – O 4x2mm2 300/500V
Artinya kabel 4 inti berpenghantar
tembaga masing-masing luasnya 2 mm2
berbentuk bulat, pelindung dalam dan
selubung luar PVC, tegangan nominal
penghantar fasa – netral 300V dan
tegangan nominal fasa – fasa 500V
Bahan Listrik
Semikonduktor
Semikonduktor
Peralatan elektron :
- Teknologi tabung gas
- Teknologi benda padat (semikonduktor)
Bahan Semikonduktor
Bahan pembentuk semikonduktor :
- Germanium
- Silikon
- Galium Arsenide
Bahan Semikonduktor
Bahan pembentuk semikonduktor :
- Germanium
Konduktivitas tinggi
Digunakan untuk dioda dan transistor
daya rendah dan sedang
Bahan Semikonduktor
Bahan pembentuk semikonduktor :
- Silikon
Konduktivitas lebih rendah dari
Germanium
Digunakan untuk dioda dan transistor
daya tinggi
Ketahanan termal lebih tinggi daripada
Germanium
Bahan Semikonduktor
Bahan pembentuk semikonduktor :
- Galium Arsenide
Memiliki sifat-sifat yang dapat diatur
mengikuti sifat Germanium dan Silikon
Bahan Semikonduktor
Resistivitas bahan Semikonduktor.
Bahan Semikonduktor
Struktur kristal bahan semikonduktor
Ketidakmurnian
Ketidakmurnian bahan semikonduktor :
1.Jenis p
2.Jenis n
Ketidakmurnian
Ketidakmurnian bahan semikonduktor :
1. Jenis-p
• Mengandung aluminium,
gallium atau indium
• Memiliki kekurangan
elektron pada atomnya
(bermuatan positif)
• Resistivitas lebih rendah
Ketidakmurnian
Ketidakmurnian bahan semikonduktor :
2. jenis-n
• Mengandung arsenic dan
antimony
• Memiliki kelebihan elektron
pada atomnya (bermuatan
negatif)
• Resistivitas lebih rendah
Sambungan Semikonduktor
Sambungan p-n
Sambungan Semikonduktor
Aliran arus sambungan p-n
Sambungan Semikonduktor
Kurva arus dan tegangan sambungan p-n
Semikonduktor
Aplikasi semikonduktor ?
Semikonduktor
Selesai…
Semikonduktor
Kuis.
Jelaskan perbedaan semikonduktor jenis p
dan semikonduktor jenis n !
Bahan Listrik
Ujian Tengah Semester
Ujian Tengah Semester S1-A
1. Gambarkan dan jelaskan perbedaan pita energi
bahan konduktor dan isolator
2. Jelaskan sifat listrik bahan berdasarkan ikatan
kimianya
3. Jelaskan klasifikasi konduktor berdasarkan
bahannya
4. Tentukan R jika ro=10 Ohm
5. Gambarkan dan jelaskan kurva karakteristik
sambungan p-n
(ujian pada : senin, 15 april 2013)
Ujian Tengah Semester S1-B
1. Jelaskan ciri-ciri struktur atom bahan isolator !
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan bahan
ferro
elektrik
dan
berikan
contoh
penggunaannya!
3. Jelaskan perbedaan antara kawat berlilit dan
kawat berongga !
4. Tentukan R jika ro=10 Ohm
5. Jelaskan
proses
pembentukan
bahan
semikonduktor jenis-p dan jenis-n !
(ujian pada : rabu, 17 april 2013)
Bahan Listrik
Isolator Padat
Isolator Padat
a.Bahan Isolator
Bahan-bahan yang biasa digunakan dalam
pembuatan isolator :
1. poliester
2. resin
3. porselen
4. micaver
Bahan Isolator
1. poliester
• dibentuk dari poliester poliglass yang
diperkuat dengan fiberglass
• tidak mudah pecah
• mempunyai karakteristrik listrik dan mekanik
yang tinggi
• dapat digunakan pada temperatur ruang yang
tinggi dan didekat bahan-bahan korosif
Bahan Isolator
2. resin
• dibentuk dari polimeric epoxyresin atau
cycloalphatic resin dapat juga diperkuat
dengan fiber glass atau fiber carbon
• Mempunyai ketahanan mekanik dan ketahanan
terhadap bahan kimia yang baik
• Harga relatif lebih murah
Bahan Isolator
3. porselin
• Porselin terbuat dari tanah liat
china
(China Clay) yang
terdapat di alam dalam bentuk
aluminium silikat yang dicampur
dengan kaolin fealspar dan Quarts
(kwarsa).
• Kemudian campuran ini dipanaskan
dalam tungku yang suhunya dapat
diatur, dibakar sampai keras, halus
mengkilat dan bebas dari lubanglubang.
Bahan Isolator
3. porselin
• Untuk pembuatan isolator porselin
diperlukan suhu berkisar antara
1300oC–1500oC dalam waktu 20–70
jam.
Bahan Isolator
4. Micaver (mika)
• dibentuk
dari
bahan-bahan
mineral yang tahan terhadap
panas
• mempunyai karakteristrik listrik
maju dan mundur yang aman
Gambar. Batu mika
Bahan Isolator
4. micaver (mika)
• dapat beroperasi hingga temperatur 350oC
sampai dengan 400oC
Isolator Padat
b.Jenis Isolator
Isolator untuk saluran transmisi diklasifikasikan menurut
penggunaan dan konstruksinya menjadi :
1. Isolator gantung (suspension)
2. Isolator pasak (pin)
3. Isolator batang panjang (long-rod)
4. Isolator pos-saluran (line post)
.
Jenis Isolator
1. Isolator gantung (suspension)
Gandengan isolator gantung pada umumnya dipakai pada
saluran transmisi tegangan tinggi. Ada dua jenis isolator
gantung, yaitu jenis clevis dan jenis ball-and-socket.
Jenis Isolator
2. Isolator pasak (pin)
Isolator pasak adalah isolator
yang memiliki pasak baja yang
disekrup pada bagian bawahnya.
Digunakan
untuk
keperluan
sendiri-sendiri, karena kekuatan
mekanisnya rendah sehingga
tidak dibuat dalam ukuran-ukuran
yang besar.
.
Jenis Isolator
3. Isolator batang panjang (long-rod)
Isolator batang panjang mempunyai
sedikit bagian logam sehingga tidak
mudah
menjadi
rusak.
Bentuk
rusuknya
yang
sederhana
menyebabkan isolator batang panjang
mudah tercuci oleh hujan, sehingga
tepat untuk penggunaan pada tempattempat yang banyak dikotori oleh
garam atau debu.
.
Jenis Isolator
4. Isolator pos saluran
Isolator pos saluran terbuat dari porselin
dengan pasak baja yang dipasang pada
bagian bawah isolator. Isolator jenis ini
terletak pada bagian ujung saluran.
.
Karakteristik Listrik Isolator
Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :
1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering
2. Tegangan lompatan api frekuensi rendah basah
3. Tegangan lompatan api impuls
Karakteristik Listrik Isolator
Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :
1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering
Tegangan lompatan api (flashover voltage)
frekuensi rendah kering adalah tegangan lompatan
api yang terjadi bila tegangan diterapkan diantara
kedua elektroda isolator yang bersih dan kering
permukaannya. Tegangan ini adalah nilai dasar
dari karakteristik sebuah isolator.
Karakteristik Listrik Isolator
Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :
2.Tegangan lompatan api frekuensi rendah basah
Tegangan lompatan api frekuensi rendah basah
adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila
tegangan diterapkan diantara kedua elektroda
isolator yang basah karena hujan atau dibasahi
untuk menirukan keadaan hujan
.
Karakteristik Listrik Isolator
Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :
3. Tegangan lompatan api impuls
Tegangan lompatan api impuls adalah tegangan
lompatan api yang terjadi bila tegangan impuls
dengan
gelombang
standar
diterapkan.
Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positif
dan negatif.
Karakteristik Listrik Isolator
Tabel. Karakteristik Listrik Isolator Gantung 250 mm
teg. lompatan api
teg. lompatan api
Jumlah piringan
frekuensi rendah (kV)
impuls (kV)
kering
basah
positif
negatif
2
3
4
5
6
…
25
155
215
270
325
380
…
1280
90 255
130 355
170 440
215 525
255 610
… …
950 2145
255
345
415
495
585
…
2210
Perlengkapan Isolator
Yang termasuk dalam kategori perlengkapan
isolator adalah pasangan-pasangan logam dan
perlengkapan-perlengkapan
lainnya
untuk
menghubungkan penghantar, isolator dan tiang
transmisi.
Perlengkapan Isolator
1. Pasangan isolator
Pasangan isolator terbuat dari besi atau baja
tempa yang ukurannya disesuaikan dengan
tegangan, jenis dan ukuran penghantar, kekuatan
mekanis serta konstruksi penopangnya. Dengan
demikian dikenal baut-U, klevis (clevis), link, mata
(eye), ball and socket, dsb yang mudah dihubunghubungkan atau dipertukarkan
Perlengkapan Isolator
2.Tanduk Api
Untuk mencegah lompatan api (flashover) pada
gandengan isolator dipasang tanduk-tanduk api
(arcing horns). Tanduk api dipasang pada ujung
kawat dan ujung tanah dari isolator, serta dibentuk
sedemikian rupa sehingga busur api tidak akan
mengenai isolator disaat lompatan api terjadi.
Perlengkapan Isolator
3. Jepitan
Untuk penghantar dipakai pengapit gantungan
(suspension clamps) dan pengapit tarikan (tension
clamps). Sedang untuk kawat tanah dipakai
pengapit sederhana. Pengapit-pengapit dipilih
dengan memperhatikan macam dan ukuran kawat,
kuat tarik maksimum serta dibentuk sedemikian
rupa sehingga tidak menimbulkan kerusakan dan
kelelahan karena getaran (vibration) dan sudut
andongan kawat
Perlengkapan Isolator
.
.
Perlengkapan Isolator
.
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Foto-foto Isolator Padat
Bahan Listrik
Bahan Magnet
Sejarah Magnet
Kata “magnet” berasal dari bahasa
yunani magnitis lithos yang berarti
batu magnesia.
Magnesia adalah nama sebuah
wilayah di Yunani pada masa lalu
yang kini bernama Manisa (sekarang
berada di wilayah Turki) di mana
terkandung
batu
magnet
yang
ditemukan sejak zaman dulu di
wilayah tersebut.
Sejarah Magnet
• 1600 : Dr. William Gilbert menerbitkan
eksperimen awal yang sistematis
tentang magnetisme dengan judul "De
Magnete".
• 1819
:
Oerstead
menemukan
hubungan antara magnet and listrik
dari percobaan sebuah kawat yang
dialiri arus akan membelokkan jarum
kompas
• 1825
:
Sturgeon
menemukan
elektromagnet.
• 1880 : Warburg menemukan siklus
histeresis besi.
Sejarah Magnet
• 1895 : Curie mengeluarkan Hukum
Curie tentang temperatur
kerja
magnet.
• 1905 : Langevin mengemukakan teori
diamagnetisme and paramagnetisme.
• 1906 : Weiss mengemukakan teori
ferromagnet.
• 1920an : Fisika magnet berkembang
sampai
pada
putaran
elektron
(electron spin) yang mengawali
mekanika kuantum
Medan Magnet
Gerak mengorbit dan
gerak spin elektron
dalam
atom
menimbulkan
medan
magnet.
Kombinasi
kedua
medan magnet bisa
saling menguatkan atau
saling melemahkan dan
menghasilkan medan
magnet atom
Contoh Bahan Magnet
• Lodestone:
Adalah magnet permanen pertama
yang ditemukan, mengandung oksida
alami Fe3O4. Medan magnet yang
dihasilkannya rendah tetapi ketahanan
terhadap demagnetisasi cukup tinggi.
Contoh Bahan Magnet
• Magnet Baja Carbon:
Ditemukan sejak abad ke-18. Baja ini
dicampur dengan tungsten dan atau
chromium. Memiliki saturasi magnet
yang tinggi, jauh diatas Lodestone,
namun harus dibuat dalam bentuk
batangan
untuk
menghindari
demagnetisasi
Contoh Bahan Magnet
• Magnet Alnico
(alloy yang dibentuk dari Al, Ni dan
Co)
Ditemukan pada tahun 1930an, alnico
adalah magnet permanen modern
yang pertama. Dengan temperatur
Curie yang tinggi (~850°C), magnet ini
masih digunakan secara luas sampai
saat ini
Contoh Bahan Magnet
• Magnet Cobalt Platinum :
Ditemukan tahun 1950an. Sifatsifatnya diatas Alnico dan tahan korosi
sehingga banyak digunakan untuk
keperluan medis. Namun harganya
mahal.
Contoh Bahan Magnet
• Magnet Ferit Keras :
(BaFe12O19 atau SrFe12O19)
Banyak digunakan untuk keperluan
komersil. Produksi energinya rendah.
Mudah didapatkan sehingga harganya
murah dan dapat digunakan untuk
bentuk-bentuk
magnet
yang
kompleks.
Contoh Bahan Magnet
• Samarium Cobalt:
Alloy kombinasi antara cobalt, besi
dan sedikit bahan lain, kebanyakan
memiliki sifat magnet yang kuat,
namun harganya cukup mahal.
Magnet
ini
memiliki
kestabilan
temperatur yang baik sehingga biasa
digunakan pada peralatan bersuhu
tinggi.
Contoh Bahan Magnet
• Magnet Neodymium Iron Boron:
Memiliki saturasi magnet yang tinggi
dan
ketahanan
terhadap
demagnetisasi
yang
cukup
baik.
Temperatur Curienya 312°C
sehingga
membatasinya
dari
penggunaan pada suhu tinggi, tetapi
dengan penambahan Co dan Dy
dapat
meningkatkan
karakteristik
temperaturnya
tetapi
juga
meningkatkan harganya.
Contoh Bahan Magnet
• Samarium Iron Nitride:
Masih dalam tahap pengembangan,
merupakan bahan magnet permanen
yang cukup menjanjikan dengan
ketahanan demagnetisasi yang tinggi,
magnetisasi yang tinggi, lebih tahan
terhadap korosi dan temperatur tinggi
dibandingkan
dengan
magnet
neodymium iron boron.
Permeabilitas Magnet
Permeabilitas magnet (Permeability)
adalah ukuran kemampuan atau daya
dukung
suatu
bahan
dalam
pembentukan medan magnet melalui
bahan itu sendiri
Suseptibilitas Magnet
Suseptibilitas magnet (susceptibility)
adalah konstanta ukuran derajat
magnetisasi suatu bahan terhadap
medan magnet yang melingkupinya
Klasifikasi Bahan Magnet
1. Diamagnetik
2. Paramagnetik
3. Ferromagnetik
4. Antiferromagnetik
Klasifikasi Bahan Magnet
1. Diamagnetik
• Atom – atom bahan diamagnetik tidak
memiliki momen maget
• nilai suseptibilitasnya kecil dan negatif
• contoh : Au dan Cu
Klasifikasi Bahan Magnet
2. Paramagnetik
• Atom – atom bahan paramagnetik
memiliki momen maget yang acak
• nilai suseptibilitasnya kecil dan positif
• contoh : Sn dan Pt
Klasifikasi Bahan Magnet
3. Ferromagnetik
• Atom – atom bahan ferromagnetik
memiliki momen maget yang seragam
dan searah
• nilai suseptibilitasnya besar dan positif
• contoh : Fe
Klasifikasi Bahan Magnet
4. Antiferromagnetik
• Atom – atom bahan antiferromagnetik
memiliki momen maget yang seragam
tetapi arahnya saling berlawanan
(saling meniadakan)
• nilai suseptibilitasnya kecil dan positif
• contoh : Cr
Kurva Momen Magnet
Kurva momen magnet adalah kurva
yang dibentuk oleh besaran medan
magnet dan momen magnet.
Perilaku bahan magnet tertentu dapat
dijelaskan melalui bentuk kurva
momen magnetnya.
Kurva Momen Magnet
1. Diamagnetik
Kurva Momen Magnet
2. Paramagnetik
Kurva Momen Magnet
3. Ferromagnetik
Kurva Momen Magnet
4. Antiferromagnetik
Klasifikasi Bahan Magnet
Contoh Penggunaan Magnet
• Pita Magnetis
• Piringan Magnetis (hard disk)
Bahan Media Rekam Magnetis
Bahan
Fe2O3
Polarisasi
Ukuran
Bentuk
saturasi
partikel
partikel
(mT)
(mm)
440
0.5x0.1
jarum
CrO2
600
0.4x0.05
jarum
Fe
2100
0.15x0.05
jarum
Ba.6Fe2O3
460
0.15x0.05
piringan
Proses Pembuatan Pita
Magnetis
Menulis dan Membaca Data
Konstruksi Hard Disk
Bahan Magnet
Minggu depan kuis tentang bahan magnet !
Bahan Listrik
Bahan Superkonduktor
Superkonduktor
Konsep superkonduktor :
Suatu bahan yang dapat mengalirkan arus
listrik tanpa tahanan listrik sedikitpun.
Apakah ini mungkin didapatkan ?
Superkonduktor
• Suatu bahan yang terdiri dari campuran
unsur-unsur
tertentu
yang
dapat
mengalirkan arus listrik tanpa tahanan pada
suhu yang sangat rendah.
• Arus yang mengalir pada rangkaian
tertutup dari bahan superkonduktor akan
terus mengalir selamanya
• Superkonduktivitas ini disebut juga sebagai
“fenomena quantum makroskopis”
Superkonduktivitas
Suatu fenomena yang terjadi pada suatu
bahan jika berada pada suhu yang sangat
rendah akan menunjukkan ciri-ciri :
• resistansi menjadi nol
• bersifat menolak medan magnet
(Efek Meissner)
Superkonduktivitas dapat terjadi pada :
•
•
•
•
Bahan konduktor murni (Aluminium)
Berbagai campuran logam (alloy)
Bahan semikonduktor
Bahan isolator (keramik)
Superkonduktivitas tidak terdapat pada:
• Emas
• Perak
• Bahan ferromagnetik
Sejarah Superkonduktor
• 1911. Heike Kamerlingh mendinginkan air
raksa (mercury) dalam helium cair pada
suhu 4oK (-269oC) dan mendapati
resistansinya nol
• 1933. Walter Meissner menemukan jika
benda didinginkan pada suhu yang sangat
rendah maka benda tersebut akan memiliki
medan magnet sendiri yang menolak
magnet lain bila didekatkan. Hal ini disebut
juga sebagai efek meissner.
Sejarah Superkonduktor
• 1941. Ditemukan niobium-nitride yang
menjadi superkonduktor pada suhu 16oK
• 1980. Ditemukan bahan superkonduktor
dengan bahan dasar karbon (bahan
organik)
• 1986. Ditemukan bahan superkonduktor
dengan bahan dasar keramik (bahan
isolator)
Sejarah Superkonduktor
• 1993. Ditemukan paduan raksa, thalium,
barium, kalsium, tembaga dan oksigen
yang menjadi superkonduktor pada suhu
138oK (suhu tertinggi)
Temperatur Kritis (Tc)
Ketika temperatur bahan diturunkan dari
temperatur ruang normal sampai pada
batas temperatur tertentu bahan ini akan
memiliki sifat superkonduktor
Temperatur bahan pada saat terjadinya
perubahan sifat bahan ini dinamakan
sebagai temperatur kritis (Tc)
Temperatur Kritis (Tc)
• Merkuri Padat (4,2oK)
• Magnesium diborida MgB2 (39oK)
• Cuprate
Efek Meissner
Ketika
suatu
bahan
diturunkan
temperaturnya sampai pada temperatur
kritis superkonduktornya maka bahan
tersebut akan memiliki sifat magnet yang
baru :
1. Bahan bukan magnet menjadi magnet
2. Dapat mengikat/mengunci fluks magnet
lain
(Efek ini disebut sebagai efek Meissner)
Kelas Bahan Superkonduktor
• Kelas I, (Low Temperature Superconductor)
adalah bahan yang harus berada pada suhu
yang sangat rendah
• Kelas II (High Temperature Superconductor)
adalah bahan yang dapat berada pada suhu
diatas bahan kelas I
Superkonduktor Kelas I
Superkonduktor Kelas II
Tl2Ba2Ca2Cu3O10
127-128 K
(Tl1.6Hg0.4)Ba2Ca2Cu3O10+
126 K
TlBa2Ca2Cu3O9+
123 K
(TlSn)Ba4TmCaCu4Ox
~121 K
(Tl0.5Pb0.5)Sr2Ca2Cu3O9
118-120 K
Tl2Ba2CaCu2O6
118 K
TlBa2Ca3Cu4O11
112 K
TlBa2CaCu2O7+
103 K
Tl2Ba2CuO6
95 K
TlSnBa4Y2Cu4Ox
86 K
Penggunaan Superkonduktor
Apa saja penggunaan superkonduktor ?
Penggunaan Superkonduktor
1.Kendaraan Magnetik
Kendaraan ini dibuat mengambang
dengan magnet superkonduktor yang kuat
Penggunaan Superkonduktor
2.Magnetic Resonance Imaging(MRI)
Pancaran medan magnet superkonduktor
ditembakkan pada tubuh, lalu pantulannya
ditangkap sehingga menjadi gambar MRI
Penggunaan Superkonduktor
3.Generator Superkonduktor
Generator
dengan
kawat
superkonduktor
mempunyai efisiensi diatas 99% dan ukurannya
jauh lebih kecil daripada generator konvensional
Penggunaan Superkonduktor
4.Saluran transmisi
Saluran transmisi superkonduktor akan mampu
menyalurkan daya listrik lebih banyak dan jarak
yang lebih jauh daripada penghantar biasa.
Penggunaan Superkonduktor
Carilah bahan superkonduktor dengan
temperatur kritis (Tc) tertinggi, kemudian
jelaskan :
a.Komposisi bahan
b. Penggunaan bahan tersebut
Bahan Listrik
Serat Optik
Serat Optik
• Serat Optik (Optic Fiber): suatu bahan
yang transparan dan dapat menyalurkan
cahaya.
• Optika Serat (Fiber Optics) : suatu cabang
ilmu yang membahas tentang penggunaan
serat optik sebagai alat komunikasi.
Awal Serat Optik
• 1870, John Tyndall mendemostrasikan
konsep serat optik untuk pertama kalinya.
Sistem Komunikasi Serat Optik
Indeks Refraktif
Indeks Refraktif
Kecepatan cahaya di ruang hampa
Kecepatan Cahaya pada Bahan =
indeks refraktif
Hukum Snell
n1sinØ1= n2sinØ2
Sudut Kritis
Sudut kritis adalah sudut cahaya masuk
yang memungkinkan untuk transmisi
cahaya melalui serat optik.
Jika pantulan sinar
membentuk sudut 90o
maka:
n1sinØ1= n2sin90o
Ø1=sin-1(n2/n1)
Ø1=sudut kritis
Spektrum Frekuensi
Panjang gelombang
cahaya
untuk
komunikasi
serat
optik adalah panjang
gelombang cahaya
tampak dan infra
merah
Konstruksi serat optik
(a) Tanpa lapisan pelindung
(b) Dengan lapisan pelindung
Manfaat lapisan pelindung pada bahan
serat optik:
1. Menjaga kestabilan permukaan serat
optik sehingga indeks refraktifnya tetap
2. Mencegah
hal-hal
yang
dapat
mengubah bahkan merusak permukaan
serat sehingga menghasilkan rugi-rugi
cahaya yang bocor keluar.
Pola transmisi cahaya
(a)Skew
cahaya memantul didalam serat tanpa
melewati pusat serat
Pola transmisi cahaya
(b)Meridion
cahaya memantul di dalam serat dan
memotong pusat serat.
Pola transmisi cahaya
(c) Axial
cahaya menembus serat pada pusatnya.
Bahan serat optik
Bahan pembentuk serat optik adalah gelas
silika yang dicampur dengan bahan lain
untuk menambah indeks refraktifnya.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Pertama. Suatu tabung silika di
panaskan
sampai
suhu
1500oC,
kemudian campuran oksigen dan gas
gas logam halida dialirkan kedalam
tabung tersebut. Tabung terus diputar
sampai terbentuk lapisan gelas akibat
reaksi dengan gas yang dimasukkan.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Pertama.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Kedua. Kemudian temperatur dinaikkan
sampai 1800oC sehingga tabung
menjadi silinder padat yang disebut
preform. Preform ini berdiameter 25mm
dan panjang satu meter. Preform ini
akan menjadi serat optik sepanjang
25km.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Kedua.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Ketiga. Preform dari tahap kedua
digantung
dan
dinaikkan
lagi
temperaturnya
sampai
2100oC.
Kemudian preform ditarik sehingga
menjadi lebih panjang dan diameternya
lebih kecil sampai pada ukuran yang
diinginkan. Setelah dingin, serat optik
telah jadi dan siap digulung.
Pembuatan Serat Optik
Pembuatan
serat
optik
dapat
disederhanakan menjadi 3 tahap:
Ketiga.
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
1. Loose Type (tipe longgar)
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
2. Tight Type (tipe padat)
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
2. Tight Type (tipe padat)
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
3. Kabel tahan air
Jenis-jenis Kabel Serat Optik
4. Kabel bawah tanah
Keuntungan Serat Optik
1. Aman terhadap gangguan interferensi
gelombang elektromagnetik seperti
disekitar mesin listrik atau sambaran
petir.
2. Aman terhadap tegangan tinggi, karena
serat optik merupakan bahan isolator.
3. Lebar pita yang lebih lebar daripada
kabel listrik.
Keuntungan Serat Optik
4. Keamanan informasi, karena tidak dapat
disadap melainkan dengan memutus
kabel.
5. Ukuran yang lebih kecil dan lebih ringan
6. Hanya menggunakan satu serat (bila
dibandingkan dengan kabel listrik harus
menggunakan minimal dua kabel)
Serat Optik
Selesai
Ilmu Bahan
Bahan Polimer
Bahan Polimer
Polimer
disebut
juga
makromolekul
merupakan molekul besar yang dibentuk
dengan pengulangan molekul sederhana
yang disebut monomer. Polimer berasal dari
dua kata : poly (banyak) dan meros (bagianbagian)
Bahan Polimer
Jenis-jenis polimer :
1. Polimer Termoplastik
2. Polimer Termoset
1.Termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang
mempunyai sifat tidak tahan terhadap
panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan,
maka akan menjadi lunak dan didinginkan
akan mengeras. Proses tersebut dapat
terjadi berulang kali, sehingga dapat
dibentuk ulang dalam berbagai bentuk
melalui
cetakan yang berbeda untuk
mendapatkan produk polimer yang baru.
1.Termoplastik
Jenis polimer ini tidak memiliki ikatan silang
antar rantai polimernya, melainkan dengan
struktur molekul linear atau bercabang. Bentuk
struktur termoplastik sebagai berikut.
.
1.Termoplastik
•
•
•
•
Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat
khusus sebagai berikut.
Berat molekul kecil
Tidak tahan terhadap panas, jika
dipanaskan akan melunak dan jika
didinginkan akan mengeras.
Fleksibel.
Titik leleh rendah.
1.Termoplastik
Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat
khusus sebagai berikut.
• Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
• Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.
• Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
1.Termoplastik
Contoh :
1. Polietilen (PE)
2. Polivinil klorida (PVC)
3. Polipropen (PP)
4. Polistiren
1.1. Polietilen (PE)
1. Pembentukan : Polietilen didapatkan dengan
melakukan polimerisasi gas etilen
2. Sifat-sifat : tahan terhadap bahan kimia, ulet dan
fleksibel, suhu pelunakan rendah, mudah dicetak.
3. Penggunaan : botol plastik, mainan, bahan
cetakan, ember, drum, pipa saluran, isolasi kawat
dan kabel, kantong plastik dan jas hujan
1.2. Polivinil klorida (PVC)
1. Pembentukan : Polivinil klorida didapatkan
dengan melakukan polimerisasi gas etilen dan vinil
klorida
2. Sifat-sifat : sangat keras dan kaku pada suhu
biasa, tahan bahan kimia dan larutan keras.
3. Penggunaan : pipa air, pipa plastik, pipa kabel
listrik, kulit sintetis, ubin plastik, piringan hitam,
bungkus makanan, sol sepatu, sarung tangan dan
botol detergen
1.3. Polipropen (PP)
1. Pembentukan : Polipropen didapatkan
dengan melakukan polimerisasi dari propen
2. Sifat-sifat : rapuh, transparan
3. Penggunaan : karung, tali, botol minuman,
serat, bak air, insulator, kursi plastik, alat-alat
rumah
sakit,
komponen
mesin
cuci,
pembungkus tekstil, dan permadani
1.4. Polistiren
1. Pembentukan : Polistiren didapatkan dengan
melakukan polimerisasi dari stiren
2. Sifat-sifat : rapuh, transparan
3. Penggunaan : komponen bodi motor, kotak
baterai, isolator, sol sepatu, penggaris,
gantungan baju.
2.Termoset
Polimer termoset adalah polimer yang
mempunyai sifat tahan terhadap panas.
Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak
dapat meleleh. Sehingga tidak dapat
dibentuk ulang kembali. Susunan polimer
ini bersifat permanen pada bentuk cetak
pertama kali (pada saat pembuatan). Bila
polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat
disambung atau diperbaiki lagi.
2.Termoset
Polimer termoset memiliki ikatan – ikatan
silang yang mudah dibentuk pada waktu
dipanaskan. Hal ini membuat polimer
menjadi kaku dan keras. Semakin banyak
ikatan silang pada polimer ini, maka
semakin kaku dan mudah patah. Bila
polimer ini dipanaskan untuk kedua
kalinya, maka akan menyebabkan rusak
atau lepasnya ikatan silang antar rantai
polimer.
2.Termoset
Contoh ikatan silang polimer termoset
2.Termoset
Sifat polimer termoset sebagai berikut.
• Keras dan kaku (tidak fleksibel)
• Jika dipanaskan akan mengeras.
• Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur
ulang)
• Tidak dapat larut.
• Jika dipanaskan akan meleleh.
• Tahan terhadap asam basa.
• Mempunyai ikatan silang antar rantai
molekul.
2.Termoset
Contoh :
1. Resin fenol
2. Resin urea formaldehid
3. Resin melamin
4. Resin poliester
5. Resin epoksi
2.1. Resin Fenol
1. Pembentukan : Resin Fenol didapatkan
dengan mengkondensasikan fenol-fenol seperti
fenol, kresol, ksilenol, dsb dengan formaldehid
sehingga menjadi resin termoset
2. Sifat-sifat : mudah dibentuk, tahan panas,
tahan asam
3. Penggunaan : alat listrik, komponen mesin
(kotak, tutup), komponen kendaraan.
2.2. Resin urea formaldehid
1. Pembentukan : dengan melalui reaksi antara
urea dan formalin.
2. Sifat-sifat : lebih jelek daripada resin fenol,
kurang tahan air, lebih cepat rapuh(lapuk)
3. Penggunaan
rumahtangga.
:
alat
listrik,
peralatan
2.3. Resin melamin
1. Pembentukan : reaksi formaldehid dan
melamin
2. Sifat-sifat : tahan air, tahan panas (air
mendidih), isolasi.
3. Penggunaan : alat listrik, peralatan makan.
2.4. Resin poliester
1. Pembentukan : Resin poliester didapatkan
dengan mengkondensasikan asam dibasa
dengan alkohol dihidrat
2. Sifat-sifat : kuat, fleksibel, tahan api, tahan
cuaca
3. Penggunaan : keperluan konstruksi, sebagai
bahan komposit dengan serat gelas.
2.5. Resin epoksi
1. Pembentukan : Resin epoksi didapatkan
dengan mengkondensasikan bisenfol dengan
epiklorhidrin
2. Sifat-sifat : tahan terhadap bahan kimia,
kaku dan rapuh, isolasi yang baik
3. Penggunaan : cat untuk logam, perekat,
pelapis, isolator
3.Simbol daur ulang plastik
1. PET atau PETE (Polyethylene Etilen Terephalate)
Tanda ini biasanya tertera logo daur ulang dengan angka 1 di tengahnya serta
tulisan PETE atau PET (Polyethylene Terephthalate) di bawah segitiga.
Biasa dipakai untuk botol plastik, berwarna jernih/transparan/tembus pandang
seperti botol air mineral, botol jus, wadah makana dan hampir semua botol
minuman lainnya. BOTOL JENIS PET/PETE ini direkomendasikan HANYA
SEKALI PAKAI. Bila terlalu sering dipakai, apalagi digunakan untuk
menyimpan air hangat apalagi panas, akan mengakibatkan lapisan polimer
pada botol tersebut akan meleleh dan mengeluarkan zat karsinogenik (dapat
menyebabkan kanker) dalam jangka panjang. Bahan ini dapat dibuat lagi ke
dalam bulu domba kutub, serat, karpet, dll. Permintaan untuk jenis plastik ini
diantara komunitas pendaur ulang plastik relatif banyak, tetapi saat ini tingkat
daur ulang untuk bahan ini tetap rendah sebesar 20%.
3.Simbol daur ulang plastik
1. PET atau PETE (Polyethylene Etilen Terephalate)
3.Simbol daur ulang plastik
2. HDPE (High Density Polyethylene)
Pada bagian bawah kemasan botol plastik, tertera logo daur ulang dengan
angka 2 ditengahnya, serta tulisan HDPE (Polyethylene Densitas Tinggi) di
bawah segitiga.
Biasa dipakai untuk botol susu yang berwarna putih susu, tupperware, galon air
minum, kursi lipat, dan lain-lain. Botol plastik jenis HDPE memiliki sifat bahan
yang lebih kuat, keras, buram dan LEBIH TAHAN LAMA TERHADAP SUHU
TINGGI. Merupakan salah satu bahan plastik yang aman untuk digunakan
karena kemampuan untuk mencegah reaksi kimia antara kemasan plastik
berbahan HDPE dengan makanan/minuman yang dikemasnya. Sama seperti
PET, HDPE juga direkomendasikan HANYA SEKALI PAKAI pemakaian karena
pelepasan senyawa antimoni trioksida terus meningkat seiring waktu. Jenis ini
juga dapat digunakan kembali ke untuk bahan lantai ubin, drainase, botol
HDPE baru, pipa, dll
3.Simbol daur ulang plastik
2. HDPE (High Density Polyethylene)
3.Simbol daur ulang plastik
3. PVC (Polyvinyl Chloride)
Tertulis (terkadang berwarna merah) dengan angka 3 di tengahnya, serta
tulisan V. V itu berarti PVC (polyvinyl chloride), yaitu jenis plastik yang paling
sulit didaur ulang.
Ini bisa ditemukan pada plastik pembungkus (cling wrap), dan botol-botol.
Reaksi yang terjadi antara PVC dengan makanan yang dikemas dengan plastik
ini berpotensi BERBAHAYA UNTUK GINJAL, hati dan berat badan.
Bahan ini mengandung klorin dan akan mengeluarkan racun jika dibakar. PVC
TIDAK BOLEH DIGUNAKAN dalam menyiapkan makanan atau kemasan
makanan.
Bahan ini juga dapat diolah kembali menjadi mudflaps, panel, tikar, dll
3.Simbol daur ulang plastik
3. PVC (Polyvinyl Chloride)
3.Simbol daur ulang plastik
4. LDPE (Low Density Polyethylene)
Logo daur ulang dengan angka 4 di tengahnya, serta tulisan LDPE. LDPE (low
density polyethylene) yaitu plastik tipe cokelat (thermoplastic/dibuat dari minyak
bumi), biasa dipakai untuk tempat makanan, plastik kemasan, botol-botol yang
lembek, pakaian, mebel, dll.
Sifat mekanis jenis LDPE ini adalah kuat, tembus pandang, Fleksibel dan
permukaan agak berlemak, pada suhu 60 derajat sangat resisten terhadap
reaksi kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, dapat didaur ulang
serta baik untuk barang-barang yang memerlukan fleksibelitas tapi kuat.
Barang berbahan LDPE ini sulit dihancurkan, tetapi tetap baik untuk tempat
makanan karena sulit bereaksi secara kimiawi dengan makanan yang dikemas
dengan bahan ini.
LDPE, dapat didaur ulang dengan banyak cara, misalnya dilarutkan ke dalam
kaleng, keranjang kompos dan landscaping tiles
3.Simbol daur ulang plastik
4. LDPE (Low Density Polyethylene)
3.Simbol daur ulang plastik
5. PP (polypropylene)
Tertera logo daur ulang dengan angka 5 di tengahnya, serta tulisan PP.
Karakteristik adalah biasa botol transparan yang tidak jernih atau berawan.
Polipropilen lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah,
ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi dan cukup
mengkilap.
Jenis PP (polypropylene) ini adalah pilihan bahan plastik terbaik, terutama
untuk tempat makanan dan minuman seperti tempat menyimpan makanan,
botol minum dan terpenting botol minum untuk bayi.
Carilah dengan kode angka 5 bila membeli barang berbahan plastik untuk
menyimpan kemasan berbagai makanan dan minuman. PP dapat diolah
kembali menjadi garpu, sapu, nampan, dll
3.Simbol daur ulang plastik
5. PP (polypropylene)
3.Simbol daur ulang plastik
6. PS (Polystyrene)
Tertera logo daur ulang dengan angka 6 di tengahnya, serta tulisan PS. Biasa
dipakai sebagai bahan tempat makan styrofoam, tempat minum sekali pakai, dan
lain-lain. Polystyrene merupakan polimer aromatik yang dapat mengeluarkan bahan
styrene ke dalam makanan ketika makanan tersebut bersentuhan. Selain tempat
makanan, styrene juga bisa didapatkan dari asap rokok, asap kendaraan dan
bahan konstruksi gedung. Bahan ini harus dihindari, karena selain BERBAHAYA
UNTUK KESEHATAN OTAK, MENGGANGGU HORMON ESTROGEN pada wanita
yang berakibat pada masalah reproduksi, dan pertumbuhan dan sistem syaraf, juga
karena bahan ini sulit didaur ulang. Pun bila didaur ulang, bahan ini memerlukan
proses yang sangat panjang dan lama. Bahan ini dapat dikenali dengan kode
angka 6, namun bila tidak tertera kode angka tersebut pada kemasan plastik,
bahan ini dapat dikenali dengan cara dibakar (cara terakhir dan sebaiknya
dihindari). Ketika dibakar, bahan ini akan mengeluarkan api berwarna kuningjingga, dan meninggalkan jelaga. PS mengandung benzene, suatu zat penyebab
kanker dan tidak boleh dibakar. Bahan ini diolah kembali menjadi isolasi, kemasan,
pabrik tempat tidur, dll
3.Simbol daur ulang plastik
6. PS (Polystyrene)
3.Simbol daur ulang plastik
7. OTHER (Polycarbonate)
Tertera logo daur ulang dengan angka 7 di tengahnya, serta tulisan OTHER. Untuk
jenis plastik 7 Other ini ada 4 macam, yaitu :
1. SAN � styrene acrylonitrile,
2. ABS � acrylonitrile butadiene styrene,
3. PC � polycarbonate,
4. Nylon
Dapat ditemukan pada tempat makanan dan minuman seperti botol minum
olahraga, suku cadang mobil, alat-alat rumah tangga, komputer, alat-alat elektronik,
dan plastik kemasan
3.Simbol daur ulang plastik
7. OTHER (Polycarbonate)
Bahan-bahan Listrik
Evaluasi Perkuliahan dan
Persiapan UAS
Persiapan UAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Materi ujian : setelah uts - akhir
Waktu ujian 60 menit
Ujian tutup buku
Soal 5 soal essay
Tidak boleh pakai hp
Tidak boleh pakai tip ex, kalau ada kesalahan
coret dengan satu garis saja
7. Tidak boleh pinjam meminjam selama ujian
Evaluasi Perkuliahan 27 Mei 2013
Siapkan kertas kosong lalu tuliskan kritik dan
saran mengenai proses perkuliahan selama
satu semester.
catatan.
jangan mencantumkan nama/identitas