Bahan Listrik - E-Learning STTH Medan

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