tugas bahan elektrik
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
1/36
ILMU BAHAN LISTRIKBAHAN PENYEKAT
A. Pengertian Bahan Penyekat
Bahan penyekat atau sering disebut dengan istilah isolasi adalah suatu bahan yangdigunakan dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian – bagian yang bertegangan atau
bagian – bagian yang aktif. Sehingga untuk bahan penyekat ini perlu diperhatikan mengenai
sifat – sifat dari bahan tersebut yang meliputi : sifat listrik, sifat mekanis, sifat termal,
ketahanan terhadap bahan kimia dan lain – lain.
Bahan penyekat digunakan untuk memisahkan bagian – bagian yang beregangan.
Untuk itu pemakaian bahan penyekat perlu mempertimbangkan sifat kelistrikannya.
Disamping itu juga perlu mempertimbangkan sifat – sifat bahan penyekat tersebut.
Sifat kelistrikan mencakup resistivitas, permitivitas, dan kerugian dielektrik. Penyekat
membutuhkan bahan yang mempunyai resistivitas yang besar agar arus yang bcr sekecilmungkin !dapat diabaikan". #ang perlu diperhatikan disini adalah bah$a bahan islasi yang
higrskpis hendaknya dipertimbangkan penggunaannya pada tempat – tempat yang lembab
karena resistivitasnya akan turun. %esistivitas juga akan turun jika tegangan yang diberikan
naik.
Besarnya kapasitansi bahan islasi yang berfungsi sebagai dielektrik ditentukan leh
permitivitasnya, disamping jarak dan luas permukaannya. Besarnya permitivitas udara adalah
&,'''(), sedangkan untuk *at padat dan *at cair selalu lebih besar dari itu. +pabila bahan
islasi diberi tegangan blak – balik maka akan terdapat energi yang diserap leh bahan
tersebut. Besarnya kerugian energi yang diserap bahan islasi tersebut berbanding lurus
dengan tegangan, frekuensi, kapasitansi, dan sudut kerugian dielektrik. Sudut tersebut terletak
antara arus kapasitif dan arus ttal !c - r".
Suhu juga berpengaruh terhadap kekuatan mekanis, kekerasan, visksitas, ketahanan
terhadap pengaruh kimia dan sebagainya. Bahan islasi dapat rusak diakibatkan leh panas
pada kurun $aktu tertentu. aktu tersebut disebut umur panas bahan islasi. Sedangkan
kemampuan bahan menahan suhu tertentu tanpa terjadi kerusakan disebut ketahanann panas.
/enurut 01 ! International Electrotehnical Commission" didasarkan atas batas suhu kerja
bahan, bahan islasi yang digunakan pada suhu diba$ah nl !misal pada pesa$at terbang,
pegunungan" perlu juga diperhitungkan karena pada suhu diba$ah nl bahan islasi akan
menjadi keras dan regas.
Pada mesin – mesin listrik, kenaikan suhu pada penghantar dipengaruhi leh resistansi
panas bahan islasi. Bahan islasi tersebut hendaknya mampu meneruskan panas yang
didesipasikan leh penghantar atau rangkaian magnetik keudara sekelilingnya.
2emampuan larut bahan islasi, resistansi kimia, higrskpis, permeabilitas uap,
pengaruh trpis, dan resistansi radi aktif perlu dipertimbangkan pada penggunaan tertentu.
2emampuan larut diperlukan dalam menentukan macam bahan pelarut untuk suatu bahan dan
dalam menguji kemampuan bahan islasi terhadap cairan tertentu selama diimpregnasi atau
dalam pemakaian. 2emampuan larut bahan padat dapat dihitung berdasarkan banyaknya
bagian permukaan bahan yang dapat larut setiap satuan $aktu jika diberi bahan pelarut.Umumnya kemampuan larut bahan akan bertambah jika suhu dinaikkan. 2etahanan terhadap
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
2/36
krsi akibat gas, air, asam, basa dan garam bahan islasi juga bervariasi antara satu
pemakaian bahan islasi didaerah yang knsentrasi kimianya aktif, instalasi tegangan tinggi,
dan suhu diatas nrmal.
Uap air dapat memperkecil daya islasi bahan. 2arena bahan islasi juga mempunyai
sifat hiigrskpis maka selam penyimpanan atau pemakaian diusahakan agar tidak terjadi penyerapan uap air leh bahan islasi, dengan memberikan bahan penyerap uap air, yaitu
senya$a P34( atau 1a1l3. Bahan yang mlekulnya berisi kelmpk hidrksil !45"
higrskpitasnya relatif besar dibanding bahan parafin dan plietilin yang tidak dapat
menyerap uap air. Bahan islasi hendaknya juga mempunyai permeabilitas uap !kemampuan
untuk dile$ati uap" yang besar, khususnya bagi bahan yang digunakan untuk islasi kabel
dan rumah kapasitr.
Didaerah trpis basah dimungkinkan tumbuhnya jamur dan serangga. Suhu yang
tinggi yang disertai kelembaban dalam $aktu lama dapat menyebabkan turunnya kemampuan
islasi. 4leh karena bahan islasi hendaknya dilapisi bahan anti jamur !paranitr phenl, dan
phenta chlr phenl".
Pemakaian bahan islasi sering dipengaruhi bermacam – macam energi radiasi yang
berpengaruh dan mengubah sifat bahan islasi. %adiasi sinar matahari mempengaruhi umur
bahan, khususnya jika bersinggungan dengan ksigen. Sinar ultra vilet dapat merusak
beberapa bahan rganik, 6 yaitu kekuatan mekanik dan elastisitas. Sinar 7 sinar – sinar dari
rekatr nuklir, partikel – partikel radi istp juga mempengaruhi kemampuan bahan islasi.
Sifat mekanis bahan kekuatan tarik, mdulus elastisitas, dan derajat kekerasan bahan
islasi juga menjadi pertimbangan dalam memilih suatu jenis bahan islasi.
B. Sifat – Sifat Bahan Penyekat
+da beberapa sifat bahan penyekat yang perlu kita ketahui sebagai dasar pemahaman kita
tentang bahan penyekat. Sifat – sifat tersebut meliputi sifat listrik, sifat mekanis, sifat termis
dan sifat kimia.
a) Sifat Listrik
Sifat listrik yaitu suatu bahan yang mempunyai tahanan jenis listrik yang besar agar dapat
mencegah terjadinya rambatan atau kebcran arus listrik antara hantaran yang berbeda
tegangan atau dengan tanah. 2arena pada kenyataannya sering terjadi kebcran, maka harusdibatasi sampai sekecil8kecilnya agar tidak melebihi batas yang ditentukan leh peraturan
yang berlaku !PU9 : peraturan umum instalasi listrik".
b) Sifat Mekanis
/engingat sangat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka perlu dipertimbangkan
kekuatannya supaya dapat dibatasi hal8hal penyebab kerusakan karena akibat salah
pemakaian. /isal memerlukan bahan yang tahan terhadap tarikan, maka dipilih bahan dari
kain bukan dari kertas karena lain lebih kuat daripada kertas.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
3/36
c" Sifat 6ermis
Panas yang timbul pada bahan akibat arus listrik atau arus gaya magnet berpengaruh kepada
penyekat termasuk pengaruh panas dari luar sekitarnya. +pabila panas yang terjadi cukup
tinggi, maka diperlukan pemakaian penyekat yang tepat agar panas tersebut tidak merusak
penyekatnya.
d) Sifat Kimia
+kibat panas yang cukup tinggi dapat mengubah susunan kimianya, begitu pula kelembaban
udara atau basah disekitarnya. +pabila kelembaban dan keadaan basah tidak dapat dihindari,
maka harus memilih bahan penyekat yang tahan air, termasuk juga kemungkinan adanya
pengaruh *at8*at yang merusak seperti : gas, asam, garam, alkali, dan sebagainya.
. Pembagian Ke!as Bahan Penyekat
Bahan penyekat listrik dapat dibagi atas beberapa kelas berdasarkan suhu kerja
maksimum. 2lasifikasi bahan islasi menurut 01 adalah seperti ditunjukkan pada tabel
diba$ah ini.
6abel Pembagian kelas bahan Penyekat
KELAS
S"H" KE#$A
MAKS%M"M
&')
KELAS
S"H" KE#$A
MAKS%M"M
&')
# )' &((
+ &'( 5 &;'
0 &3' 1
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
4/36
• Ke!as A
#ang dapat diglngkan dalam kelas + adalah : bahan berserat dari kelas # yang telah
dicelup dalam vernis, aspal, minyak traf, email yang dicampur vernis dan pliamid.
• Ke!as E
#ang dapat diglngkan dalam kelas 0 adalah : penyekat ka$at email yang memakai bahan
pengikat plivinil frmal, pli urethan dan damar epksi dan bahan pengikat lain semacam
itu dengan bahan pengisi selulse, pertinaks dan tekstlit, film triasetat, filem serat plietilin
tereftalat.
• Ke!as B
#ang dapat diglngkan dalam kelas B adalah : bahan nnrganik !mika, gelas, fiber, asbes"
dicelup atau direkat menjadi satu dengan pernis atau knpn, bitumen, sirlak, bakelit dan
sebagainya.
• Ke!as (
#ang dapat diglngkan dalam kelas adalah : bahan bukan rganik dicelup dan direkat
menjadi satu dengan epksi, pliurethan, atau vernis yang tahan panas tinggi.
• Ke!as H
#ang dapat diglngkan dalam kelas 5 adalah : semua bahan kmpsisi dengan bahan dasar
mika, asbes dan gelas fiber yang dicelup dalam silikn tanpa campuran bahan berserat
!kertas, katun, dan sebagainya". Dalam kelas ini termasuk juga karet silikn dan email ka$at
pliamid murni.
• Ke!as
#ang dapat diglngkan dalam kelas 1 adalah : bahan nrganik yang tidak dicelup dan tidak
diikat dengan subtansi rganik, misalnya mika, mikanit yang tahan panas !menggunakan
bahan pengikat anrganik", mikaleks, gelas, dan bahan keramik. 5anya satu bahan rganik
saja yang termasuk kelas 1 yaitu plietra fluretilin !tefln".
. Ma*am – Ma*am Bent+k Bahan Penyekat
Dalam penyekat dalam bahan listrik terbagi menjadi tiga yaitu penyekat bentuk padat,
penyekat bentuk cair dan penyekat bentuk gas. +kan tetapi pada makalah ini kita akanmembahas tentang bahan penyekat bentuk padat.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
5/36
,) Penyekat Bent+k Padat
Beberapa bahan penyekat bentuk padat yang sesuai dengan asalnya diantaranya:
,. Bahan Tambang
#ang dimaksud dengan islasi bahan tambang adalah mineral atau bahan yang asalmulanya didapat dari tambang dan digunakan sebagai islasi pada ikatan kimia atau keadaan
alaminya tanpa prses kimia atau prses termal sebelumnya. Bahan islasi mineral tersebut
misalnya batu pualam, batu tulis, klrida, mika, dan mikanit.
a. Bat+ P+a!am
Batu pualam ialah batu kapur !1a14=" yang keras atau dlmit yang dapat diples.
Pualam merupakan bngkahan batu yang besar yang kemudian diptng – ptng menjadi
lempengan tebal dengan ukuran tertentu. Bagian mukanya digerinda dengan gerinda
karbrundum dan setelah cukup rata kemudian digsk dengan batu asah. #ang terakhir
adalah menggskkan dengan menggunakan cakram berlapis kain pemles dan serbuk hijau!chrmiun ksida" sebagai bahan tambahan sehingga permukaannya menjadi mengkilat
dengan $arna yang sangat indah. arna batu pualam ada yang putih, kuning, kelabu, merah
jambu, hitam dan sebagainya, sesuai dengan piegmennya. Semakin padat dan licin maka
semakin kurang daya penyerapan airnya.
#ang padat !tua" lebih mudah penggskkannya. Batu pualam dapat dibr dengan
br baja khusus. Batu pualam mempunyai sifat mudah pecah, berat !masa jenis paling rendah
3,> g?cm=", regas, mudah retak kalau dipanasi dan didinginkan mendadak, dan sensitif
terhadap asam. Untuk mendapatkan batu pualam yang sifat kelistrikannya baik maka bahan
perlu diimpregnasi dengan parafin, plistirin, bitumen, minyak dan sebagainya.
Dalam teknik listrik batu pualam sudah jarang sekali dipakai, terdesak leh
bahan lain yang secara teknis lebih baik dan mudah penglahannya. Dahulu banyak
digunakan untuk bahan penghubung. Sekarang, karena rupanya yang indah dan menarik, atu
pualam banyak digunakan dalam bidang arsitektur.
b. Bat+ T+!is
arnanya abu – abu kehitaman. Strukturnya berlapis – lapis sehingga dapat
dibentuk sebagai papan. Penggunaannya seperti batu pualam !sebagai panel papan hubung
bagi", batu tulis lebih mudah pecah dibanding marmer, tidak dapat diples, sifat
kelistrikannya dan higrskpisnya diba$ah marmer, masa jenis 3,; g?cm= tahan terhadap
asam dan panas.
*. K!-rida
Bahan ini $arnanya abu – abu, sifat kelistrikan dan kekuatan mekanisnya diba$ah
batu tulis, mudah diptng, digergaji, dan dibr. 2lrida padat sangat higrskpis, jika akan
dipakai sebagai islatr harus diimpregnasi dengan resin, misalnya bakeli yang dicairkan.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
6/36
d. Asbes
Serat asbes yang ditemukan pada batu – batuan !tambang" pada umumnya pendek.
Pada suhu ='' @1 hingga A'' @1 asbes tidak mengalami perubahan kekuatan mekanik, tetapi
pada suhu lebih tinggi kandungan airnya akan hilang dan kekuatan mekanisnya akan turun.
2etahanannya terhadap panas tersebut adalah karena pri – prinya mudah dimasuki udarasehingga knduktivitas panasnya akan menurun. +sbes meleleh pada suhu &&(' @1. +sbes
yang banyak mengandunf feri ksida akan menjadi semiknduktr. Untuk menaikkan
kemampuan islasinya, asbes perlu diimpregnasi.
+sbes merupakan bahan yang berserat, tidak kuat dan mudah putus sehingga
sebagai penyekat listrik sebenarnya kurang baik. 6etapi asbes mempunyai keistime$aan
tersendiri, yaitu tidak dapat terbakar !tahan terhadap panas tinggi". adi, disamping sebagai
penyekat listrik. Biasanya asbes dipakai sebagai penyekat listrik untuk tegangan rendah.
Dalam pemakaian, asbes dipintal menjadi semacam benang kasar. 5al ini dilakukan
untuk mendapatkan kekuatan mekanis yang lebih baik. /engingat keistime$aan asbes, yaitumempunyai sifat tahan panas, maka asbes banyak digunakan dalam peralatan listrik untuk
keperluan rumah tangga, misalnya setrika listrik, kmpr listrik dan alat – alat pemanas
listrik.
Untuk penyekat panas, elemen – elemen pemanas dibalut dengan benang asbes,
misalnya untuk mesin – mesin las dan pemanggang !ven". +sbes juga dipergunakan pada
mesin – mesin listrik yang bekerja dengan beban berat dan tidak teratur, karena disitu akan
timbul panas yang tinggi, misalnya pada mtr – mtr tram listrik, derek dan kmpresr.
9ilitan – lilitan mtr tersebut dibalut bukan dengan penyekat lain, tetapi dengan
asbes. Untuk memperingati daya sekat listriknya, asbes dicelup dalam vernis, sirlak atau bahan penyekat lainnya hal tersebut juga memperkuat daya mekanis dan menjadikannya lebih
tahan air. Selain dibuat benag, asbes dibuat lempeng – lempeng tipis yang disebut kertas
asbes. Serat – serat asbes dipres dengan dilapisi kertas ditambah dengan bahan perekat,
dipakai sebagai pembungkus elemen – elemen pemanas listrik. Semen asbes dibuat dari
bahan semen prtland sebagai pengikat dan asbes sebagai pengisi, dipres dalam keadaan
dingin dan dibuat dalam bentuk papan, lempeng, tabung?pipa dan untuk panel distribusi.
+sbes banyak sekali dijual sebagai barang jadi. Pada bentuk lempeng untuk penyekat
mungkin dapat terjadi bunga api, misalnya pada kntak – kntak penghubung. Bentuk
tabung?pipa dipakai untuk selngsng yang menghendaki penyekatan.
e. Mika
/ika merupakan islasi mineral !bahan tambang". 6ahanan listrik dan kekuatan
mekanisnya tinggi, tahan panas dan tahan dari pengaruh uap air, sangat ringan, elastis,
$arnanya bening !transparan" dan licin mengkilat, bentuknya berlapis – lapis. Pada suhu
tinggi !diatas batas suhu kerja" mika akan mengeluarkan air yang merupakan bagian dari
susunannya. 2ebeningannya berkurang atau menjadi kusam. Dalam keadaan demikian mika
telah kehilangan kekuatan mekanisnya, mudah retak – retak sehingga daya sekatnya
berkurang. Pada suhu &3(' @1 hingga &='' @1 susunn kristal mika berubah sama sekali dan
mulai meleleh.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
7/36
/ika digunakan sebagai islasi pada mesin – mesin besar dengan tegangan kerja
yang tinggi, misalnya generatt turb, generatr hidr pada pembangkit, mtr – mtr
araksi. Disitu mika dipakai untuk menyekat kmulatr antara lamel – lamel dan sebagai
dielektrik kndensatr. /ika juga dapat digunakan untuk kaca penjenguk pada tungku –
tungku !untuk melihat dalam dari tungku". Selain daripada itu maka banyak dipakai dalam
industri alat – alat rumah tangga, untuk menyekat elemen – elemen pemanas dan alat
pemasak !kmpr listrik", setrika listrik, pemanggang rti dan lain sebagainya.
/ika adalah mineral dengan kristal mnklin, yaitu kristal yang sumbu – sumbu
ruangnya !C, y, *" sama panjang, dua sudut antara sumbu – sumbu sama yaitu )'@. 6erdapat
beberapa macam mika, diantaranya mika yang umum dijumpai adalah muscvit dengan
rumus kimia 2 34.=+l34=.>Si43.3534 dan flgfit dengan rumus kimia !2 34.>/g4. =+l34=.
>Si43.3534". Unsur dari mika jenis lain mungkin besi, natrium atau kalsium. Sifat islasi dan
mekanis muskvit lebih baik dibanding flgfit. Permitivitas mika adalah A sehingga &'.
Sifat – sifat pengislasian mika searah panjangnya adalah semakin rendah dibanding dengan
kearah melintangnya. %esistivitas vlumenya paling rendah adalah &') hm8cm, sedangkantan naik hingga ',&. /uskpit mempunyai ketahanan abrasi yang lebih tinggi dibandingkan
dengan plgfit. Sifat ini penting untuk menentukan pilihan bahan islasi bagian – bagian
yang bergerak, misalnya kmutatr.
Suhu sampai terjadi penguapan !dehidrasi" pada muskvit adalah (''@ hingga >''@
1, sedangkan untuk flugfit adalah ;''@ hingga )''@ 1. Untuk itu maka flugfit banyak
digunakan pada peralatan rumah tangga, misalnya penyekat pemanggang, setrika dan
sebagainya. enis – jenis plgfit yang banyak mengandung air !hydrated8flgpite" adalah
agak lunak dan kemampuan islasinya lebih rendah. lgpit jenis ini mulai menunjukkan
gejala kerusakan pada suhu &('@ hingga 3('@ 1.
/aka biasanya diperleh secara alami bersama – sama dengan mineral lainnya
seperti kuarsa. Sering juga ditemukan sebagai jalur sepanjang 3cm hingga beberapa meeter
pada pegmatit. Pegmatit merupakan sumber bahan yang murah untuk pembuatan muskvit
kmersial. Setelah diadakan penambangan, mika mentah ditingkatkan kualitasnya, diptng
dan dibersihkan dari bahan ikutan lainnya. Selanjutnya dibentuk menjadi lembaran –
lembaran yang sesuai dengan standar masing – masing negara penghasil, misalnya empat
persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebarnya & : & hingga & : = dengan luas
tertentu yang umumnya diba$ah & m3. 2etebalan standar adalah ','& hingga ','= mm.
2andungan besi ksida atau mineral lainnya didalam mika disebut spt. 2andungan
menyebabkan berkurangnya kemampuan islasi mika.
Bahan flureflgpit sintesis adalah bahan cadangan yang digunakan untuk
menggantikan bahan mika alami. Bahan ini didapat dengan melelehkan jenis mika khusus
didalam tanur tinggi pada suhu tinggi sehingga mika menjadi lumer dan kemudian
dikristalisasi.
f. Mikanit
/ika diperleh dari tambang dengan jumlah besar dengan ukuran atau dimensi yang
tidak teratur sementara alat – alat listrik ukurannya tertentu dan bervariasi. Untuk keperluanitu dibuat mikanit, yaitu mika yang dibuat sesuai dengan yang dikehendaki. Seringkali pada
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
8/36
salah satu sisi mikanit dilapisi dengan kertas atau kain dengan tujuan untuk mendapatkan
kekuatan mekanis yang lebih tinggi atau untuk menjaga agar tidak terjadi keretakan ketika
mika dibengkkkan.
6ujuan melapis – lapis mika dan kadang – kadang dengan tambahan lapisan kain,
kertas atau pita ialah memperleh tebal yang diinginkan sehingga mempertinggi daya sekatlistrik dan menambah kekuatan mekanis, terutama agar tidak retak jika digulung atau dilipat
!dengan lapisan mika".
Beberapa cnth mikanit dibahas diba$ah ini :
Mikanit K-m+tat-r
/ikanit kmutatr mengandung bahan pengikat maksimum AE, masa jenisnya 3,A
hingga 3,> gr?cm= , digunakan untuk bahan islasi antara lamel – lamel pada kmutatr mesin
arus searah. 2arena pada $aktu pengerjaannya digunakan tekanan tinggi dan mengandung
sedikit resin, maka bahan ini tahan arus $alaupun mendapatkan tekanan yang tinggi dan suhu
kerja &;'@ 1. tulah sebabnya mikanit ini tepat untuk penyekat lamel – lamel kmutatr.
2ntraksi mekanit pada suhu 3'@ 1 tidak lebih dari )E dengan tekanan hingga >'' kg?cm3.
Mikanit Lemengan
9empeng mekanit muskvit atau flagpit atau dari paduan keduanya dengan bahan
pengikat sirlak atau gliptal. Perbandingan mika dengan campurannya pada pita mika adalah
sekitar A : & . dalam hal ini lempengan diperlukan untuk islasi yang tidak memerlukan
bengkkan !misal untuk pembuatan cincin". Baik mekanit kmutatr maupun mekanit
lempengan terglng mekanit keras.
Mikanit etakan
/ikanit ini dibuat berbagai bentuk sesuai dengan keperluan. 1ara pembentukkannya
adalah dengan memanasinya dan kemudian mencetaknya sebelum didinginkan.
Penggunaannya antara lain sebagai pengislasi antara prs dengan kmutatr dan antara
prs dengan inti rtr. /ikanit cetakan dipabrikasi dengan ketebalan ',& hinga ',( mm
dengan bahan pengikat sirlak atau gliptal dengan kmpsisi bahan pengikat ; hingga 3(E
dan sisanya adalah mika.
Kertas Mika
2ertas mika termasuk jenis mikanit cetakan, dibuat dari muskvit atau flgpit dengan
bahan pengikat sirlak atau resin sintesis, dipabrikasi dengan bentuk gulungan sebesar ',A m
dengan tebal ',&( hingga ',= mm, salah satu sisinya dilapisi dengan kertas setebal ','(
hingga ','> mm. Penggunaannya adalah untuk membuat islasi yang keras pada belitan
jangkar mesin tegangan tinggi.
Mikanit (!eksibe!
/ikanit fleksibel diprduksi dalam bentuk lemmpengan dengan ketebalan ',&(
hingga ','> mm, terbuat dari muskpit atau flgpit yang dilapisi dengan minyak vernis
bitumen atau dilspisi minyak vernis gliptal. /ikanit fleksibel jenis lain adalah yang kedua
sisinya dilapisi kertas dengan ketebalan ',3 hingga ',( mm. /ikanit fleksibel yang tanpa
pelapis kertas mengandung kmpsisi mika sebanyak FA hingga )'E sedangkan yang
dilapisi kertas mengandung mika sekitar ='E. Pada suhu kamar, mikanit fleksibel dapat
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
9/36
dibengkkkan tanpa pemanasan. Penggunaannya antara lain sebagai pengislasi yang
fleksibel, pengislasi alur pada mesin listrik.
Pita Mika
Biasanya tebalnya antara ',& sampai ',&; mm dan dalam bentuk gulungan dengan
lebar sedikitnya A' cm. Gulungan tersebut kemudian diptng – ptng menjadi pita dengan
lebar &3 sampai =( cm.
Pita mika dibuat dari muskvit atau flgpit, dilapisi vernis. Hernis yang digunakan
ber$arna muda !bening" dan tua !hitam". #ang $arna muda lebih tahan panas dan khusus
dipakai untuk lilitan rtrpada generatr turb sehingga sering dinamakan pita mika rtr.
2adang – kadang ada pula pita mika yang dilapisi dengan sutera atau kain kaca.
+da pula salah satu jenis mika yang disebut samika. Samika dibuat dengan
memanaskan serat mika hingga suhu ;'' @1, kemudian merendamnya didalam larutan sda
dan dimurnikan dengan asam chlrida atau asam sulfat encer. Selanjutnya mika yang sudah
mengembang, bersama – sama dengan airnya, diangkat dan dijadikan bubur yang diberi
beberapa macam pengikat !bahan rganik" untuk kemudian dijadikan kertas mika tebal dan
kemudian dipabrikasi dengan mesin pembuat kertas mika. Bahan pengikat maupun
pelapisnya hendaknya sesuai dengan kelas mika !kelas 1 dan 5", kecuali kalau akan
digunakan pada suhu diba$ah suhu kerja mika. Bahan pengikat yang sering digunakan
adalah senya$a amnium fsfat atau kaca. 5asilnya disebut kertas slyudinit atau kertas
samika. Dalam banyak hal bahan ini dapat menggantikan fungsi dari mikanit, kertas mika dan
pita mika.
Bahan islasi mika sintetis perlu dipikirkan karena tingginya biaya pembuatan dan
banyaknya limbah yang dihasilkan dalam pembuatan mikanit.
PENGERTIAN BAHAN KONDUKTOR (BAHAN PENGHANTAR)
Rika Kariana Muzakir 4:44 AM
https://plus.google.com/103650114094616686269http://www.kuabadikan.com/2015/09/pengertian-bahan-konduktor-bahan.htmlhttp://www.kuabadikan.com/2015/09/pengertian-bahan-konduktor-bahan.htmlhttps://plus.google.com/103650114094616686269
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
10/36
A. Pengertian Bahan Penghantar ( Konduktor )
Bahan konduktor merupakan penghantar listrik yang baik . Bahan ini mempunyai
daya hantar listrik(le!tri!al "ondu!ti#ity) yang besar dan tahanan listrik(le!tri!al
resistan!e) yang ke!il. Bahan penghantar listrik ber$ungsi untuk mengalirkan arus
listrik. Perhatikan $ungsi kabel % kumparan& lilitan yang ada pada alat listrik yang
anda 'umpai . uga pada saluran transmisi&distribusi. alam teknik listrik % bahan
penghantar yang sering di 'umpai adalah tembaga dan alumunium .
B. Bahan*bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan*
persyaratan sebagai berikut.
+. Kondukti,tasnya !ukup baik.
-. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) !ukup tinggi.
. Koe,sien muai pan'angnya ke!il.
4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) !ukup besar
Bahan*bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor% antara lain:
a. /ogam biasa% seperti: tembaga% aluminium% besi% dan sebagainya.
b. /ogam !ampuran (alloy)% yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang
diberi
!ampuran dalam 'umlah tertentu dari logam 'enis lain% yang gunanya untuk
menaikkan kekuatan mekanisnya.
!. /ogam paduan (!omposite)% yaitu dua 'enis logam atau lebih yang dipadukan
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
11/36
dengan !ara
kompresi% peleburan (smelting) atau pengelasan (0elding).
". Klasi,kasi konduktor menurut konstuksinya :
+. Ka0at padat (solid 0ire) berpenampang bulat.
-. Ka0at berlilit (standart 0ire) terdiri 1 sampai dengan 2+ ka0at padat yang dililit
men'adi satu% biasanya berlapis dan konsentris.
. ka0at berongga (hollo0 !ondu!tor) adalah ka0at berongga yang dibuat untuk
mendapatkan garis tengah luar yang besar.
. Karakteristik konduktor
Ada - (dua) 'enis karakteristik konduktor % yaitu :
+. Karakteristik mekanik% yang menun'ukkan keadaan ,sik dari konduktor yang
menyatakan kekuatan tarik dari pada konduktor (dari 3P/ 4+*5:+65+% untuk
konduktor 17 mm berselubung AAA"*3 pada suhu sekitar 7 o"% maka kemampuan
maksimal dari konduktor untuk menghantar arus adalah -18 A).
-. Karakteristik listrik% yang menun'ukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus
listrik yang mele0atinya (dari 3P/ 4+*+7 : +66+% untuk konduktor 17 mm-
berselubung AAA"*3 pada suhu sekitar 7 o"% maka kemampuan maksimum dari
konduktor untuk menghantar arus adalah -18 A).
. Kriteria Bahan Konduktor
Kondukti#itas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur 9 unsur pemadu%
impurity atau ketidaksempurnaan dalam kristal logam% yang ketiganya banyak
berperan dalam proses pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. nsur 9 unsur
pemandu selain mempengaruhi kondukti#itas listrik% akan mempengaruhi si$at 9 si$at
mekanika dan ,sika lainnya. /ogam murni memiliki kondukti#itas listrik yang lebih
baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan tetapi kekuatan mekanis
logam murni adalah rendah.
Penghantar tenaga listrik% selain mensyaratkan kondukti#itas yang tinggi 'uga
membutuhkan si$at mekanis dan ,sika tertentu yang disesuaikan dengan
penggunaan penghantar itu sendiri.3elain masalah teknis% penggunaan logam sebagai penghantar ternyata 'uga sangat
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
12/36
ditentukan oleh nilai ekonomis logam tersebut dimasyarakat. 3ehingga suatu
kompromi antara nilai teknis dan ekonomi logam yang akan digunakan mutlak
diperhatikan. ilai kompromi termurahlah yang akan menentukan logam mana yang
akan digunakan. Pada saat ini% logam ;embaga dan Aluminium adalah logam yang
terpilih diantara 'enis logam penghantar lainnya yang memenuhi nilai kompromi
teknis ekonomis termurah.
ari 'enis9'enis logam penghantar pada tabel +. diatas% tembaga merupakan
penghantar yang paling lama digunakan dalam bidang kelistrikan. Pada tahun +6+%
oleh
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
13/36
e. Kondisi permukaan ka0at harus bebas dari !a!at% dan lain*lain.
?. 3i$at*3i$at Bahan Konduktor :
Bahan*bahan listrik mempunyai si$at*si$at penting %seperti :
a. aya hantar listrik
b. Koe,sian suhu tahanan
!. aya hantar panas
d. Kekuatan tegangan tarik % dan
e. ;imbulnya daya eletro*motoris termo
Bahan penghantar yang paling banyak dipakai adalah tembaga % karena tembaga
merupakan bahan penghantar yang paling baik setelah perak dan harganya pun
murah karena banyak terdapat dimana*mana . Akhir*akhir ini banyak digunakan
alumunium dan ba'a sebagai penghantar 0alaupun tahanan 'enisnya !ukup besar %
hal ini dengan pertimbangan sangat berlimpah dan harganya men'adi lebih murah .
!) aya @antar Panas
aya hantar panas menun'ukkan 'umlah panas yang melalui lapisan bahan tiap
satuan 0aktu. iperhitungkan dalam satuan Kkal&'am 7". ;erutama diperhitungkan
dalam pemakaian mesin listrik beserta perlengkapanya. Pada umumnya logam
mempunyai daya hantar panas yang tinggi sedangkan bahan*bahan bukan logam
rendah.
d) aya ;egangan ;arik
3i$at mekanis bahan sangat penting% terutama untuk hantaran diatas tanah. leh
sebab itu% bahan yang dipakai untuk keperluan tersebut harus diketahui kekuatanya.
;erutama menyangkut penggunaan dalam pendistribusian tegangan tinggi.
Penghantar listrik dapat berbentuk padat % !air % atau gas . yang berbentuk padat
umumnya logam % elektrolit dan logam !air (air raksa) merupakan penghantar !air %
dan udara yang diionisasikan dan gas*gas mulia (neon) %kripton %dsb) sebagai
penghantar bentuk gas .
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
14/36
e) ;imbulnya daya lektro*motoris ;ermo
3i$at ini sangat penting sekali terhadap dua titik kontak yang terbuat dari dua bahan
logam yang berlainan 'enis% karena dalam suatu rangkaian% arus akan menimbulkan
daya elektro*motoris termo tersendiri bila ter'adi perubahan temperatur suhu.
aya elektro*motoris termo dapat ter'adi lebih tinggi% sehingga dalam pengaturan
arus dan tegangan dapat menyimpang meskipun sangat ke!il. Besarnya perbedaan
tegangan yang dibangkitkan tergantung pada si$at*si$at kedua bahan yang
digunakan dan sebanding dengan perbedaan temperaturnya. aya elektro*motoris
yang dibangkitkan oleh perbedaan temperatur disebut dengan daya elektro*motoris
termo.
. Ma!am*ma!am Bahan Konduktor
?ungsi penghantar pada teknik lisrik adalah untuk menyalurkan energi listrik adalah
untuk menyalurkan energi listrik dari satu titik ke titik lain . Penghantar yang lazim
digunakan antara lain :
;embaga dan Alumunium. Beberapa bahan penghantar yang masih ada dan
rele#asinya %antara lain :
a. Alumunium
b. ;embaga
!. Ba'a
d. Col$ram
e. Molibdenum
$. Platina
g. Air raksa
h. Bahan*bahan resisti#itas tinggi
i. ;imah hitam
Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan 'enis yang ke!il. Pada
umumnya logam bersi$at kondukti$. mas% perak% tembaga% alumunium% zink%
besi berturut*turut memiliki tahanan 'enis semakin besar. adi sebagai
penghantar emas adalah sangat baik% tetapi karena sangat mahal harganya%
maka se!ara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan
(id.0ikipedia.org).
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
15/36
Bahan penghantar dalam penyaluran listrik yang berupa zat padat% !air %atau gas
yang memiliki banyak ele!tron adalah konduktor yang baik % termasuk logam
yang berupa emas perak %tembaga% aluminium% zink% bisa di gunakan sebagai
konduktor atau penyalur listrik % yang bisa di di kategorikan sebagai sebagai
bahan penyalur listrik yang baik.
2. Pengertian Isolator
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
16/36
•
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
17/36
2. Bahan Isolator Cair
Bahan isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisi pada
beberapa peralatan listrik, seperti trafo, circuit breaker,
rheostat dll. Dalam hal ini isolasi cair berfungsi sebagai
pengisolasi dan sekaligus sebagai pendingin. Sehingga persyaratan yang harus dipenuhi adalah tegangan tembus dan
daya hantar panas yang tinggi. Bahan isolasi cair yang paling
banyak digunakan adalah minyak trafo.
Minyak trafo adalah adalah minyak mineral yang diperoleh
dengan pemurnian minyak mentah. Selain berasal dan minyak
mineral, minyak trafo juga dapat berasal dan bahan organic,
misalnya minyak trafo piranol dan silicon.
3. Bahan Isolator Padat
Bahan isolator yang termasuk zat padat pada keadaan normal
berbentuk padat tapi ada juga yang cair, namun selalu
digunakan dalam bentuk padatnya. Hal ini disebabkan oleh
adanya campuran zat kimia tertentu atau karena perubahan
temperatur. Bahan isolator semacam mi banyak digunakan
untuk isolator kumparan seperti pada kumparan motor,
generator, trafo dll.
Bahan isolator padat dapat dikelompokkan sebagai berikut
!. Bahan Berserat "#ebrous$
%ontohnya adalah kayu, kertas, te&til dan asbes.
'euntungan penggunaan bahan ini adalah
+. Mudah dibentuk dan diproses
-. Murah harganya
. Me!hani!al strength agak kuat
4. Reliable dan mudah didapat
3edangkan kerugiannya adalah :
a. Bersi$at hygroskopis
b. le!tri! strength agak rendah
-. Resin
a. atural Resin yaitu tanaman&tumbuhan terpentin% damar& gondorukem
b. 3intesis Resin yaitu hasil reaksi kimia beberapa bahan
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
18/36
;erdapat dua ma!am resin :
+) ;hermo 3etting :
* ibentuk dengan pemanasan atau tekanan
* 3i$at kimia berubah setelah dipanasi dan kemudian keras kembali
* Bila telah men'adi keras maka tidak dapat dilunakkan kembali dan bila dipanasi
terus bahan akan rusak
* Penggunaan untuk kepala telepon% rumah radio% ;F%s0it!h boG dll
* Iang termasuk tipe adalah epoGi% melan*iine% polister% sili!on resin dll
-) ;hermo Plasti!
* 3i$at*si$at pemanasan tidak akan berubah setelah pemanasan
* apat dipanaskan berulang*ulang tanpa merusak struktur kimianya
* /ebih elastis dan tidak rapuh
* Iang termasuk tipe mi adalah polyetilen% !ellulose% PF"
. Keluarga mineral
Iaitu bahan isolator yang diperoleh dan tambang yang diolah dan dibentukmenurut kebutuhan seperti : mi!a% manner% sabak dan aspal.
Penggunaan:
+. ntuk isolasi pada mesin*mesin listrik tegangan tinggi (segment komutator)
-. ntuk isolasi heating lemen
. ntuk bahan diele!tri! pada isolator
4. Keluarga Karet
Karet alam mepunyai si$at :
+. sangat elastis
-. tahan terhadap !ua!a
. diele!tri! strength rata*rata baik
4. dapat di!ampur dengan belerang dan men'adikannya tahan terhadap
temperatur
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
19/36
3.10 Karakteristik Bahan Isolator
alam istilah elektronika%
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
20/36
listrik harus dibatasi seke!il*ke!ilnya (tidak melampui batas yang telah
ditentukan oleh peraturan yang berlaku).
Sifat Mekanis
Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat% makadipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. engan
demikian% dapat dibatasi hal*hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan
pemakaiannya. Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan% maka kita harus
menggunakan bahan dari kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap
tarikan daripada bahan kertas.
Sifat Termis
Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet%
berpengaruh terhadap kekuatan bahan penyekat. emikian panas yang berasal
dari luar (alam sekitar). alam hal ini% kalau panas yang ditimbulkan !ukup
tinggi% maka penyekat yang digunakan harus tepat. Adanya panas 'uga harus
dipertimbangkan% agar tidak merusak bahan penyekat yang digunakan.
Sifat Kimia
Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan
perubahan susunan kimia bahan. emikian 'uga
pengaruh adanya kelembaban udara% basah yang ada di sekitar bahan penyekat.
ika kelembaban tidak dapat dihindari% haruslah dipilih bahan penyekat yang
tahan terhadap air. emikian 'uga adanya zat*zat lain dapat merusak struktur
kimia bahan. Mengingat adanya berma!am*ma!am asal% si$at dan !iri bahan
penyekat% maka untuk memudahkan kita dalam memilih untuk aplikasi dalam
kelistrikan% kita akan membagi bahan penyekat berdasar kelompoknya.
Pembagian kelompok bahan penyekat adalah sebagai berikut :
− Bahan tambang (batu pualam% asbes% mika% dan sebagainya)
− Bahan berserat (benang% kain% kertas% prespon% kayu% dan sebagainya)
− elas dan keramik
− Plastik
− Karet% bakelit% ebonit% dan sebagainya
− Bahan yang dipadatkan.
Penyekat bentuk !air yang penting dan banyak digunakan adalah minyak
trans$ormator dan ma!am*ma!am hasil minyak bumi. 3edang penyekat bentuk
gas adalah nitrogen dan karbondioksida ("-). Penggunaan bahan isolator selain
sebagai bahan penyekat adalah sebagai bahan tahanan (resistor). Bahan
tahanan yang umumnya dipakai merupakan paduan& !ampuran logam*logam
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
21/36
terdiri dari dua atau lebih unsur bahan !ampuran. Pemakaian bahan tahanan
dalam kelistrikan% antara lain :
* ntuk pembuatan kotak tahanan standart dan shunt
* ntuk tahanan dan rheostats
* ntuk unsur pemanas% kompor listrik dan sebagainya.
3esuai dengan penggunaanya bahan tahanan haruslah memiliki tahanan 'enisyang tinggi% koe,sien temperatur yang tinggi% dan memiliki daya elektro*motoristermo yang ke!il. Pada penggunaan yang membutuhkan daya tahan panastinggi% bahan tahanan harus dipilih yang memiliki titik !air yang tinggi% selain itubahan tahanan. pada keadaan panas yang tinggi tidak mudak dioksidir sehinggamen'adi berkarat.
Diposkan oleh Dolly Sitompul di 19!"
BAB 1
Latar Belakang
Di dalam sistem tanaga listrik bahan listrik merupakan salah satu elemen yang harus dipenuhi
karena bahan listrik itulah yang akan menentukan kualitas penyaluran energi listrik itu sendiri,
karena tanpa ada bahan yang menyalurkan daya tentunya tidak akan pernah ada aliran listrik
yang sesuai dengan kebutuhan penyaluran. Ada beberapa bahan listrik yang sering kita dengar
atau yang sangat popular di kalangan orang orang yang menggeluti dunia listrik , yaitu
konduktor, semikonduktor, dan isolator. Satu lagi yang dikenal dengan super konduktor ,
namun masih dalam penelitian intensif para ahli . Ketiga bahan tadi secara integratif dalam
sistem kelistrikan dimanfaatkan secara optimal.
Penghantar atau penyalur dalam bahan listrik adalah zat yang dapat menghantarkan arus
listrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebut
konduktor. (id.wikipedia.org Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan !enis yang
kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. "mas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi
berturut#turut memiliki tahanan !enis semakin besar. $adi sebagai penghantar emas adalah
sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan
alumunium paling banyak digunakan (id.wikipedia.org.%ang termasuk bahan#bahan penghantar adalah bahan yang memiliki banyak elektron bebas
pada kulit terluar orbit. "lektron bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan tersebut.
$ika suatu bahan listrik memiliki banyak elektron bebas pada orbit#orbit elektron, bahan ini
memiliki sifat sebagai penghantar listrik (yantekbansel.wordpress.com
&ahan penghantar dalam penyaluran listrik yang berupa zat padat, cair ,atau gas yang memiliki
banyak electron adalah konduktor yang baik , termasuk logam yang berupa emas perak
,tembaga, aluminium, zink, bisa di gunakan sebagai konduktor atau penyalur listrik , yang bisa
di di kategorikan sebagai sebagai bahan penyalur listrik yang baik.
&ahan bahan listrik yang di gunakan sebagai pengantar atau penyalur listrik yang berupa zatpadat,cair, atau gas dapat di kelompokkan sebagai berikut'
https://plus.google.com/114583020714589776984https://plus.google.com/114583020714589776984http://dollysitompul.blogspot.co.id/2014/05/pengertian-bentuk-fungsi-karakteristik.htmlhttp://dollysitompul.blogspot.co.id/2014/05/pengertian-bentuk-fungsi-karakteristik.htmlhttp://dollysitompul.blogspot.co.id/2014/05/pengertian-bentuk-fungsi-karakteristik.htmlhttps://plus.google.com/114583020714589776984http://dollysitompul.blogspot.co.id/2014/05/pengertian-bentuk-fungsi-karakteristik.html
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
22/36
. &ahan penghantar ( Konduktor
). &ahan setengah penghantar (semi konduktor
*. &ahan penyekat (isolator
+. &ahan super konduktor
. &ahan magnetis
-. &ahan nuklir
. &ahan khusus
BAB 11
Materi
Konduktor, isolator, semi konduktor dan bahan lainnya mempunya sifat sifat tersendiri , dan
!enis sifat sifat tersebut sebagai berikut'
A. Konduktor
Konduktor dalam rekayasa elektronik adalah zat yang dapat melakukan arus listrik, baik dalam
bentuk padat, cair atau gas. Karena itu konduktif, itu disebut konduktor
(www.dosenpendidikan.com. &ahan konduktor merupakan penghantar listrik yang baik .
&ahan ini mempunyai daya hantar listrik ("lectrical /onducti0ity yang besar dan tahanan listrik
("lectrical resistance yang kecil. &ahan penghantar listrik berfungsi untuk mengalirkan arus
listrik. Saat melakukan penyaluran arus listrik yang perlu di perhatikan adalah fungsi kabel ,
kumparan1 lilitan yang ada pada alat listrik yang anda !umpai . $uga pada saluran
transmisi1distribusi. Dalam teknik listrik , bahan penghantar yang sering di !umpai adalah
tembaga dan alumunium .
Sifat sifat bahan konduktor
Dalam bahan konduktor mempunyai sifat sifat penting seperti'
a Daya hantar listrik
Arus yang mengalir dalam suatu penghantar selalu mengalami hambatan dari penghantar itu
sendiri. &esar hambatan tersebut tergantung dari bahannya. &esar hambatan tiap meternya
dengan luas penampang mm) pada temperatur)22/ dinamakan hambatan !enis. &esarnya
hambatan !enis suatu bahan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan '
34 5l1A
dimana '
3 ' 6ambatan dalam penghantar, satuanya ohm (7
5 ' hambatan !enis bahan, dalam satuan ohm.mm)1m
l ' pan!ang penghantar, satuannya meter (m
A ' luas penampang kawat penghantar, satuanya mm)
b. Koefesien suhu tahanan
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
23/36
8elah kita ketahui bahwa dalam suatu bahan akan mengalami perubahan 0olume bila ter!adi
perubahan temperatur. &ahan akan memuai !ika temperatur suhu naik dan akan menyusut !ika
temperatur suhu turun.
&ahan penghantar yang paling banyak dipakai adalah tembaga , karena tembaga merupakan
bahan penghantar yang paling baik setelah perak dan harganya pun murah karena banyak
terdapat dimana#mana . Akhir#akhir ini banyak digunakan alumunium dan ba!a sebagai
penghantar walaupun tahanan !enisnya cukup besar , hal ini dengan pertimbangan sangat
berlimpah dan harganya men!adi lebih murah
c. Daya hantar panas
Daya hantar panas menun!ukkan !umlah panas yang melalui lapisan bahan tiap satuan waktu.
Diperhitungkan dalam satuan Kkal1!am 2/. 8erutama diperhitungkan dalam pemakaian mesin
listrik beserta perlengkapanya. Pada umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang
tinggi sedangkan bahan#bahan bukan logam rendah.
d. Kekuatan tegangan tarik dan
Sifat mekanis bahan sangat penting, terutama untuk hantaran diatas tanah. 9leh sebab itu,
bahan yang dipakai untuk keperluan tersebut harus diketahui kekuatanya. 8erutama
menyangkut penggunaan dalam pendistribusian tegangan tinggi. Penghantar listrik dapat
berbentuk padat , cair , atau gas . yang berbentuk padat umumnya logam , elektrolit dan logam
cair (air raksa merupakan penghantar cair , dan udara yang diionisasikan dan gas#gas mulia
(neon ,kripton ,dsb sebagai penghantar bentuk gas .
e. 8imbulnya daya electro motoris termo
Sifat ini sangat penting sekali terhadap dua titik kontak yang terbuat dari dua bahan logam
yang berlainan !enis, karena dalam suatu rangkaian, arus akan menimbulkan daya elektro#
motoris termo tersendiri bila ter!adi perubahan temperatur suhu.
Daya elektro#motoris termo dapat ter!adi lebih tinggi, sehingga dalam pengaturan arus dan
tegangan dapat menyimpang meskipun sangat kecil. &esarnya perbedaan tegangan yang
dibangkitkan tergantung pada sifat#sifat kedua bahan yang digunakan dan sebanding dengan
perbedaan temperaturnya. Daya elektro#motoris yang dibangkitkan oleh perbedaan
temperatur disebut dengan daya elektro#motoris termo.
). :acam macam bahan konduktor
;ungsi penghantar pada teknik lisrik adalah untuk menyalurkan energi listrik dari satu titik ke
titik lain Penghantar yang lazim digunakan antara lain' 8embaga dan Alumunium. &eberapa
bahan penghantar yang masih ada dan rele0asinya ,antara lain '
a. Alumunium
b. 8embaga
c. &a!a
d.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
24/36
g. Air raksa
h. ahan#bahan resisti0itas tinggi
i. 8imah hitam
*. Kriteria bahan konduktor
Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan kondukti0itas yang tinggi !uga membutuhkan
sifat mekanis dan fisika tertentu yang disesuaikan dengan penggunaan penghantar itu sendiri.
Selain masalah teknis, penggunaan logam sebagai penghantar ternyata !uga sangat ditentukan
oleh nilai ekonomis logam tersebut dimasyarakat. Sehingga suatu kompromi antara nilai teknis
dan ekonomi logam yang akan digunakan mutlak diperhatikan. =ilai kompromi termurahlah
yang akan menentukan logam mana yang akan digunakan. Pada saat ini, logam 8embaga dan
Aluminium adalah logam yang terpilih diantara !enis logam penghantar lainnya yang
memenuhi nilai kompromi teknis ekonomis termurah.
kriteria mutu lainnya yang !uga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian dari sifat > sifat
atau kondisi berikut ini, yaitu'
a. Komposisi kimia.
b. Sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength dan regangan tarik (elongation.
c. Sifat bending
d. Diameter dan 0ariasi yang dii!inkan.
e. Kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain#lain.
+. Karakteristik Konduktor
Ada ) (dua !enis karakteristik konduktor , yaitu '
a. Karakteristik mekanik, yang menun!ukkan keadaan fisik dari konduktor yang menyatakan
kekuatan tarik dari pada konduktor (dari SP?= +#@'@, untuk konduktor 2 mm berselubung
AAA/#S pada suhu sekitar *2 o/, maka kemampuan maksimal dari konduktor untuk
menghantar arus adalah ) A.
b. Karakteristik listrik, yang menun!ukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus listrik
yang melewatinya (dari SP?= +#2 ' , untuk konduktor 2 mm) berselubung AAA/#S pada
suhu sekitar *2 o/, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus
adalah ) A. (www.academia.edu
. Klasifikasi Konduktor :enurut Konstruksinya
a. Kawat padat (solid wire berpenampang bulat.
b. Kawat berlilit (standart wire terdiri sampai dengan - kawat padat yang dililit men!adi
satu, biasanya berlapis dan konsentris.
c. kawat berongga (hollow conductor adalah kawat berongga yang dibuat untuk mendapatkangaris tengah luar yang besar.( www.academia.edu
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
25/36
-. Persyaratan Persyaratan &ahan Konduktor
a. Konduktifitasnya cukup baik.
b. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik cukup tinggi.
c. Koefisien muai pan!angnya kecil.
d. :odulus kenyalnya (modulus elastisitas cukup besar.
B. Semi Kon!ktor
Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan kondukti0itas listrik yang berada di antara
insulator (isolator dan konduktor. Semikonduktor disebut !uga sebagai bahan setengah
penghantar listrik. Suatu semikonduktor bersifat sebagai insulator !ika tidak diberi arus listrik
dengan cara dan besaran arus tertentu, namun pada temperatur, arus tertentu, tatacara
tertentu dan persyaratan ker!a semikonduktor berfungsi sebagai konduktor, misal sebagai
penguat arus, penguat tegangan dan penguat daya. Bntuk menggunakan suatu semikonduktor
supaya bisa berfungsi harus tahu spesifikasi dan karakter semikonduktor itu, !ika tidak
memenuhi syarat operasinya maka akan tidak berfungsi dan rusak. &ahan semikonduktor yang
sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide. (id.wikipedia.com
Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor
dan sebuah C/ (integrated circuit. Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini
memang bukan konduktor murni. &ahan#bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut
sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa,
sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. 8ahun 2- ,pickard merancang suatu diode
detector dari Kristal slikon yang disebut dengan nama /ats wishker, dimana alat yang di
buatnya ini terdiri atas suatu kawat yang disambungkan dengan Kristal silicon
(elektroloss.blogspot. Alat inilah yang dikenal sebagai dioada semikonduktor yang
pertama.dalam bidang industri penemuan komponen semikonduktor mengakibatkan banyak
perubahan dalam kehidupan manusiaE terutama dilihat mamfaatnya dalam membantu
kelancaran proses industri, diantaranya'
a. Dipergunakannya komponen pasif seperti hambatan, kapasitor, Cnductor, dan
transformator sebagai kelengkapan dalam menyusun suatu rangkaian elektronik.
b. Dibuatnya alat elektronik radio A:, radio ;:, penguat suara hi#fi, 8F warna, pemancar ;:
c. Penggunaan alat elektronik untuk mengatur dan men!alankan mesin#mesin industry,dengan
ditemukannyaE diode tegangan tinggi, diode daya tinggi
Semikonduktor telah memberikan pengaruh besar dan men!adi bagian yang tak terpisahkan
dalam peradaban manusia saat ini. Kita bisa menemukan semikonduktor pada !antung chip
mikroprosesor hingga pada transistor. =yaris semua peralatan elektronik bergantung
sepenuhnya pada keberadaan semikonduktor.
. Susunan Atom Semikonduktor
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
26/36
&ahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si, Germanium (Ge dan
Gallium Arsenida (GaAs. Germanium dahulu adalah bahan satu#satunya yang dikenal untuk
membuat komponen semikonduktor. =amun belakangan, silikon men!adi popular setelah
ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua
yang ada di bumi setelah oksigen (9). Pasir, kaca dan batu#batuan lain adalah bahan alam
yang banyak mengandung unsur silikon. Dapatkah anda menghitung !umlah pasir di
pantai.Struktur atom kristal silikon, satu inti atom (nucleus masing#masing memiliki + elektron
0alensi. Ckatan inti atom yang stabil adalah !ika dikelilingi oleh @ elektron, sehingga + buah
elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan ko0alen dengan ion#ion atom tetangganya.
Pada suhu yang sangat rendah (2oK, struktur atom silikon di0isualisasikan seperti pada
gambar berikut.
Ckatan ko0alen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti atom ke inti atom
yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada
elektron yang dapat berpindah untuk menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa
ikatan ko0alen yang lepas karena energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari
ikatannya. =amun hanya beberapa !umlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak
memungkinkan untuk men!adi konduktor yang baik.
). $enis $enis Semikonduktor
Ada dua !enis semikonduktor, yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik.
a. Semikonduktor Cntrinsik
Semi konduktor intrinsik adalah semikonduktor yang belum mengalami penyisipan oleh atom
akseptor atau atom donor. Pada suhu tinggi elektron 0alensi dapat berpindah menu!u pita
konduksi, dengan menciptakan hole pada pita 0alensi. Pengahantar listrik pada semikonduktor
adalah elektron dan hole.
( elektroloss.blogspot.co.id1
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
27/36
b. Semikonduktor "kstrinsik
Semikondutor ekstrinsik merupakan semikonduktor yang memperoleh pengotoran atau
penyuntikan (doping oleh atom asing.
*. Karaktersitik &ahan Semikonduktor
a. Semikonduktor elemental
Semikonduktor elemental terdiri atas unsur > unsur pada sistem periodik golongan CF A seperti
silikon (Si, Germanium (Ge dan Karbon (/. Karbon semikonduktor ditemukan dalam bentuk
kristal intan. Semikonduktor intan memiliki kondukti0itas panas yang tinggi sehingga dapat
digunakan dengan efektif untuk mengurangi efek panas pada pembuatan semikonduktor laser.
b. Semikonduktor Gabungan
Semikonduktor gabungan (kompon terdiri atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur
periodik golongan CC& dan CCCA (0alensi ) dan * dengan non logam pada golongan FA dan FCA
(0alensi dan - sehingga membentuk ikatan yang stabil (0alensi @. Semikonduktor gabungan
CCC dan F misalnya GaAs dan CnP, sedangakan gabungan CC dan FC misalnya /d8e dan HnS.
+. Penggunaan &ahan Semikonduktor
Semikonduktor merupakan terobosan dalam teknologi bahan listrik yang memungkinkan
pembuatan komponen elektronik dalam wu!ud mikro, sehingga peralatan elektronik dapat
dibuat dalam ukuran yang lebih kecil. &eberapa komponen elektronik yang menggunakan
bahan semikonduktor yaitu'
a. Dioda
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
28/36
Dioda merupakan peranti semikonduktor yang dasar. Diode memiliki banyak tipe dan tiap tipe
memiliki fungsi dan karakteristik masing#masing. Kata Diode berasal dari Di (Dua 9de
("lektrode, !adi Diode adalah komponen yang memiliki dua terminal atau dua electrode yang
berfungsi sebagai penghantar arus listrik dalam satu arah. Dengan kata lain diode beker!a
sebagai Konduktor bila beda potensial listrik yang diberikan dalam arah tertentu (&ias ;orward
tetapi diode akan bertindak sebagai Csolator bila beda potensial listrik diberikan dalam arah
yang berlawanan (&ias 3e0erse 8ipe dasar dari diode adalah diode sambungan P=.
b. 8ransistor
8ransistor adalah komponen elektronik yang dibuat dari materi semikonduktor yang dapat
mengatur tegangan dan arus yang mengalir melewatinya dan dapat berfungsi sebagai saklar
elektronik dan gerbang elektronik.
c. C/ (Cntegrated /ircuit
Cntegrated /ircuit merupakan komponen elektronik yang terdiri atas beberapa terminal
transistor yang tergabung membentuk gerbang. :asing > masing gerbang dapat dioperasikan
sehingga membentuk logika tertentu yang dapat mengendalikan pengoperasian suatu
perangkat elektronik. Gabungan dari beberapa buah C/ dan komponen lain dapat diproduksi
dengan menggunakan bahan semikonduktor dalam bentuk chip. /hip multifungsi ini kemudian
dikenal sebagai mikroprosesor yang berkembang hingga sekarang.
. Doping dan Persiapan bahan semikonduktor
a. Doping semikonduktor
Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya
dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah se!umlah kecil
ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini disebut dopan. Doping se!umlah besar ke semikonduktor
dapat meningkatkan kondukti0itasnya dengan faktor lebih besar dari satu milyar. Dalam sirkuit
terpadu modern, misalnya, polycrystalline silicon didop#berat seringkali digunakan sebagai
pengganti logam.
b. Persiapan bahan semikonduktor
Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan handal diperlukan untuk
produksi massa. 8ingkat kemurnian kimia yang diperlukan sangat tinggi karena adanya
ketidaksempurnaan, bahkan dalam proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada
properti dari material. Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi !uga diperlukan, karena
kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi, kembaran, dan retak tumpukan
mengganggu properti semikondukti0itas dari material. 3etakan kristal merupakan penyebab
utama rusaknya perangkat semikonduktor. Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai
kesempurnaan yang diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan
dasar kristal dengan diameter antara empat hingga dua belas inci (*22 mm yangditumbuhkan sebagai silinder kemudian diiris men!adi wafer.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
29/36
Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan struktur kristal untuk
membuat perangkat semikonduktor, metode khusus telah dikembangkan untuk memproduksi
bahan semikonduktor awal. Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk
pertumbuhan kristal menggunakan proses /zochralski. ?angkah tambahan yang dapat
digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian dikenal sebagai perbaikan zona. Dalam
perbaikan zona, sebagian dari kristal padat dicairkan. Cmpuritas cenderung berkonsentrasi di
daerah yang dicairkan, sedangkan material yang diinginkan mengkristal kembali sehingga
menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan lebih sedikit kesalahan.
Dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang melibatkan hetero!unction antara bahan#
bahan semikonduktor yang berbeda, konstanta kisi, yaitu pan!ang dari struktur kristal yang
berulang, penting untuk menentukan kompatibilitas antar bahan.
(www.academia.edu
". Isolator
&ahan penyekat (isolator digunakan untuk memisahkan bagian#bagian yang bertegangan.
Bntuk itu pemakaian bahan penyekat perlu mempertimbangkan sifat kelistrikanya. Di samping
itu !uga perlu mempertimbangkan sifat termal, sifat mekanis, dan sifat kimia. Sifat kelistrikan
mencakup resisti0itas, permiti0itas, dan kerugian dielektrik. Penyekat membutuhkan bahan
yang mempunyai resisti0itas yang besar agar arus yang bocor sekecil mungkin. %ang perlu
diperhatikan di sini adalah bahwa bahan isolasi yang higroskopis hendaknya dipertimbangkan
penggunaannya pada tempat#tempat yang lembab karena resisti0itasnya akan turun.
3esisti0itas !uga akan turun !ika tegangan yang diberikan naik.
Csolator '
. mempunyai sifat dapat mengisolir arus listrik,
). memiliki tahanan listrik (resistansi yang besar sekali.
*. susunan atomnya sedemikian rupa sehingga elektron0alensinya sulit berpindah
ke pita konduksi, karena celah energinya (energy gap besar sekali.
+. $ika ter!adi perpindahan elektron dari pita 0alensi ke pita konduksi, dengan
perkataan lain ter!adi tegangan tembus (breakdown 0oltage.
&ahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan !umlah
elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. "lektro#elektronya sulit untuk bergerak
atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun telah terkena dorongan dari luar. &ahan
isolator sering digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik. Pennyekat listrik terutama
dimaksudkan agar listrik tidak dapat mengalir !ika pada bahan penyekat tersebut diberi
tegangan listrik. Bntuk dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan !enis bahan yang
sesuai. Selain syarat tersebut !uga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk
memenuhi pemakaianya. Antara lain'
. Sifat Kelistrikan isolator
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
30/36
&ahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditu!ukan untuk
mencegah ter!adinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial
atau untuk mencegah loncatan listrik ketanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecil#
kecilnya (tidak melampui batas yang telah ditentukan oleh peraturan yang berlaku.
). Sifat :ekanis isolator
:engingat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur
bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi hal#hal penyebab kerusakan dikarenakan
kesalahan pemakaiannya. :isal diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus
menggunakan bahan dari kain daripada kertas. &ahan kain lebih kuat terhadap tarikan
daripada bahan kertas.
*. Sifat 8ermis isolator
Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet, berpengaruh
terhadap kekuatan bahan penyekat. Demikian panas yang berasal dari luar (alam sekitar.
Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan
harus tepat. Adanya panas !uga harus dipertimbangkan, agar tidak merusak bahan penyekat
yang digunakan.
+. Sifat Kimia isolator
Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan
susunan bahan kimia . Demikian !uga pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di
sekitar bahan penyekat. $ika kelembaban tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat
yang tahan terhadap air. Demikian !uga adanya zat#zat lain dapat merusak struktur kimia
bahan. :engingat adanya bermacam#macam asal, sifat dan ciri bahan penyekat, maka untuk
memudahkan kita dalam memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan, kita akan membagi bahan
penyekat berdasar kelompoknya. Pembagian kelompok bahan penyekat adalah sebagai
berikut'
a. &ahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya
b. &ahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya
c. Gelas dan keramik
d. Plastic
e. Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
f. &ahan yang dipadatkan.
Penyekat bentuk cair yang penting dan banyak digunakan adalah minyak transformator dan
macam#macam hasil minyak bumi. Sedang penyekat bentuk gas adalah nitrogen dan
karbondioksida (/9). Penggunaan bahan isolator selain sebagai bahan penyekat adalah
sebagai bahan tahanan (resistor. &ahan tahanan yang umumnya dipakai merupakan paduan1
campuran logam#logam terdiri dari dua atau lebih unsur bahan campuran. Pemakaian bahan
tahanan dalam kelistrikan, antara lain'
a. Bntuk pembuatan kotak tahanan standart dan shunt
b. Bntuk tahanan dan rheostatsc. Bntuk unsur pemanas, kompor listrik dan sebagainya.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
31/36
Sesuai dengan penggunaanya bahan tahanan haruslah memiliki tahanan !enis yang tinggi,
koefisien temperatur yang tinggi, dan memiliki daya elektro#motoris termo yang kecil. Pada
penggunaan yang membutuhkan daya tahan panas tinggi, bahan tahanan harus dipilih yang
memiliki titik cair yang tinggi, selain itu bahan tahanan. pada keadaan panas yang tinggi tidak
mudah dioksidir sehingga men!adi berkarat.
D. Superkonduktor
Superkondukti0ias adalah sebuah fenomena yang ter!adi dalam beberapa material pada suhu
rendah, dicirikan dengan ketiadaan hambatan listrik dan IdampinI dari medan magnetik
interior (efek :eissner. Superkondukti0itas adalah sebuah fenomena mekanika#kuantum yang
berbeda dari kondukti0itas sempurna.
Dalam superkonduktor kon0ensional, superkondukti0itas disebabkan oleh sebuah gaya tarik
antara elektron konduksi tertentu yang meningkat dari pertukaran phonon, yang menyebabkan
elektron konduksi memperlihatkan fase superfluid terdiri dari pasangan elektron yang
berhubungan. Ada !uga sebuah kelas material, dikenal sebagai superkonduktor tidak
kon0ensional, yang memperlihatkan superkondukti0itas tetapi yang ciri fisiknya berlawanan
dengan teori superkonduktor kon0ensional. Apa yang disebut superkonduktor suhu#tinggi
superkonduk pada suhu yang !auh lebih tinggi dari yang dimungkinkan menurut teori
kon0ensional (meskipun masih !auh di bawah suhu ruangan. Sekarang ini tidak ada teori
lengkap tentang superkondukti0itas suhu#tinggi.
Superkondukti0itas ter!adi di berbagai macam material, termasuk unsur sederhana seperti
timah dan aluminum, beberapa logam alloy, beberapa semikonduktor di#dop#berat, dan
beberapa IcompoundI keramik berisi bidang atom tembaga dan oksigen. Kelas compound yang
terkahir, dikenal sebagai kuprat, adalah superkonduktor suhu#tinggi.
Superkondukti0itas tidak ter!adi dalam logam mulia seperti emas dan perak, atau di banyak
logam ferromagnetik, meskipun ada beberapa material menampilkan baik superkondukti0itas
dan ferromagnetisme telah ditemukan tahun#tahun belakangan ini.
(
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
32/36
$ika ada dua buah elektron yang melewati kisi, elektron kedua akan mendekati elektron
pertama karena gaya tarik dari inti atom#atom kisi lebih besar. Gaya ini melebihi gaya tolak#
menolak antar electron sehingga kedua elektron bergerak berpasangan. Pasangan ini disebut
/ooper Pairs. "fek ini dapat di!elaskan dengan istilah Phonons. Ketika elektron pertama pada
/ooper Pairs melewati inti atom kisi. "lektron yang mendekati inti atom kisi akan bergetar dan
memancarkan Phonon. Sedangkan elektron lainnya menyerap Phonon. Pertukaran Phonon ini
mengakibatkan gaya 8arik menarik antar elektron. Pasangan elektron ini akan melalu kisi tanpa
gangguan dengan kata lain tanpa hambatan.
). Sifat kemagnetan seperkonduktor
Sifat lain dari superkonduktor yaitu bersifat diamagnetisme sempurna. $ika sebuah
superkonduktor ditempatkan pada medan magnet, maka tidak akan ada medan magnet dalam
superkonduktor. 6al ini ter!adi karena superkonduktor menghasilkan medan magnet dalam
bahan yang berlawanan arah dengan medan magnet luar yang diberikan. "fek yang sama dapat
diamati !ika medan magnet diberikan pada bahan dalam suhu normal kemudian didinginkan
sampai men!adi superkonduktor. Pada suhu kritis, medan magnet akan ditolak. "fek ini
dinamakan "fek :eissner.
*. Sifat Juantum superkonduktor
8eori dasar uantum untuk superkonduktor dirumuskan melalui tulisan &ardeen, /ooper dan
Schriefer pada tahun . 8eori dinamakan teori &/S. ;ungsi gelombang &/S menyusun
pasangan partikel dan. Cni adalah bentuk lain dari pasangan partikel yang mungkin dengan
8eori &/S. 8eori &/S men!elaskan bahwa '
a. Cnteraksi tarik menarik antara elektron dapat menyebabkan keadaan dasar terpisah dengan
keadaan tereksitasi oleh energi gap.
b. Cnteraksi antara elektron, elektron dan kisi menyebabkan adanya energi gap yang diamati.
:ekanisme interaksi yang tidak langsung ini ter!adi ketika satu elektron berinteraksi dengan
kisi dan merusaknya. "lektron kedua memanfaatkan keuntungan dari deformasi kisi. Kedua
elektron ini beronteraksi melalui deformasi kisi. (academica.edu
+. 8ipe tipe superkonduktor
&erdasarkan interaksi dengan medan magnetnya, maka superkonduktor dapat dibagi men!adi
dua tipe yaitu Superkonduktor 8ipe C dan Superkonduktor 8ipe CC
a. Superkonduktor tipe C
Superkonduktor tipe C menurut teori &/S (&ardeen, /ooper, dan Schrieffer di!elaskan dengan
menggunakan pasangan elektron (yang seringdisebut pasangan /ooper. Pasangan elektron
bergerak sepan!ang terowongan penarik yang dibentuk ion#ion logam yang bermuatan positif .
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
33/36
Akibat dari adanya pembentukan pasangan dan tarikan ini arus listrik akan bergerak dengan
merata dan superkondukti0itas akan ter!adi. Superkonduktor yang berkelakuan seperti ini
disebut superkonduktor !enis pertama yang secara fisik ditandai dengan efek :eissner, yakni
ge!ala penolakan medan magnet luar (asalkan kuat medannya tidak terlalu tinggi oleh
superkonduktor. &ila kuat medannya melebihi batas kritis, ge!ala superkondukti0itasnya akan
menghilang. :aka pada superkonduktor tipe C akan terus menerus menolak medan magnet
yang diberikan hingga mencapai medan magnet kritis. Kemudian dengan tiba#tiba bahan akan
berubah kembali ke keadaan normal.
b. Superkonduktor tipe CC
Superkonduktor tipe CC ini tidak dapat di!elaskan dengan teori &/S karena apabila
superkonduktor !enis CC ini di!elaskan dengan teori &/S, efek :eissner nya tidak ter!adi.
Abrisoko0 berhasil memformulasikan teori baru untuk men!elaskan superkonduktor !enis CC ini.
Ca mendasarkan teorinya pada kerapatan pasangan elektron yang dinyatakan dalam
parameter keteraturan fungsi gelombang. Abrisoko0 dapat menun!ukkan bahwa parameter
tersebut dapat mendeskripsikan pusaran (0ortices dan bagaimana medan magnet dapat
memenetrasi bahan sepan!ang terowongan dalam pusaran#pusaran ini. ?ebih lan!ut ia pun
dengan secara mendetail dapat memprediksikan !umlah pusaran yang tumbuh seiring
meningkatnya medan magnet. 8eori ini merupakan terobosan dan masih digunakan dalam
pengembangan dan analisis superkonduktor dan magnet
Superkonduktor tipe CC akan menolak medan magnet yang diberikan. =amun perubahan sifat
kemagnetan tidak tiba#tiba tetapi secara bertahap. Pada suhu kritis, maka bahan akan kembali
ke keadaan semula. Superkonduktor 8ipe CC memiliki suhu kritis yang lebih tinggi dari
superkonduktor tipe C.
". &ahan :agnetis
:agnet atau magnit adalah suatu obyek yang mempunyai suatu medan magnet. Kata magnet
(magnit berasal dari bahasa %unani magnLtis lLthos yang berarti batu :agnesian. :agnesia
adalah nama sebuah wilayah di %unani pada masa lalu yang kini bernama :anisa (sekarang
berada di wilayah 8urki di mana terkandung batu magnet yang ditemukan se!ak zaman dulu di
wilayah tersebut. Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu
medan magnet. :ateri tersebut bisa dalam berwu!ud magnet tetap atau magnet tidak tetap.
:agnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan.
:agnet selalu memiliki dua kutub yaitu' kutub utara (north1 = dan kutub selatan (south1 S.
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
34/36
. Sifat kutub
Semua magnet memperlihatkan ciri#ciri tertentu. :agnet memiliki dua tempat yang gaya
magnetnya paling kuat. Daerah ini disebut kutub magnet. Ada ) kutub magnet, yaitu kutub
utara (B dan kutub selatan (S. Seringkali kita men!umpai magnet yang bertuliskan = dan S. =
merupakan kutub utara magnet itu (singkatan dari north yang berarti utara sedangkan S kutub
selatannya (singkatan dari south yang berarti selatan.
:agnet dapat berada dalam berbagai bentuk dan ukuran. &entuk yang paling sederhana
berupa batang lurus. &entuk lain yang sering kita !umpai misalnya bentuk tapal kuda (ladam
dan !arum. Pada bentuk#bentuk ini, kutub magnetnya berada pada u!ung#u!ung magnet itu.
Gambar / memperlihatkan berbagai bentuk magnet yang sering kita !umpai.
$ika dua buah magnet saling didekatkan, magnet pertama akan menger!akan gaya pada magnet
kedua, dan magnet kedua menger!akan gaya kepada magnet pertama. Gaya magnet, seperti
halnya gaya listrik, berupa tarikan dan tolakan. $ika dua kutub utara didekatkan, maka
keduanya tolak#menolak. Dua kutub selatan !uga saling menolak. =amun, !ika kutub selatan
didekatkan pada kutub utara, maka kedua kutub ini akan tarik#menarik. Sehingga kita dapat
membuat aturan untuk kutub magnet' kutub senama tolak#menolak, dan kutub tak senama
tarik#menarik.
b. 8heory magnet
8eori lain tentang sifat magnet adalah teori
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
35/36
syarat agar suatu bahan dapat dipergunakan sebagai bahan bakar nuklir adalah bahan yang
dapat mengadakan fisi (pembelahan atom. Dalam reaktor nuklir digunakan bahan bakar
uranium )*, plutonium#)*, uranium#)**.
&A& CCC
K"SC:PB?A=
Adapun bahan listrik yang sering kita dengar atau yang sangat popular di kalangan orang orang
yang menggeluti dunia listrik atau electro, yaitu konduktor. Semikonduktor, isolator dan
superkonduktor. Konduktor dalam rekayasa elektronik adalah zat yang dapat melakukan arus
listrik, baik dalam bentuk padat, cair atau gas. Karena itu konduktif, itu disebut konduktor,
Dalam bahan konduktor mempunyai sifat sifat penting seperti, daya hantar panas, koipisien
suhu, kekuatan tegangan 8arik dan 8imbulnya daya electro motoris termo, adapun bahan
bahan yang di gunakan dalam konduktor meliputi Alumunium, 8embaga, &a!a, wolfram,
molibdenium, platina dan air raksa. Kriteria bahan konduktor meliputi ' Komposisi kimia. Sifat
tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength , tegangan tarik (elongation dan Sifat bending,
konduktor memiliki dua karakteristik, yaitu Karakteristik mekanik yang menun!ukkan keadaan
fisik dari konduktor dan yang ke dua Karakteristik listrik, yang menun!ukkan kemampuan dari
konduktor. Adapun klasifikasi konduktor menurut konstruksinya meliputi Kawat padat (solid
wire berpenampang bulat, Kawat berlilit (standart wire terdiri sampai dengan - kawat
padat yang dililit men!adi satu, kawat berongga (hollow conductor adalah kawat berongga
yang dibuat untuk mendapatkan garis tengah luar yang besar. Adapun Persyaratan Persyaratan
&ahan Konduktor meliputi. Konduktifitasnya cukup baik, Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik
cukup tinggi.Koefisien pan!angnya kecil. Dan :odulus kenyalnya (modulus elastisitas cukup
besar. Di dalam bahan listrik istilah Semikonduktor merupakan elemen yang tidak akan
terpisahkan, Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan kondukti0itas listrik yang berada di
antara insulator (isolator dan konduktor. Adapun susunan &ahan semikonduktor yang banyak
dikenal contohnya adalah Silicon (Si, Germanium (Ge dan Gallium Arsenida (GaAs.
Germanium. Ada dua !enis semi konduktor yang pertama, Semi konduktor intrinsik adalah
semikonduktor yang belum mengalami penyisipan oleh atom akseptor atau atom donor, dan
yang ke dua Semikondutor ekstrinsik merupakan semikonduktor yang memperoleh pengotoran
atau penyuntikan (doping oleh atom asing. Adapun karakteristik semikonduktor meliputi semi
konduktor elemental dan semikonduktor gabungan. Penggunaan bahan semikonduktor
meliputi, diode atau peranti semikonduktor dasar, 8ransistor atau komponen elektronik yang
dibuat dari materi semikonduktor, dan Cntegrated /ircuit yang merupakan komponen
elektronik yang terdiri atas beberapa terminal transistor yang tergabung membentuk gerbang.
Dalam bahan listrik isolator tidak akan terpisahkan dari sitem tenaga listrik atau elektrik, &ahan
penyekat (isolator digunakan untuk memisahkan bagian#bagian yang bertegangan,
mempunyai sifat dapat mengisolir arus listrik, memiliki tahanan listrik (resistansi yang besar.
&ahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, yang disebabkan oleh !umlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti yang kuat. Adapun isolator mempunyai sifat
-
8/17/2019 TUGAS BAHAN ELEKTRIK
36/36
kelistrikan, sifat mekanis, sifat termis dan sifat kimia, pembagian bahan isolator meliputi,
&ahan tambang, &ahan berserat, Gelas dan keramik, Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya. Dan
begitu !uga dengan bahan Superkonduktor. &ahan superkonduktor atau Superkondukti0ias
adalah sebuah fenomena yang ter!adi dalam beberapa material pada suhu rendah, dicirikan
dengan ketiadaan hambatan listrik dan IdampinI dari medan magnetik interior (efek :eissner.
superkonduktor memiliki sifat kelistrikan, sifat kemagnetan dan sifat Juantum, adapun tipe
tipe dari superkonduktor yaitu Superkonduktor tipe C yang menurut teori &/S (&ardeen,
/ooper, dan Schrieffer di!elaskan dengan menggunakan pasangan elektron (yang
seringdisebut pasangan /ooper, dan superkonduktor tipe CC.