SIFAT-SIFAT DIELEKTRIK
diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Pengantar Fisika Zat Padat
Oleh :
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JEMBER 2012
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam teknik tegangan tinggi, fungsi yang paling utama dari suatu bahan isolasi adalah untuk mengisolasi konduktor yang membawa tegangan terhadap yang lainnya sama baiknya terhadap tanah. Dan sebagai tambahannya, harus sering melakukan fungsi mekanis dan harus mampu menahan penekanan termal dan kimia. Serta juga memiliki daya tahan yang lama atau usia daya tahannya di bawah jenisjenis penekanan yang bervariasi yang dihadapi dalam praktek sebagai pertimbangan penentuan aplikasi ekonomis. Bahan dielektrik padat digunakan pada hampir seluruh rangkaian listrik dan peralatan listrik untuk mengisolir bagian-bagian pembawa arus dari bagian lainnya. Bahan dielektrik padat yang baik harus mempunyai rugi-rugi dielektrikum yang rendah, kekuatan mekanis yang tinggi, bebas dari kemungkinan pembentukan gas dan debu, dan tahan terhadap perubahan temperatur dan pengaruh kimia. Isolasi padat mempunyai kekuatan tegangan tembus yang tinggi dibandingkan dengan isolasi cair dan gas. Studi yang paling penting dalam teknik isolasi adalah studi tegangan tembus dari dielektrikum padat. Jika terjadi tembus, maka isolasi padat akan rusak secara permanen sedangkan pada isolasi gas akan kembali ke sifatnya semula dan pada isolasi cair sebagian akan kembali ke sifatnya semula dan sebagian lainnya tidak. Oleh karena itu, makalah ini disusun untuk mengulas tentang sifat-sifat dielektrik.
1.2 Rumusan Masalah 1. Apa pengertian dielektrik? 2. Apa saja jenis-jenis dielektrik? 3. Bagaimana rangakaian ekivalen dielektrik? 4. Apa saja karakteristik dielektrik? 5. Apa saja penggunaan dielektrik?
1.3 Tujuan 1. Mengetahui pengertin dielektrik. 2. Mengetahui jenis-jenis dielektrik. 3. Mengetahui rangkaian ekivalen dielektrik. 4. Mengetahui karakteristik dielektrik. 5. Mengetahui penggunaan dielektrik.
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Dielektrik Dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada. Bahan dielektrik dapat berwujud padat, cair dan gas.Tidak seperti konduktor, pada bahan dielektrik tidak terdapat elektron-elektron konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik. Medan listrik tidak akan menghasilkan pergerakan muatan dalam bahan dielektrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik itu merupakan isolator yang baik. Dalam bahan dielektrik, semua elektron-elektron terikat dengan kuat pada intinya sehingga terbentuk suatu struktur regangan (lattices) benda padat, atau dalam hal cairan atau gas, bagian-bagian positif dan negatifnya terikat bersama-sama sehingga tiap aliran massa tidak merupakan perpindahan dari muatan. Karena itu, jika suatu dielektrik diberi muatan listrik, muatan ini akan tinggal terlokalisir di daerah di mana muatan tadi ditempatkan. Masing-masing jenis dielektrik memiliki fungsi dan fungsi yang paling penting dari suatu isolasi adalah: 1. Untuk mengisolasi antara penghantar dengan pengahantar yang lain. Misalnya antara konduktor fasa dengan konduktor fasa, atau konduktor fasa dengan tanah. 2. Menahan gaya mekanis akibat adanya arus pada konduktor yang diisolasi. 3. Mampu menahan tekanan yang diakibatkan panas dan reaksi kimia. Agar dielektrik mampu menjalanakan tugasnya dengan baik maka dielektrik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut: 1. Mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi, agar dimensi sistem isolasi menjadi kecil dan pengunaan bahan dielektrik semakin sedikit, sehingga harganya semakin murah. 2. Rugi-rugi dielektrik yang rendah, agar suhu bahan isolasi tidak melebihi batas yang ditentukan.
3. Memiliki kekuatan kerak tinggi, agar tidak terjadi erosi karena tekanan elektrik permukaan. 4. Memiliki konstanta dielektrik yang tepat dan cocok, sehingga membuat arus pemuatan tidak melebihi yang diijinkan. 5. Kemampuan menahan panas tinggi (daya tahan panas). 6. Kerentanan terhadap perubahan bentuk pada keadaan panas. 7. Konduktivitas panas yang tinggi. 8. Koefisien muai panas yang rendah. 9. Tidak mudah terbakar. 10. Tahan terhadap busur api. 11. daya serap air yang rendah. Tetapi dalam prakteknya tidak ada dielektrik yang mampu memenuhi semua syarat-syarat diatas. Sehingga diperlukan kompromi tentang sifat-sifat apa saja yang lebih diutamakan. 2.2 Jenis-jenis Dielektrik Dielektik ada tiga jenis, yaitu padat (solid), cair (liquid) dan udara (gas). Setiap bahan dielektrik memiliki kekuatan dielektrik tertentu, yaitu tekanan elektrik tertinggi yang dapat ditahannya dimana dielektrik tersebut tidak berubah sifat menjadi konduktif (tembus listrik). Berikut ini dalam tabel 2.1 akan diberikan beberapa contoh dari bahan-bahan dielektrik :
Bahan Natural rubber Silicon rubber Karet Polysar kryflex dan styrene butadine rubber
KD (kV/cm) 100-390 90-390 0,02-0,1 0,006-0,02
Konstanta dielektrik 2,9-6,6 2,6-3,4
80-380
0,02-0,09
3,8-6,2
Butyl rubber dan polysar butyl rubber Keramik PVC Fluoro Carbon Plastic P.T.F.E P.C.T.F.E P.V.F2 Nylon 6/6 Nylon Nylon 6 Nylon 6/10 Mika dan turunannya Muscovite phlogopite Transformator Dielektrik Minyak Kabel Kapasitor Askarels Silikon Low density Polyethylen Med-Density High Density Irradiated Alumina Forsterite 1600 800-1200 300 200 210 104-512 154 176-204 190 10.000 7000 150 300 200 200-250 300-400 170-280 200-280 180-240 720-1000 5x10-4 3-4x10-4 0,015-0,02
