Sifat Material II 5 Sifat Listrik Dielektrik

7/25/2019 Sifat Material II 5 Sifat Listrik Dielektrik

1/19

Selamat Datang

Dalam KuliahTerbuka Ini

1


2/19

Kuliah terbuka kali ini berjudul

Mengenal Sifat MaterialII

2


3/19

Disajikan oleh

Sudaryatno Sudirhammelalui

www.darpubli.om

3
http://www.darpublic.com/http://www.darpublic.com/


4/19

Sesi 5

Sifat ListrikDielektrik


5/19

Dielektrik

Dielektrik digunakan pada kapasitordan sebagai bahan isolasi

Permitivitas relatif didefinisikan sebagai rasio permitivitas dielektrik ()

dengan permitivitas ruang hampa (0)

Jika suatu dielektrik yang memiliki permitivitas relatif r disisipkan antara dua

pelat kapasitor yang memiliki luasA dan jarak antara kedua pelat adalahd,

maka kapasitansi yang semula

berubah menjadi

dielektrik meningkatkan kapasitansi sebesar r kali

Ini merupakan

karakteristik dielektrik

0

r

00

d

AC =

rr C

d

A

d

AC

00 ===


6/19

Diagram fasor kapasitor

im

reIRp

ICItot

VC

Desipasi daya (menjadi panas)

tan faktor desipasi

(loss tangent)

rtan: faktor kerugian

(loss factor)

Ini juga karakteristik dielektrik

tanCCRpCP IVIV ==

tan2

tan

2

0

00

r

r

Cf

CP

V

VV

=

=


7/19

Kekuatan Dielektrik gradien tegangan maksimum yang masih dapatditahan oleh dielektrik sebelum terjadi tembus listrik

Ini juga merupakan karakteristik dielektrik

!ilai kekuatan dielektrik se"ara eksperimen sangat tergantung dari ukuran

spesimen, elektroda, serta prosedur per"obaan

#embus listrik dia$ali oleh hdirnya sejumlah elektron di pita konduksi%

&lektron ini mendapat per"epatan oleh adanya medan listrik yang tinggi

sehingga memperoleh energi kinetik yang tinggi% 'ebagian energi ini

ditransfer ke elektron valensi sehingga elektron valensi naik ke pita

konduksi% Jika jumlah elektron ini "ukup banyak maka akan terjadi avalans

elektron di pita konduksi% rus meningkat dengan "epat sehingga terjadi

peleburan lokal, terbakar, atau penguapan%&lektron a$al bisa hadir oleh beberapa sebab dis"harge antara elektroda

tegangan tinggi dengan permukaan dielektrik yang terkontaminasi, poripori

berisi gas dalam dielektrik, pengotoran oleh atom asing%


8/19

Jarak elektroda *m+ -0.

#egangantembus*k/+

100

0

200

300

400

500

600

0 0.51 1.03 1.55 2,13 2,54

udara 1 atm

udara 400 psi SF6100 psi

SF61 atm

Porseain

!in"ak #rafo

$ig% &a'uum


9/19

Polarisasi pada Dielektrik

#anpa dielektrik

E0

d

0

d

E

dipole listrik momen adalah

'elisih ini timbul karena terjadi Polarisasi

Dengan dielektrik

Polarisasiadaa% total dipole momen listrik per satuan volume

muatan jarak

0

0

0

000/

====

dd

A

Q

d

CQ

d

VE

qre =p

rr dd

AQ

d

CQ

d

VE

00

/====

( )10000

== rr EEE P=


10/19

olekul di dalam dielektrik mengalami pengaruh medan listrik yang lebih

besar dari medan listrik yang diberikan dari luar% edan listrik yang dialami

oleh molekul ini disebut medan lokal

E

Induksi momen dipole oleh

medan lokal Elokadalah

polarisabilitas

jumlah molekul per satuan volume

Polarisasi

lokmol E=p

lokEN =P

( )10

== rlok EEN P ( ) E

EN lokr

0

1

=


11/19

1 ma"am polarisasi

a% polarisasi elektronik

tak ada medan

ada medan

E

Polarisasi ini teramati pada semua

dielektrik

Polarisasi terjadi karena pergeseran a$anelektron pada tiap atom terhadap intinya%


12/19

b% polarisasi ionik

tak ada medan ada medanE

Polarisasi terjadi karena pergeseran

ionion yang berdekatan yang

berla$anan muatan

ekanisme polarisasi ini hanya

ditemui pada material ionik


13/19

"% polarisasi orientasi

tak ada medan

ada medan

E

(

(

(

(

(

(

(

(

(

(

(

(

(

(

(

Polarisasi ini terjadi pada material padat

dan "air yang memiliki molekul asimetris

yang momen dipole permanennya dapat

diarahkan oleh medan listrik%


14/19

d% polarisasi muatan ruang

tak ada medanada medan

E

Pada polarisasi ini terjadi pengumpulan

muatan di perbatasan dielektrik%


15/19

r#ergantung pada frekuensi dan temperatur

Permitivitas 2elatif r

Dalam medan bolakbaik, polarisasi total P, polarisabilitas total , dan

r tergantung dari kemudahan dipole untuk mengikuti medan yang

selalu berubah arah tersebut%

Dalam proses mengikuti arah medan tersebut, $aktu yang dibutuhkanoleh dipole untuk men"apai orientasi keseimbangan disebut waktu

relaksasi.

Kebalikan dari $aktu relaksasi disebut frekuensi relaksasi%

Jika frekuensi dari medan yang diberikan melebihi frekuensi relaksasi,

dipole tidak "ukup "epat untuk mengikutinya, dan proses orientasi

berhenti%

Karena frekuensi relaksasi dari empat ma"am proses polarisasi

berbedabeda, maka kontribusi dari masingmasing proses pada

polarisasi keseluruhan dapat diamati%


16/19

frekuensi istrik frekuensi optik

frekuensipoer audio radio infra

mera%

'a%a"a

tampak

a*sor*si+

oss fa'tor

muatan ruang

orientasi

ionik

eektronik

P

r

muatan ruang

orientasi

ionikeektronik


17/19

r

o

5102 'ps

104 'ps

-102 'ps

5

10

15

20

0

0 100 200 300 400

sii'a gass


18/19

Kehilangan &nergi

Diagram fasor kapasitor

im

reIRp

IC

Itot

VC

tan: faktor desipasi (loss tangent)

Desipasi daya (menjadi panas)

rtan: faktor kerugian

(loss factor)

tanCCRpCP IVIV ==

tan2

tan

2

0

00

r

r

Cf

CP

V

VV

=

=


19/19

Kuliah #erbuka

engenal 'ifat aterial II'esi3

'udaryatno 'udirham

19

Sifat Material II 5 Sifat Listrik Dielektrik

Documents