0_Pendahuluan
Ilmu Bahan Pendahuluan
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Mata Kuliah : Ilmu Bahan Listrik SKS : 2 SKS Tujuan mata kuliah : Mengetahui dan memahami karakteristik dari material/bahan agar mampu memilih serta menggunakan bahan-bahan tersebut pada setiap pekerjaan dengan tepat dan benar khususnya untuk rekayasa kelistrikan.
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Garis besar mata kuliah(1) : - Sumber bahan - Bahan logam - Bahan organik - Bahan sintetis - Bahan isolator
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Garis besar mata kuliah(2) : - Bahan konduktor - Bahan semikonduktor - Bahan magnet - Bahan superkonduktor - Serat optik
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Daftar Pustaka : • • •
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
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Aturan Penilaian No. 1. 2. 3. 4.
Komponen Penilaian Tugas Quiz Ujian Tengah Semester Ujian Akhir Semester Total
Persentase 20% 20% 30% 30% 100%
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Range Nilai No.
Nilai
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
A > 85 81 < A- < 85 76 < B+ < 80 71 < B < 75 66 < B- < 70 61 < C+ < 65 51 < C < 60 45 < D < 50 E < 45
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Quiz dilakukan 2 kali : 1. Sebelum UTS 2. Sebelum UAS
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan No.
Tanggal
Materi Kuliah
1.
28-02-13
Pendahuluan, Aturan Penilaian, Kontrak Kuliah, Garis Besar Perkuliahan
2.
07-03-13
Sumber bahan
3.
14-03-13
Bahan logam
4.
21-03-13
Bahan organik, Quiz
5.
28-03-13
Bahan sintetis
6.
04-04-13
Bahan isolator 1
7.
11-04-13
Bahan isolator 2
8.
18-04-13
Ujian Tengah Semester (sesuai jadwal fakultas)
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan No.
Tanggal
Materi Kuliah
9.
25-04-13
Bahan konduktor
10.
02-05-13
Bahan semikonduktor
11.
09-05-13
Bahan magnet 1
12.
15-05-13
Bahan magnet 2, Quiz
13.
22-05-13
Bahan superkonduktor1
14.
29-05-13
Bahan superkonduktor2
15.
06-06-13
Serat Optik
16.
13-06-13
Ujian Akhir Semester (sesuai jadwal fakultas)
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Tanggal-tanggal penting : (perkiraan) UTS : 08 – 13 April 2013 Minggu tenang : 03 – 09 Juni 2013 UAS : 10 – 22 Juni 2013
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Ada hal-hal yang perlu ditambahkan ?
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan 1. Waktu Kuliah 08:00-09:40 batas terlambat : 15 menit 2. Bahan kuliah, kunci jawaban tugas, quiz, UTS dan UAS akan diunggah di blog http://sutanfirdaus.staff.unri.ac.id/ 3. dll
0_Pendahuluan
Rencana Kuliah Ilmu Bahan Selesai
Terimakasih.
Ilmu Bahan Sumber-sumber Bahan
Jenis Bahan • • • •
Bahan tambang dan non tambang Bahan renewable dan non renewable Bahan logam dan non logam Bahan organik dan sintetis
Bahan tambang • Logam – Besi – Non besi
• Non logam – Batuan (padat) – Minyak (cair) – Gas
Metode Pertambangan • Tambang terbuka – Batuan – Logam
• Tambang tertutup – Minyak bumi – Batuan dan logam
Metode Pertambangan • Tambang terbuka
Metode Pertambangan • Tambang tertutup
Sumber bahan yang dapat diperbarui • Pertanian • Peternakan (Berasal dari makhluk hidup atau organik)
Sumber bahan yang dapat diperbarui • Pertanian
Sumber bahan yang dapat diperbarui • Peternakan
Sumber Logam • Logam Besi – Besi dan baja
• Logam non besi – Tembaga – Timah
Sumber Logam • Besi terdapat di alam dalam bentuk bijih besi : hematit (Fe2O3) magnetit(Fe3O4) pirit(FeS2) siderit(FeCO3) hematit (Fe2O3)
Sumber Logam • Tembaga terdapat di alam dalam bentuk bijih tembaga :
chalcopyrite (CuFeS2) chalcolite(Cu2S) cuprite(Cu2O) malaconite(CuO) chalcopyrite (CuFeS2)
Sumber Logam • Timah terdapat di alam dalam bentuk bijih timah : kasiterit (SnO2)
Pengolahan bahan • Logam – Besi – Tembaga – Timah
• Non logam – Minyak bumi – Batu bara
Pengolahan besi Bijih Besi
• Oksida (Fe2O3 dan Fe3O4) • Karbonat (FeCO3)
Dihaluskan
Udara panas Kokas(karbon)
Dapur Tinggi
Besi mentah + 10% bahan lain
Batu Kapur (CaCO3)
Terak CO2
Pengolahan besi
Dapur tinggi
Pengolahan tembaga Bijih Tembaga dihaluskan Larutan asam sulfat Pemurnian dan peningkatan konsentrasi Cu Sel-sel elektrolisa Plat tembaga (endapan)
Pengolahan timah Bijih timah dihaluskan Cairan Sulfida Penyaringan
90% air
Sulfida timah
Udara panas 1400oC
Timah cair
SO2 CO
Tugas Sumber Logam A. Sumber logam Bentuk di alam (bijih) B. Cara Pengolahan C. Contoh Penggunaan Dalam bidang teknik dan listrik
Tugas Sumber Logam 1. Seng (Melaluca, Hifzil, Apriadi) 2. Emas (Eka, M Iqbal, Zulkifli) 3. Perak (Ipan, Adar, Inggram) 4. Alu (Fakhri, Friatno, M Choirijal) 5. Merkuri (Suhendra, Dersa) 6. Platina (Amri F, Andre S B)
Ilmu Bahan Bahan Logam
Pembagian Logam 1. Logam Ferro logam yang mengandung unsur besi (Fe) dalam susunan unsur dasarnya 2. Logam Non Ferro logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe) dalam susunan unsur dasarnya
1. Logam Ferro Logam ferro mengandung karbon antara 0% sampai 4,5%, dibagi menjadi tiga : • Besi, dengan kadar karbon 0% - 0,008% • Baja, dengan kadar karbon 0,008% - 2% • Besi Cor, dengan kadar karbon 2% - 4,5%
Besi • Besi tuang (Fe + 4%C) sifat: rapuh, tidak dapat ditempa, baik untuk dituang penggunaan: alas mesin, badan ragum, blok silinder
• Besi tempa (99%Fe) sifat: liat, dapat ditempa, tidak dapat dituang penggunaan: rantai jangkar, kait keran
Baja • Baja Karbon Rendah (BCR) kadar karbon : 0 – 0,3% sifat: dapat ditempa, liat penggunaan: mur, sekrup
• Baja Karbon Sedang (BCS) kadar karbon : 0,3 – 0,45% sifat: lebih kenyal dari yang keras penggunaan: benda kerja tempa berat, poros
• Baja Karbon Tinggi (BCT) kadar karbon : 0,45 – 1,7% sifat: dapat ditempa, dapat disepuh keras penggunaan: kikir, pahat, gergaji
• Baja Karbon Tinggi dengan Campuran Baja karbon tinggi ditambah Nikel, Kobal, Krom atau tungsten sifat: rapuh tetapi tahan terhadap suhu tinggi penggunaan: mesin bubut dan alat-alat permesinan lainnya
Baja Klasifikasi Baja Karbon
Besi Cor • Besi Cor kadar karbon : lebih dari 2% ditambah Si, Mn, P, S dsb. sifat: kekuatan lebih rendah dari baja cor
Besi Cor Klasifikasi Besi Cor
2. Logam Non Ferro Ciri-ciri logam non ferro • Tahan terhadap korosi • Daya hantar listrik baik • Mudah dibentuk
2. Logam Non Ferro • Tembaga (Cu) sifat: dapat ditempa, penghantar panas dan listrik penggunaan: alat-alat listrik, alat-alat dekorasi
• Aluminium (Al) sifat: liat, dapat ditempa, ringan, penghantar panas dan listrik penggunaan: peralatan masak, elektronik, industri mobil dan pesawat terbang
2. Logam Non Ferro • Nikel (Ni) sifat:tahan korosi, tahan panas penggunaan: bagian tabung elektron, campuran uang logam
• Seng (Zn) sifat: kekuatan rendah, tahan korosi penggunaan: pelapis besi, plat batere, hiasan komponen mobil dan rumah tangga
2. Logam Non Ferro • Timbal (Pb) sifat: dapat ditempa, sangat liat, tahan terhadap asam penggunaan: pelapis kabel, bahan solder
• Timah (Sn) sifat: dapat ditempa, liat, tahan terhadap korosi penggunaan: peralatan industri, pelapis/bungkus makanan
3. Paduan Logam • • • •
Berbagai jenis baja Kuningan (Cu + 45%Zn) Perunggu (Cu + 23%Sn) Tembaga putih (Cu + 30%Ni)
Ilmu Bahan Bahan Organik
Bahan Organik Suatu bahan dapat dikatakan bahan organik apabila bahan tersebut diperoleh dari sebagian atau keseluruhan organ tubuh makhluk hidup, yaitu : • Tumbuh-tumbuhan • Hewan
Contoh bahan organik • • • • • •
Kayu Bambu Rotan Serat, kapas, sutra Karet Minyak
1. Kayu • Sifat: kaku, struktur padat • Produk: kayu mentah, plywood, papan serbuk, kertas
2. Bambu • Sifat : Kaku, struktur memanjang • Produk: Bambu mentah, plywood bambu
3.Rotan • Sifat : Kaku, struktur memanjang, dapat dibentuk dengan pemanasan • Produk : Rotan mentah dan olahan
4. Serat 1. Serat Tumbuhan • Batang • Daun • Bunga/buah 2. Serat Hewan • Kulit, usus, rambut • Getah yang dikeluarkan tubuh
4. 1. Serat tumbuhan • Sifat : lentur • Produk : -Batang: serat karpet -Daun : pelepah daun -Bunga/buah : kapas, kapuk, ijuk, sabut
4. 2. Serat hewan • Sifat : lentur • Produk : -Kulit: bahan pelapis -Usus : senar -Rambut/bulu : wol -Getah : sutra,
5. Karet • Ebonit terdiri dari karet mentah + belerang • karet hidroklorida terdiri dari karet mentah + HCl
5. 1. Karet Ebonit • Sifat : kaku, warna hitam/gelap • Produk : alat-alat listrik dan industri
5. 2. Karet hidroklorida • Sifat: elastis, tahan air, tahan minyak, tahan lembab • Produk : bahan pelapis/bahan pembungkus
6. Minyak • Sifat : cair • Sumber : kelapa, sawit, jarak, dsb. • Proses : penyulingan • Produk : pelumas, bahan bakar, dsb.
Kelebihan bahan organik • • • • •
Tidak terbatas Mudah didapatkan Murah (proses pengolahan sederhana) Mudah didaur ulang Aman
Kelemahan bahan organik • Kekuatan rendah • Tidak tahan lama -tidak tahan perubahan cuaca -memiliki musuh alami : rayap, bakteri, dsb
Teknik peningkatan mutu • Kekuatan : kombinasi bahan, baik sesama bahan organik maupun dengan bahan sintetis. • Ketahanan terhadap parasit : perendaman atau pelapisan dengan bahan anti bakteri, rayap, dsb. • Ketahanan terhadap perubahan cuaca : pelapisan atau kombinasi dengan bahan yang tahan terhadap perubahan cuaca.
Tugas(21/03/2013) Jelaskan 2 (dua) produk hasil peningkatan mutu bahan organik. a. apa bahan organik dasarnya b. apa bahan tambahannya c. bagaimana teknik peningkatan mutunya
Ilmu Bahan
Bahan Sintetis
Bahan Sintetis
Bahan sintetis adalah bahan yang dibentuk dari perpaduan atau kombinasi bahanbahan organik dan bahan-bahan sintetis lainnya untuk meningkatkan kualitas bahan sumbernya
Perbedaan Bahan Organik dan Sintetis Bahan Organik: • Tersedia di alam • Berat molekul rendah (monomer) • Jumlah atom sedikit dan ikatannya sederhana • Karet, kayu, keramik, gelas
Bahan Sintetis: • Buatan • Berat molekul tinggi (polimer) • Jumlah atom lebih banyak dan ikatannya lebih panjang • plastik
1. 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)
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 : alat listrik, peralatan rumahtangga.
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 kuning-jingga, 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)
Ilmu Bahan Bahan Konduktor
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
Pola Kawat Penghantar Pola-pola kawat penghantar : 1. Single pair
2. Twisted pair
Pola Kawat Penghantar Pola-pola kawat penghantar : 3. Ribbon cable
4. Coaxial cable
Bundel Konduktor Pola-pola bundel konduktor 1. Bunch
2. concentric
Bundel Konduktor Pola-pola bundel konduktor 3. unidirectional
4. rope
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.m)
R=
ρ ⋅l A
l = panjang bahan (m) A = luas penampang bahan (m2)
Resistifitas Listrik MATERIAL
MICRO-OHMS CM
Silver Copper (annealed) Copper (hard-drawn) Gold Aluminum Magnesium Tungsten Molybdenum Zinc Brass Cadmium Nickel Phosphor Bronze Cobalt Iron Platinum
1.59 1.72 1.77 2.44 2.82 4.60 5.60 5.70 5.80 7.00 7.60 7.80 7.80 9.80 10.0 10.0
MATERIAL
MICRO-OHMS CM
Palladium Tin Tantalum Lead Arsenic Antimony Manganin Monel Metal Therlo Constantin Manganese Steel Climax Excello Mercury Nichrome Bismuth
11.0 11.5 15.5 22 33.3 41.7 44 42 47 49 70 87 92 95.783 100 120
Resistifitas Listrik Latihan. Tentukan nilai tahanan bahan berikut ini jika diketahui ρ = 10 Ωm. 2 cm
1 cm 2 cm 1 cm
1 cm 3 cm
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 kabel : NYA artinya N penghantar tembaga Y selubung dalam PVC A selubung luar yute
Penamaan Konduktor Contoh 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
Ilmu Bahan Bahan Semikonduktor
Peralatan elektron • Teknologi tabung gas • Teknologi benda padat (semikonduktor)
Bahan pembentuk semikonduktor : 1. Germanium •
Konduktivitas tinggi
•
Digunakan untuk dioda dan transistor daya rendah dan sedang
Bahan pembentuk semikonduktor : 2. Silikon • Konduktivitas lebih rendah dari Germanium • Digunakan untuk dioda dan transistor daya tinggi • Ketahanan termal lebih tinggi daripada Germanium
Bahan pembentuk semikonduktor : 3. Gallium Arsenide • Memiliki sifat yang dapat diatur mengikuti sifat-sifat Germanium dan Silikon
Resistivitas Bahan Semikonduktor
Struktur Kristal
Ketidakmurnian 1. Semikonduktor jenis-n • Mengandung arsenic dan antimony • Memiliki kelebihan elektron pada atomnya (bermuatan negatif) • Resistivitas lebih rendah
Ketidakmurnian 1. Semikonduktor jenis-p • Mengandung aluminium, gallium atau indium • Memiliki kekurangan elektron pada atomnya (bermuatan positif) • Resistivitas lebih rendah
Sambungan p-n
Aliran arus sambungan p-n
Kurva arus dan tegangan sambungan p-n
Ilmu Bahan Ujian Tengah Semester
Ujian Tengah Semester 1. Jelaskan proses pengolahan bijih besi ! 2. Jelaskan 2 (dua) contoh paduan logam ! 3. Jelaskan teknik dan produk peningkatan mutu bahan organik dalam hal : a. kekuatan fisik / struktur bahan b. ketahanan terhadap perubahan cuaca 4. Jelaskan perbedaan antara polimer termoset dan termoplastik ! 5. Jelaskan proses molekuler pada sambungan p-n untuk kondisi : a. forward bias b. reverse bias (UTS tanggal 18 April 2013) dihadiri : 13 peserta
Ilmu Bahan Bahan Isolator
Isolator Padat a.Bahan Isolator Bahan-bahan yang biasa digunakan dalam pembuatan isolator : 1. poliester 2. resin 3. porselen 4. mika
Bahan Isolator 1. Poliester • dibentuk dari poliester poliglass yang diperkuat dengan fiberglass • tidak mudah pecah • mempunyai karakteristik 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 (keramik) • Porselin terbuat dari tanah liat cina (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 (keramik) • Untuk pembuatan isolator porselin diperlukan suhu berkisar antara 1300oC–1500oC dalam waktu 20–70 jam.
Bahan Isolator 4. Mika • dibentuk dari bahan-bahan mineral yang tahan terhadap panas • mempunyai karakteristik listrik maju dan mundur yang aman • dapat beroperasi hingga temperatur 350oC sampai dengan 400oC Gambar. Batu mika
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 1. Isolator
.
gantung (suspension)
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 tempat-tempat 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 1. Tegangan lompatan api frek. 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 2.Tegangan lompatan api frek. 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 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
. Jumlah piringan
2 3 4 5 6 … 25
teg. lompatan api frek. rendah (kV) kering basah 155 215 270 325 380 … 1280
90 130 170 215 255 … 950
teg. lompatan api impuls (kV) positif negatif 255 355 440 525 610 … 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 1. Pasangan isolator
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 2.Tanduk Api
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 3. Jepitan
Perlengkapan Isolator 3. Jepitan
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
Tugas Carilah gambar(foto) peralatan / aksesoris lain pada saluran transmisi udara (selain bahan penghantar dan isolator), kemudian : a. Sebutkan nama alat tersebut b. Jelaskan fungsinya
Ilmu 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. • 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 quantum
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
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 Bahan Magnet(1) • Lodestone: Adalah magnet permanen pertama yang ditemukan, mengandung oksida alami Fe3O4.Medan magnet yang dihasilkannya rendah tetapi ketahanan terhadap demagnetisasi cukup tinggi. • 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 • 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(2) • Magnet Cobalt Platinum : Ditemukan tahun 1950an. Sifat-sifatnya diatas Alnico dan tahan korosi sehingga banyak digunakan untuk keperluan medis. Namun harganya mahal. • Magnet Ferit Keras : (BaFe12O19 atau SrFe12O19) Banyak digunakan untuk keperluan komersil. Produksi energinya rendah. Mudah didapatkan sehingga harganya murah dan dapat digunakan untuk bentukbentuk magnet yang kompleks. • 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.
Media Rekam Magnet • Pita Magnetis • Piringan Magnetis (hard disk)
Bahan Media Rekam Magnetis Bahan
Polarisasi
Ukuran
Bentuk
saturasi
partikel
partikel
(mT)
(mm)
Fe2O3
440
0.5x0.1
jarum
CrO2
600
0.4x0.05
jarum
Fe
2100
0.15x0.05
jarum
Proses Pembuatan Pita Magnetis
Konstruksi Hard Disk
Menulis dan Membaca Data
Kuis Pelajari : bahan magnet Minggu depan kuis…
Ilmu 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 (mencapai temperatur kritis superkonduktor) akan menunjukkan ciri-ciri : • resistansi menjadi nol • bersifat menolak medan magnet (Efek Meissner)
Superkonduktivitas dapat terjadi pada : • • • •
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 temperaturnyal 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 yang dapat dilakukan dengan bahan ini (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 daya listrik
Saluran transmisi daya listrik superkonduktor akan mampu menyalurkan daya listrik lebih banyak dan jarak yang lebih jauh daripada penghantar biasa.
Ilmu Bahan 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)
Ilmu Bahan Evaluasi Perkuliahan dan Persiapan UAS
Evaluasi Perkuliahan 30 Mei 2013 Siapkan kertas kosong lalu tuliskan kritik dan saran selama satu semester mengenai a. Materi kuliah b. Proses perkuliahan
catatan. jangan mencantumkan nama/identitas
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
