Bahan Listrik. Firdaus, ST, MT

Bahan Listrik Firdaus, ST, MT

Rencana Kuliah Bahan Listrik Mata Kuliah : Bahan-bahan Listrik Kode MK : TES 1204 SKS : 2 SKS Tujuan mata kuliah : Memberikan pengetahuan tentang sifat dan karakteristik bahan listrik.

Rencana Kuliah Bahan Listrik Garis besar mata kuliah(1) : - Struktur atom - Benda dan bahan listrik - Polaritas & pengaruhnya pada bahan listrik - Bahan penghantar padat

Rencana Kuliah Bahan Listrik Garis besar mata kuliah(2) : - Isolasi padat, cair dan gas - Bahan keramik - Semikonduktor - Kerusakan bahan isolasi

Rencana Kuliah Bahan Listrik Daftar Pustaka : • • • • •

Foundations of Material Science and Engineering, McGrawHill, 1988. Iloritsky, Electrical Engineering Material. 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

Rencana Kuliah Bahan Listrik Aturan Penilaian No. 1. 2. 3. 4.

Komponen Penilaian Tugas Quiz Ujian Tengah Semester Ujian Akhir Semester Total

Persentase 20% 20% 30% 30% 100%

Rencana Kuliah Bahan Listrik Range Nilai A > 85 A- = 81-85 B+ = 76-80 B = 71-75 B- = 66-70 C+ = 61-65 C = 51-60 D = 45-50 E < 45

Rencana Kuliah Bahan Listrik Quiz dilakukan 2 kali : 1. Sebelum UTS 2. Sebelum UAS

Rencana Kuliah Bahan Listrik No.

Tanggal

Materi Kuliah

1.

25-02-13

Pendahuluan, Aturan Penilaian, Kontrak Kuliah, Garis Besar Perkuliahan

2.

04-03-13

Struktur Atom

3.

11-03-13

Benda dan Bahan Listrik

4.

18-03-13

Polaritas & Pengaruhnya pd Bahan Listrik, Quiz

5.

25-03-13

Bahan Penghantar Padat

6.

01-04-13

Jenis-jenis Penghantar Padat

7.

08-04-13

Bahan Keramik

8.

15-04-13

Ujian Tengah Semester (sesuai jadwal fakultas)

Rencana Kuliah Bahan Listrik No.

Tanggal

Materi Kuliah

9.

22-04-13

Isolasi Padat

10.

29-04-13

Isolasi Cair dan Gas

11.

06-05-13

Kerusakan Bahan Isolasi

12.

13-05-13

Bahan Semikonduktor, Quiz

13.

20-05-13

Komponen Semikonduktor

14.

27-05-13

Superkonduktor (tambahan)

15.

03-06-13

Serat Optik (tambahan)

16.

10-06-13

Ujian Akhir Semester (sesuai jadwal fakultas)

Rencana Kuliah Bahan Listrik Tanggal-tanggal penting : (perkiraan) UTS : 15 – 20 April 2013 Minggu tenang : 10 – 15 Juni 2013 UAS : 17 – 29 Juni 2013

Rencana Kuliah Bahan Listrik 1. Waktu kuliah 08:00-09:40 kelas A Ketua : Andika 083186900045 2. Waktu kuliah 14:00-15:40 kelas B Ketua : batas terlambat 15 menit 3. Kunci jawaban tugas, quiz, UTS dan UAS akan diunggah di blog sutanfirdaus.staff.unri.ac.id

Struktur Atom Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton (bermuatan positif) dan neutron (bermuatan netral). Elektron-elektron pada suatu atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik.

Struktur Atom Sekumpulan atom dapat berikatan satu dengan yang lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang memiliki jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang memiliki jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion.

Struktur Atom Atom dikelompokkan pada jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton menentukan unsur kimia atom tersebut, jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Struktur Atom Model-model Atom 1.Model Atom John Dalton - atom adalah bagian terkecil suatu unsur - atom tidak dapat diciptakan, dimusnahkan, terbagi lagi, diubah menjadi zat lain - atom-atom suatu unsur adalah sama dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain

Struktur Atom Gambar Model Atom

1.Model Atom John Dalton

Struktur Atom Model-model Atom 2. Model Atom JJ Thomson - atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan didalamnya tersebar elektron-elektron seperti kismis - jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral


2. Model Atom JJ Thomson

Struktur Atom Model-model Atom 3. Model Atom Rutherford - atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dengan muatan positif yang massanya merupakan massa atom tersebut - elektron-elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti tersebut - banyaknya elektron dalam atom sama dengan banyaknya proton dalam inti dan ini sesuai dengan nomor atomnya


3. Model Atom Rutherford

Struktur Atom Model-model Atom 4. Model Atom Niels Bohr - elektron-elektron dalam mengelilingi inti berada pada tingkat-tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi - elektron dapat berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam dengan memancarkan energi, atau sebaliknya


4. Model Atom Bohr

Struktur Atom Model-model Atom 5. Model Atom Mekanika Gelombang - elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu - elektron-elektron berada pada orbital-orbital dengan tingkat energi tertentu - orbital merupakan daerah dengan kemungkinan terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom


5. Model Atom Mekanika Gelombang

Struktur Atom Pita Energi Elektron dalam sebuah atom tunggal hanya boleh menempati tingkat-tingkat energi tertentu. Jika banyak atom saling berdekatan maka elektron-elektron dari kulit terluar (elektron valensi) saling berinteraksi sehingga tingkattingkat energinya saling bertumpukan dan dianggap membentuk pita energi

Struktur Atom Pita Energi 1. Pita valensi 2. Pita konduksi 3. Pita larangan

Struktur Atom 1. Pita Valensi Pita valensi adalah pita energi terakhir yang terisi penuh oleh elektron-elektron.

Struktur Atom 2. Pita Konduksi Pita konduksi adalah pita energi diatas pita valensi yang kosong atau terisi sebagian oleh elektron-elektron.

Struktur Atom 3. Pita Terlarang Pita terlarang adalah pita energi di antara pita valensi dan pita konduksi dimana elektron-elektron tidak diperbolehkan ada pada pita energi ini. Energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi adalah sebesar energi pita terlarang.

Struktur Atom Pita Energi

Struktur Atom Perbedaan jenis bahan berdasarkan pita energinya : 1. Isolator 2. Semikonduktor 3. Konduktor

Struktur Atom 1. Isolator Bahan-bahan isolator mempunyai pita larangan yang cukup lebar. Untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi diperlukan energi yang lebih besar. Karena elektron-elektron ini sukar bergerak maka bahan isolator sukar menghantarkan arus listrik.

Struktur Atom 2. Semikonduktor Bahan-bahan semikonduktor mempunyai pita larangan yang lebih sempit. Untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi diperlukan energi yang lebih kecil. Elektron-elektron dapat bergerak pada bahan semikonduktor dengan energi yang kecil.

Struktur Atom 3. Konduktor Bahan-bahan konduktor tidak mempunyai pita larangan. Antara pita valensi dan pita konduksinya bisa saling bertumpuk. Elektron-elektron dapat bergerak bebas pada bahan konduktor.

Struktur Atom Pita Energi

Bahan Listrik Benda dan bahan listrik

Benda dan Bahan Listrik Bahan Listrik Segala jenis benda atau bahan yang dapat digunakan dalam peralatan, perlengkapan dan alat bantu yang berhubungan secara langsung ataupun tidak langsung dengan listrik.

Benda dan Bahan Listrik Pentingnya pengetahuan bahan listrik ? 1.Mengetahui jenis bahan 2.Mengetahui sifat bahan Agar dapat : 1.Memperlakukan/memanfaatkan bahan dengan sebaik-baiknya 2.Mengetahui batasan aman/bahaya suatu bahan

Benda dan Bahan Listrik Secara umum, bahan dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis : 1.Bahan tambang dan non tambang 2.Bahan renewable dan unrenewable 3.Bahan logam dan non logam 4.Bahan organik dan sintetis

Benda dan Bahan Listrik Logam dan non logam 1. Logam - besi - non besi 2. Non logam - padat (batuan, …) - cair (minyak, …) - gas

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 1. Bahan penghantar 2. Bahan penyekat 3. Bahan setengah penghantar 4. Bahan magnet 5. Bahan superkonduktor 6. Bahan serat optik 7. Bahan khusus

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 1. Bahan penghantar (conductors) Adalah bahan yang dapat menghantarkan listrik dengan mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (electrical conductivity) yang besar dan tahanan listrik (electrical resistance) kecil.

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 2. Bahan penyekat (insulating materials) Adalah bahan yang berfungsi untuk menyekat (misal antara 2 penghantar) agar tidak terjadi aliran listrik/kebocoran arus apabila kedua penghantar tersebut bertegangan.

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 3. Bahan setengah penghantar (semiconductor materials) Adalah bahan yang mempunyai daya hantar listrik lebih kecil dibanding bahan penghantar, tetapi lebih besar dibanding bahan penyekat. Dengan perlakuan khusus, bahan ini dapat diatur untuk bersifat penghantar atau penyekat sesuai kebutuhan.

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 4. Bahan magnet (magnetic materials) Adalah bahan yang bersifat magnet (bahan ini dapat dikelompokkan pada bahan magnet kuat, menengah dan rendah)

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 5. Bahan superkonduktor Adalah bahan yang diolah dan diperlakukan sedemikian sehingga menjadi bersifat penghantar dengan tahanan listrik yang sangat kecil (mendekati nol)

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 6. Bahan serat optik Adalah bahan serat (tipis, panjang) yang transparan (dapat/baik menyalurkan cahaya) dan dipergunakan sebagai media telekomunikasi cahaya.

Benda dan Bahan Listrik Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi : 7. Bahan khusus Adalah bahan-bahan lain yang digunakan secara tidak langsung sebagai bahan utama peralatan listrik (misalnya untuk memperindah bentuk peralatan listrik)

Benda dan Bahan Listrik Sifat bahan : 1. Sifat fisik 2. Sifat kimia 3. Sifat listrik

Benda dan Bahan Listrik Sifat bahan : 1. Sifat fisik - kekuatan (tarik, tekan, …) 2. Sifat kimia 3. Sifat listrik

Benda dan Bahan Listrik Sifat bahan : 1. Sifat fisik - kekuatan (tarik, tekan, …) 2. Sifat kimia - kekuatan (korosi, pelapukan, …) 3. Sifat listrik

Benda dan Bahan Listrik Sifat bahan : 1. Sifat fisik - kekuatan (tarik, tekan, …) 2. Sifat kimia - kekuatan (korosi, pelapukan, …) 3. Sifat listrik - kekuatan (batas tegangan, arus, …)

Benda dan Bahan Listrik Sifat bahan : 1. Sifat fisik 2. Sifat kimia 3. Sifat listrik 4. Kombinasi sifat fisik, kimia dan listrik

Benda dan Bahan Listrik Latihan. Tuliskan bahan-bahan yang terdapat di dalam ruangan ini. Jelaskanlah sifat-sifat fisik, kimia dan listriknya. Kemudian kelompokkan jenis bahannya.

Bahan Listrik Sifat Listrik Bahan

Sifat Listrik Bahan Jenis Bahan / Material: 1.Murni unsur

Sifat Listrik Bahan Jenis ikatan-kuat antar atom : 1. Ikatan logam 2. Ikatan kovalen 3. Ikatan ionik

Sifat Listrik Bahan Jenis ikatan-kuat antar atom : 1. Ikatan logam : elektron terluar dilepas oleh atom, lalu ‘dimiliki bersama’ berupa ‘gas’ elektron yang bergerak bebas, mengikat semua ion positif.

Sifat Listrik Bahan Jenis ikatan-kuat antar atom : 2. Ikatan kovalen : satu elektron ’dimiliki bersama’ oleh dua atom, elektron hanya bergerak di sekitar dua atom itu, mengikat kedua atom itu.

Sifat Listrik Bahan Jenis ikatan-kuat antar atom : 3. Ikatan ionik : satu atau lebih elektron pindah ke atom lain, terbentuk ion positif dan ion negatif yang lalu saling menarik satu dan lainnya.

Sifat Listrik Bahan Sifat listrik bahan : 1.Jika elektron bergerak bebas, mudah terjadi arus listrik, maka dapat disebut sebagai penghantar listrik (logam). 2.Jika bahan mudah membentuk kutub positif dan negatif, memiliki sifat dielektrik, dapat disebut sebagai konduktor ion positif/negatif [keramik].

Sifat Listrik Bahan Sifat listrik bahan 3.Jika elektron terikat pada atom, tidak mudah terjadi arus listrik, dapat disebut sebagai isolator atau non-konduktor 4.Jika bahan dielektrik diberi medan listrik cukup kuat yang melebihi “kekuatan dielektrik”nya, isolator dapat menjadi konduktor.

Sifat Listrik Bahan 1. Tahanan kemampuan menahan arus listrik 2. Konduktivitas kemampuan menghantarkan arus listrik 3. Kekuatan dielektrik kemampuan menahan tembus tegangan (batas kemampuan isolasi bahan bila diberi tegangan tertentu sampai isolasinya bocor, arus mengalir)

Sifat Listrik Bahan Data tahanan-jenis beberapa bahan : Bahan Perak (Ag) Tembaga (Cu) Kuningan (Cu + ~30% Zn) Nichrom (Ni + Cr) Grafit (C; semikond.) Silikon (Si) Karet (C-isolator) Kaca (SiO2) Teflon (PTFE)

Tahanan Jenis 16 nΩm 17 nΩm 70 nΩm 1µΩm 35µΩm 2 kΩm ~1 MΩm ~1 TΩm ~100 TΩm

Sifat Listrik Bahan Data kekuatan dielektrik beberapa bahan : Bahan Udara (N2, O2) Lilin (C, H) Kaca (SiO2) Kertas Polistirena (styrofoam) Teflon

Kekuatan Dielektrik 3 MV/m 10 MV/m 14 MV/m 16 MV/m 24 MV/m 60 MV/m

Jika tubuh manusia menjadi konduktor, dan dialiri > 1 mA, jantungnya dapat kacau denyutnya, di samping terjadi konversi energi listrik menjadi energi termal.

Sifat Listrik Bahan Isolator listrik : 1. Atomnya dapat terpolarisasi oleh medan listrik dari luar; “terjadi muatan (ter)induksi”; disebut “bahan dielektrik”. 2. Atom-atomnya dapat membentuk gugus terpolarisasi permanen : - jika orientasi dipol listriknya acak, bahannya “para-elektrik”; dapat agak diorientasikan oleh medan listrik luar. - jika orientasi dipol listrik antar-tetangga saling menyejajarkan, bahannya “fero-elektrik”; orientasinya amat mengurangi pengaruh medan listrik luar dalam bahan.

Sifat Listrik Bahan Isolator dapat menjadi semikonduktor : 1. Jika atom agak mudah melepas elektron (misalnya oleh naiknya suhu), atau hadir atom asing yang agak mudah dapat menangkap elektron. 2. Bahan itu lalu disebut “semikonduktor” yang ‘intrinsik’, atau ekstrinsik n (jika ada pelepasan elektron), ekstrinsik p (jika ada penangkapan elektron, dan pergeseran elektron lain mengesankan ada muatan positif, ‘lubang’ bergerak)

Sifat Listrik Bahan Konstanta dielektrik/permitivitas beberapa bahan isolator Bahan Vakum Udara Lilin, teflon Polistirena Kertas Kaca biasa Kaca pireks

Konstanta Dielektrik 1 1,00054 ~2 2,5 3,7 ~4 4–6

relatif

Sifat Listrik Bahan Sifat bahan fero-elektrik 1. Bersifat juga “piezo-elektrik” : - jika diberi medan listrik, terorientasi sambil mengkerut / mengembang (“elektro-striksi”, “electrostriction”); - jika ditekan, terjadi beda potensial listrik padanya. 2. Manfaat : untuk mikrofon, sonar, pengukur regangan & tekanan darah, akselerometer, peng-emulsi & peng-homogen susu & cat. 3. Jika dipanaskan ke atas “suhu Curie”nya, menjadi para-elektrik.

Sifat Listrik Bahan Tugas Kelompok 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Tahanan Karbon ( 1, 4, 7) Tahanan Film (2, 5, 8) Dioda (3, 6, 9) Transistor (10, 13, 16) Isolator gantung (11, 14, 17) Bushing trafo (12, 15, 18) Kapasitor keramik (19, 22, 25) Kapasitor elektrolit (20, 23, 26)

Sifat Listrik Bahan Tugas Kelompok 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

Oscillator kristal (21, 24, 27) Kabel NYA (28, 31, 33) Kabel bawah laut (29, 32, 34) Ligthning arrester (30, 33, 35) Thyristor (36, 39, 42) Solenoida (37, 40, 43) Mikropon kristal (38, 41, 44) Isolator gas SF6 (45, 46)

Tugas Kelompok A.Buatlah Kelompok yang terdiri dari maks.3 orang B.Setiap kelompok mengumpulkan informasi tentang salah satu produk : - konduktor - isolator - semikonduktor

Tugas Kelompok C. Kumpulkan informasi dari buku, majalah atau website tentang jenis produk yang dipilih kemudian ditulis dalam makalah 3-4 lembar, berisi : - komposisi materialnya (unsur penyusun, konstruksi fisik) - prinsip kerja (jika ada) - sifat listriknya (tegangan, arus, isolasi, dsb) - penggunaannya (dimana digunakan, kelebihan, kekurangan) - informasi lain yang dirasa perlu

Tugas Kelompok D.Dikumpulkan 2 minggu E.Tugas yang dikumpulkan akan dibahas di kelas

Bahan Listrik Bahan penghantar padat

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

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.mm2/m)

R=

ρ ⋅l A

l = panjang bahan (m) A = luas penampang bahan (mm2)

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 1. 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

Penamaan Konduktor Contoh 2. kabel : NYM – O 4x2mm2 300/500V Artinya kabel 4 inti berpenghantar tembaga masing-masing luasnya 2 mm2 berbentuk bulat, pelindung dalam dan selubung luar PVC, tegangan nominal penghantar fasa – netral 300V dan tegangan nominal fasa – fasa 500V

Bahan Listrik Semikonduktor

Semikonduktor Peralatan elektron : - Teknologi tabung gas - Teknologi benda padat (semikonduktor)

Bahan Semikonduktor Bahan pembentuk semikonduktor : - Germanium - Silikon - Galium Arsenide

Bahan Semikonduktor Bahan pembentuk semikonduktor : - Germanium Konduktivitas tinggi Digunakan untuk dioda dan transistor daya rendah dan sedang

Bahan Semikonduktor Bahan pembentuk semikonduktor : - Silikon Konduktivitas lebih rendah dari Germanium Digunakan untuk dioda dan transistor daya tinggi Ketahanan termal lebih tinggi daripada Germanium

Bahan Semikonduktor Bahan pembentuk semikonduktor : - Galium Arsenide Memiliki sifat-sifat yang dapat diatur mengikuti sifat Germanium dan Silikon

Bahan Semikonduktor Resistivitas bahan Semikonduktor.

Bahan Semikonduktor Struktur kristal bahan semikonduktor

Ketidakmurnian Ketidakmurnian bahan semikonduktor : 1.Jenis p 2.Jenis n

Ketidakmurnian Ketidakmurnian bahan semikonduktor : 1. Jenis-p • Mengandung aluminium, gallium atau indium • Memiliki kekurangan elektron pada atomnya (bermuatan positif) • Resistivitas lebih rendah

Ketidakmurnian Ketidakmurnian bahan semikonduktor : 2. jenis-n • Mengandung arsenic dan antimony • Memiliki kelebihan elektron pada atomnya (bermuatan negatif) • Resistivitas lebih rendah

Sambungan Semikonduktor Sambungan p-n

Sambungan Semikonduktor Aliran arus sambungan p-n

Sambungan Semikonduktor Kurva arus dan tegangan sambungan p-n

Semikonduktor Aplikasi semikonduktor ?

Semikonduktor Selesai…

Semikonduktor Kuis. Jelaskan perbedaan semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n !

Bahan Listrik Ujian Tengah Semester

Ujian Tengah Semester S1-A 1. Gambarkan dan jelaskan perbedaan pita energi bahan konduktor dan isolator 2. Jelaskan sifat listrik bahan berdasarkan ikatan kimianya 3. Jelaskan klasifikasi konduktor berdasarkan bahannya 4. Tentukan R jika ro=10 Ohm 5. Gambarkan dan jelaskan kurva karakteristik sambungan p-n (ujian pada : senin, 15 april 2013)

Ujian Tengah Semester S1-B 1. Jelaskan ciri-ciri struktur atom bahan isolator ! 2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan bahan ferro elektrik dan berikan contoh penggunaannya! 3. Jelaskan perbedaan antara kawat berlilit dan kawat berongga ! 4. Tentukan R jika ro=10 Ohm 5. Jelaskan proses pembentukan bahan semikonduktor jenis-p dan jenis-n ! (ujian pada : rabu, 17 april 2013)

Bahan Listrik Isolator Padat

Isolator Padat a.Bahan Isolator Bahan-bahan yang biasa digunakan dalam pembuatan isolator : 1. poliester 2. resin 3. porselen 4. micaver

Bahan Isolator 1. poliester • dibentuk dari poliester poliglass yang diperkuat dengan fiberglass • tidak mudah pecah • mempunyai karakteristrik 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 • Porselin terbuat dari tanah liat china (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 • Untuk pembuatan isolator porselin diperlukan suhu berkisar antara 1300oC–1500oC dalam waktu 20–70 jam.

Bahan Isolator 4. Micaver (mika) • dibentuk dari bahan-bahan mineral yang tahan terhadap panas • mempunyai karakteristrik listrik maju dan mundur yang aman

Gambar. Batu mika

Bahan Isolator 4. micaver (mika) • dapat beroperasi hingga temperatur 350oC sampai dengan 400oC

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 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 tempattempat 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 Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi : 1. Tegangan lompatan api frekuensi 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 Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi : 2.Tegangan lompatan api frekuensi 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 Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi : 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 teg. lompatan api teg. lompatan api Jumlah piringan frekuensi rendah (kV) impuls (kV) kering basah positif negatif 2 3 4 5 6 … 25

155 215 270 325 380 … 1280

90 255 130 355 170 440 215 525 255 610 … … 950 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 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 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 .

.

Perlengkapan Isolator .

Foto-foto Isolator Padat










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.

Sejarah Magnet • 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 kuantum

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

Contoh Bahan Magnet • Lodestone: Adalah magnet permanen pertama yang ditemukan, mengandung oksida alami Fe3O4. Medan magnet yang dihasilkannya rendah tetapi ketahanan terhadap demagnetisasi cukup tinggi.

Contoh Bahan Magnet • 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

Contoh Bahan Magnet • 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 • Magnet Cobalt Platinum : Ditemukan tahun 1950an. Sifatsifatnya diatas Alnico dan tahan korosi sehingga banyak digunakan untuk keperluan medis. Namun harganya mahal.

Contoh Bahan Magnet • Magnet Ferit Keras : (BaFe12O19 atau SrFe12O19) Banyak digunakan untuk keperluan komersil. Produksi energinya rendah. Mudah didapatkan sehingga harganya murah dan dapat digunakan untuk bentuk-bentuk magnet yang kompleks.

Contoh Bahan Magnet • 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.

Contoh Bahan Magnet • Magnet Neodymium Iron Boron: Memiliki saturasi magnet yang tinggi dan ketahanan terhadap demagnetisasi yang cukup baik. Temperatur Curienya 312°C sehingga membatasinya dari penggunaan pada suhu tinggi, tetapi dengan penambahan Co dan Dy dapat meningkatkan karakteristik temperaturnya tetapi juga meningkatkan harganya.

Contoh Bahan Magnet • Samarium Iron Nitride: Masih dalam tahap pengembangan, merupakan bahan magnet permanen yang cukup menjanjikan dengan ketahanan demagnetisasi yang tinggi, magnetisasi yang tinggi, lebih tahan terhadap korosi dan temperatur tinggi dibandingkan dengan magnet neodymium iron boron.

Permeabilitas Magnet Permeabilitas magnet (Permeability) adalah ukuran kemampuan atau daya dukung suatu bahan dalam pembentukan medan magnet melalui bahan itu sendiri

Suseptibilitas Magnet Suseptibilitas magnet (susceptibility) adalah konstanta ukuran derajat magnetisasi suatu bahan terhadap medan magnet yang melingkupinya

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 Penggunaan Magnet • Pita Magnetis • Piringan Magnetis (hard disk)

Bahan Media Rekam Magnetis Bahan Fe2O3

Polarisasi

Ukuran

Bentuk

saturasi

partikel

partikel

(mT)

(mm)

440

0.5x0.1

jarum

CrO2

600

0.4x0.05

jarum

Fe

2100

0.15x0.05

jarum

Ba.6Fe2O3

460

0.15x0.05

piringan

Proses Pembuatan Pita Magnetis

Menulis dan Membaca Data

Konstruksi Hard Disk

Bahan Magnet Minggu depan kuis tentang bahan magnet !

Bahan Listrik 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 akan menunjukkan ciri-ciri : • resistansi menjadi nol • bersifat menolak medan magnet (Efek Meissner)

Superkonduktivitas dapat terjadi pada : • • • •

Bahan konduktor murni (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 temperaturnya 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 penggunaan 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

Saluran transmisi superkonduktor akan mampu menyalurkan daya listrik lebih banyak dan jarak yang lebih jauh daripada penghantar biasa.

Penggunaan Superkonduktor Carilah bahan superkonduktor dengan temperatur kritis (Tc) tertinggi, kemudian jelaskan : a.Komposisi bahan b. Penggunaan bahan tersebut

Bahan Listrik 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)

Serat Optik

Selesai

Ilmu Bahan Bahan Polimer

Bahan 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)

Bahan 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 rumahtangga.

:

alat

listrik,

peralatan

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 kuningjingga, 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)

Bahan-bahan Listrik Evaluasi Perkuliahan dan Persiapan UAS

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

Evaluasi Perkuliahan 27 Mei 2013 Siapkan kertas kosong lalu tuliskan kritik dan saran mengenai proses perkuliahan selama satu semester. catatan. jangan mencantumkan nama/identitas

Bahan Listrik. Firdaus, ST, MT

Recommend Documents