I.
Latar Belakang
Dalam sebuah konduktor, elektron terluar dari sebuah atom sangat mudah untuk terpisah dan berpindah dari satu atom ke atom lainnya bila diletakkan dalam medan listrik. Sedangkan pada suatu dielektrik, elektron lebih mudah meloncat atau diam pada posisi setimbang sehingga mereka tidak bisa terpisah jika diletakkan dalam suatu medan listrik. Jadi, medan listrik tidak memproduksi perpindahan muatan dalam suatu dielektrik. Hal ini yang menyebabkan bahan dielektrik merupakan bahan insulator yang baik. Contoh dari bahan dielektrik adalah parafin, kaca, dan mika. II.
Identifikasi Masalah
Setiap bahan dielektrik akan mempunyai konstanta dielektrik bahan masingmasing
bergantung
mempelajari
pada
menentukan
molekul-molekulnya. konstanta
dielektrik
Praktikum dari
suatu
kali
ini
material
nonkonduktor seperti kaca, kayu, atau pun bahan dari suatu kapasitor. III.
Tujuan
Menentukan konstanta dielektrik dan konduktivitas berbagai bahan IV.
Teori Dasar Bahan dielektrik yaitu bahan yang apabila diberikan medan potensial (tegangan) dapat mempertahankan perbedaan potensial yang timbul diantara permukaan yang diberikan potensial tersebut. Fungsi dari bahan listrik dielektrik diantaranya: -
Menyimpan energi listrik (dalam bentuk muatan) misalnya pada kapasitor.
-
Memisahkan
bagian
bertegangan
dengan
bagian
yang
tidak
bertegangan (isolator). Contoh bahan dielektrik, seperti plastik, celah udara transformator, mica, gelas, porselin, kayu, karet, dll.
Sifat dielektrik muncul pada isolator listrik yang tidak dapat melalukan muatan listrik akan tetapi ia peka terhadap suatu medan listrik. Hal ini dapat dibuktikan dengan memisahkan dua pelat elektroda sejarak d dan memberikan tegangan E diantara kedua pelat tersebut, seperti gambar dibawah. 1
Pada ruang vakum pada bahan dielektrik berlaku persamaan Maxwell, yaitu: ⃑
Q
Ed A EA E
o
Q
o
Q A o 2
Pada Kapasitor berlaku :
Bila luas masing-masing keping A, maka : Tegangan antara 2 keping menjadi :
E
Q 0 0 A
V E.d
Q.d 0 A
3
Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :
C0
Q A 0 V d
Bila di dalamnya diisi bahan lain yang mempunyai konstanta dielektrik K, A maka kapasitasnya menjadi : C K 0 d Hubungan antara C0 dan C adalah :
C KC0
karena
K 0
Kapasitas kapasitor akan berubah harganya bila K , A dan d diubah Dengan :
0 = konstanta listrik (pAs/Vm) d
= jarak antar kedua keping (m)
A = Luas keping sejajar (m2) Q = muatan kapasitor (nAs)
V = perbedaan potensial tanpa dielektrik (V) Bila diantara kedua plat tersebut terdapat ruangan kosong maka rapat muatan Do pada tiap pelat sebanding dengan medan listrik . Untuk setiap volt/m medan terdapat muatans ebesar 8,85 x 10-12 Coulomb permeter persegi pelat elektroda. Sehingga: 1
V.
Alat dan Bahan
Capasitor Pelat, d 260 mm
Bahan plastic, kaca, dll
Resistor 10 M Ohm
amplifier
Power supply, 0 – 10 kV
VI.
Voltmeter, 0.3 – 300 VDC
Kapasitor PEK 0.22 mmF
Alat-alat pendukung Lainya
Prosedur Percobaan Menyusun alat percobaan dan menghubungkan rangkaian seperti gambar dibawah :
Pengukuran Kapasitansi Dan Konstanta Dielktrik Udara
a. Tegangan Tetap 1. Memasang kapasitor C = 218 nF pada rangkaian diatas dan mengatur tegangan agar diperoleh nilai Uc tetap sekitar 1.5 kV. 2. Mengatur jarak antar pelat, d sekecil mungkin (1 mm), dan mengukur tegangan V dan muatan listrik Q pada pelat kapasitor. 3. Mengubah-ubah jarak antar pelat dan melakukan pengukuran seperti pada gambar (2), melakukan untuk variasi jarak yang cukup lebar dari 1 mm sampai sekitar 2 cm. 4. Menghitung kapasitansi pelat dan konstanta dielektrik udara. b. Jarak Pelat Tetap 1. Memasang kapasitor C = 218 nF pada rangkaian gambar diatas dan mengatur jarak antar pelat d = 2 mm. 2. Memberikan Uc sekitar 0.5 kV, mengukur tegangan V dan muatan listrik Q pada pelat kapasitor. 3. Mengubah-ubah nilai Uc dan melakukan pengukuran seperti pada (b), melakukan variasi nilai Uc sampai sekitar 4 kV.
4. Menghitung kapasitansi pelat dan konstanta dielektrik udara.
Pengukuran Konstanta Dielektrik Berbagai Bahan 1. Melakukan pengukuran seperti pada (1) dan (2) untuk bahan gelas dengan menggunakan Uc sekitar 500 V dan d sekitar 2 mm. 2. Melakukan pengukuran pada (1) dan (2) untuk bahan plastic dengan menggunakan Uc sekitar 1 kV dan d sekitar 1 mm. 3. Mencari satu jenis bahan selain plastic dan gelas dan melakukan pengukuran seperti (1) dan (2).
Daftar Pustaka http://iwan78.files.wordpress.com/2010/11/7_bahan-dielektrik.pdf
-
1
-
2http://repository.upi.edu/operator/upload/s_d5151_0608613_chapt
er2.pdf -
3
http://mohtar.staff.uns.ac.id/files/2008/08/kapasitor-dielektrik.ppt