Bahan Listrik dasar
Ilmu Bahan Listrik - Dasar
Suatu bahan dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Wujud bahan tertentu juga bisa
berubah karena pengaruh suhu. Selain pengelompokkan berdasarkan wujud tersebut
dalam teknik listrik bahan-bahan juga dapat dikelompokkan sebagai berikut.
1. Bahan Penghantar (konduktor)
2. Bahan Penyekat (isolator/insulator)
3. Bahan Setengah Penghantar (semi konduktor)
4. Bahan Magnetis.
5. Bahan Super Konduktor.
6. Bahan Nuklir.
7. Bahan Khusus (bahan untuk pembuatan kontak-kontak, untuk sekering, dan
sebagainya)
1. Bahan Penghantar (konduktor) adalah bahan yang menghantarkan listrik dengan
mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity) yang besar dan
tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Bahan penghantar listrik berfungsi untuk
mengalirkan arus listrik. Perhatikan fungsi kabel, kumparan/lilitan pada alat listrik yang
anda jumpai. Juga pada saluran transmisi/distribusi. Dalam teknik listrik, bahan
penghantar yang sering dijumpai adalah tembaga dan alumunium.
2. Bahan Penyekat (Insulator/isolator) adalah bahan yang befungsi untuk menyekat
(misalnya antara 2 penghantar); agar tidak terjadi aliran listrik/kebocoran arus apabila
kedua penghantar tersebut bertegangan. Jadi bahan penyekat harus mempunyai tahanan
jenis besar dan tegangan tembus yang tinggi. Bahan penyekat yang sering ditemui dalam
teknik listrik adalah : plastik, karet, dan sebagainya.
3. Bahan Setengah Penghantar (Semi Konduktor) adalah bahan yang mempunyai daya
hantar lebih kecil dibanding bahan konduktor, tetapi lebih besar dibanding bahan isolator.
Dalam teknik elektronika banyak dipakai semi konduktor dari bahan germanium (Ge)
dan silicon (Si). Dalam keadaan aslinya, Ge dan Si adalah bahan pelikan dan merupakan
isolator. Di Pabrik bahan-bahan tersebut diberi kotoran. Jika bahan tersebut dikotori
dengan alumunium maka diperoleh bahan semikonduktor type P (bahan yang kekurangan
elektron/mempunyai sifat positif). Jika dikotori dengan fosfor maka yang dipeoleh adalah
semikonduktor jenis N (bahan yang kelebihan electron, sehingga bersifat negative). Ge
mempunyai daya hantar lebih tinggi dibandingkan Si, sedangkan Si lebih tahan panas
dibanding Ge.
4. Bahan Magnetik (Magnetic Materials) dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu
ferro magnetic, para-magnetic dan dia-magnetic. Bahan ferro-magnetic adalah bahan
yang mempunyai permeabilitas tinggi dan mudah sekali dialiri garis-garis gaya magnet.
Contoh bahan yang mempunyai permeabilitas tinggi adalah besi, besi pasir, stalloy, dan
sebagainya. Selain itu sering dijumpai magnet yang merupakan magnet permanen,
misalnya alnico, cobalt, baja arang, dan sebagainya. Baja untuk magnet sering dijumpai
pada pelat-pelat motor/generator, pelat-pelat transformator, dan sebagainya. Dalam
bidang elektronika, digunakan bahan magnet misalnya pada speaker, alat-alat ukur
elektronika, dan sebagainya.
5. Bahan Super Konduktor. Pada tahun 1911, Kamerligh Onnes mengukur perubahan
tahanan listrik yang disebabkan oleh perubahan suhu Hg dalam helium cair. Dia
menemukan bahwa tahanan listrik tiba-tiba hilang pada suhu 4,153°K. Sampai saat ini
telah ditemukan sekitar 24 unsur hantaran super dan lebih banyak lagi paduan dan
senyawa yang menunjukkan sifat-sifat hantaran super. Temperatur kritisnya berkisar
antara 1 samapai 19° Kelvin. Bahan-bahan lead (timah), tin (timah patri), alumunium,
dan mercury, pada sushu mendekati 0°K mempunyai resistivitas nol.
6. Bahan Nuklir. Bahan nuklir sering dipakai sebagai bahan baker reaktor nuklir. Reaktor
nuklir adalah pesawat yang mengandung bahan-bahan nuklir yang dapat membelah, yang
disusun sedemikian sehingga suatu reaksi berantai dapat berjalan dalam keadaan dan
kondisi terkendali. Dengan sendirinya syarat agar suatu bahan dapat dipergunakan
sebagai bahan bakar nuklir adalah bahan yang dapat mengadakan fisi (pembelahan atom).
Dalam reaktor nuklir digunakan bahan bakar uranium 235, plutonium-239, uranium-233.
Dalam pemilihan jenis bahan listrik, selain sifat listrik, perlu dipertimbangkan beberapa
sifat lain dari bahan, yaitu :
A. Sifat Mekanis, yaitu perubahan bentuk dari suatu benda padat akibat adanya
gaya-gaya dari luar yang bekerja pada benda tersebut. Jadi adanya perubahan itu
tergantung kepada besar kecilnya gaya, bentuk benda, dan dari bahan apa benda
tersebut dibuat.
Jika tidak ada gaya dari luar yang bekerja, maka ada tiga kemungkinan yang akan
terjadi pada suatu benda :
• Bentuk benda akan kembali ke bentuk semula, hal ini karena benda mempunyai
sifat kenyal (elastis)
• Bentuk benda sebagian saja akan kembali ke bentuk semula, hal ini hanya
sebagian saja yang dapat kembali ke bentuk semula karena besar gaya yang
bekerja melampaui batas kekenyalan sehingga sifat kekenyalan menjadi
berkurang.
• Bentuk benda berubah sama sekali, hal ini dapat terjadi karena besar gaya yang
bekerja jauh melampaui batas kekenyalan sehingga sifat kekenyalan sama sekali
hilang.
B. Sifat Fisis, Benda padat mempunyai bentuk yang tetap (bentuk sendiri),
dimana pada suhu yang tetap benda padat mempunyai isi yang tetap pula. Isi akan
bertambah atau memuai jika mengalami kenaikkan suhu dan sebaliknya benda
akan menyusut jika suhunya menurun. Karena berat benda tetap , maka kepadatan
benda akan bertambah, sehingga dapat disimpulkan sebagai berikut :
• Jika isi (volume) bertambah (memuai), maka kepadatannya akan berkurang
• Jika isinya berkurang (menyusut), maka kepadatan akan bertambah
• Jadi benda lebih padat dalam keadaan dingin daripada dalam keadaan panas
C. Sifat Kimia, berkarat adalah termasuk sifat kimia dari suatu bahan yang
terbuat dari logam. Hal ini terjadi karena reaksi kimia dari bahan itu sendiri
dengan sekitarnya atau bahan itu sendiri dengan bahan cairan. Biasanya reaksi
kimia dengan bahan cairan itulah yang disebut berkarat atau korosi. Sedangkan
reaksi kimia dengan sekitarnya disebut pemburaman.
Pengujian sifat mekanis bahan perlu dilakukan untuk mendapatkan informasi
spesifikasi bahan. Melalui pengujian tarik akan diperoleh besaran-besaran
kekuatan tarik, kekuatan mulur, perpanjangan, reduksi penampang, modulus
elastis, resilien, keuletan logam, dan lain-lain. Selain sifat-sifat tersebut dengan
tidak secara terlalu teknis, perlu diperhatikan kekerasan (hardness) dan
kemampuan menahan goresan (abrasion). Contoh sifat fisis yang sering
diperlukan adalah berat jenis, titik lebur, titik didih, titik beku, kalor lebur, dan
sebagainya. Juga sifat perubahan volume, wujud, dan panjang terhadap perubahan
suhu. Perkaratan adalah contoh sifat bahan akibat reaksi kimia; reaksi antara
logam dengan oksigen yang ada di udara. Sifat kimia juga termasuk sifat bahan
yang beracun, kemungkinan mengadakan reaksi dengan garam, asam, dan basa.
intisari
Selain bahan penyekat atau isolator di atas, ada bahan lain yang juga banyak
digunakan dalam teknik ketenagalistrikan yaitu bahan penghantar atau sering
dinamakan dengan istilah konduktor. Suatu bahan listrik yang akan dijadikan
penghantar, juga harus mempunyai si fat-sifat dasar penghantar itu sendiri seperti:
koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan lain-lain.
Disamping itu juga penghantar kebanyakan menggunakan bentuk padat seperti
tembaga, aluminium, baja, seng, timah, dan lain-lain. Untuk keperluan
komunikasi sekarang banyak digunakan bahan penghantar untuk media transmisi
telekomunikasi yaitu menggunakan serat optik.
Erat kaitannya dengan keperluan pembangkitan energi listrik, yaitu suatu bahan
magnetik yang akan dijadikan sebagai medium untuk konversi energi, baik dari
energi listrik ke energi mekanik, energi mekanik ke energi listrik, energi listrik
menjadi energi panas atau cahaya, maupun dari energi listrik menjadi energi
listrik kembali. Bahan magnetik ini tentunya harus memenuhi sifat-sifat
kemagnetan, dan parameter-parameter untuk dijadikan sebagai bahan magnet
yang baik. Dalam pemilihan bahan magnetik ini dapat dikelompokkan menjadi
tiga macam, yaitu ferromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik.
Suatu bahan yang sekarang lagi ngetren dan paling banyak sedang dilakukan
riset-riset di dunia ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu bahan semi konduktor.
Berkembangnya dunia elektronika dan komputer saat ini adalah merupakan salah
satu peranan dari teknologi semi konduktor. Bahan ini sangat besar peranannya
pada saat ini pada berbagai bidang disipilin ilmu terutama di bidang teknik elektro
seperti teknologi informasi, komputer, elektronika, telekomunikasi, dan lain -lain.
Berkaitan dengan bahan semi konduktor, pada saat ini dapat dikelompokkan
menjadi dua macam yaitu semi konduktor dan super konduktor.
Suatu bahan dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Wujud bahan tertentu juga bisa
berubah karena pengaruh suhu. Selain pengelompokkan berdasarkan wujud tersebut
dalam teknik listrik bahan-bahan juga dapat dikelompokkan sebagai berikut.
1. Bahan Penghantar (konduktor)
2. Bahan Penyekat (isolator/insulator)
3. Bahan Setengah Penghantar (semi konduktor)
4. Bahan Magnetis.
5. Bahan Super Konduktor.
6. Bahan Nuklir.
7. Bahan Khusus (bahan untuk pembuatan kontak-kontak, untuk sekering, dan
sebagainya)
1. Bahan Penghantar (konduktor) adalah bahan yang menghantarkan listrik dengan
mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity) yang besar dan
tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Bahan penghantar listrik berfungsi untuk
mengalirkan arus listrik. Perhatikan fungsi kabel, kumparan/lilitan pada alat listrik yang
anda jumpai. Juga pada saluran transmisi/distribusi. Dalam teknik listrik, bahan
penghantar yang sering dijumpai adalah tembaga dan alumunium.
2. Bahan Penyekat (Insulator/isolator) adalah bahan yang befungsi untuk menyekat
(misalnya antara 2 penghantar); agar tidak terjadi aliran listrik/kebocoran arus apabila
kedua penghantar tersebut bertegangan. Jadi bahan penyekat harus mempunyai tahanan
jenis besar dan tegangan tembus yang tinggi. Bahan penyekat yang sering ditemui dalam
teknik listrik adalah : plastik, karet, dan sebagainya.
3. Bahan Setengah Penghantar (Semi Konduktor) adalah bahan yang mempunyai daya
hantar lebih kecil dibanding bahan konduktor, tetapi lebih besar dibanding bahan isolator.
Dalam teknik elektronika banyak dipakai semi konduktor dari bahan germanium (Ge)
dan silicon (Si). Dalam keadaan aslinya, Ge dan Si adalah bahan pelikan dan merupakan
isolator. Di Pabrik bahan-bahan tersebut diberi kotoran. Jika bahan tersebut dikotori
dengan alumunium maka diperoleh bahan semikonduktor type P (bahan yang kekurangan
elektron/mempunyai sifat positif). Jika dikotori dengan fosfor maka yang dipeoleh adalah
semikonduktor jenis N (bahan yang kelebihan electron, sehingga bersifat negative). Ge
mempunyai daya hantar lebih tinggi dibandingkan Si, sedangkan Si lebih tahan panas
dibanding Ge.
4. Bahan Magnetik (Magnetic Materials) dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu
ferro magnetic, para-magnetic dan dia-magnetic. Bahan ferro-magnetic adalah bahan
yang mempunyai permeabilitas tinggi dan mudah sekali dialiri garis-garis gaya magnet.
Contoh bahan yang mempunyai permeabilitas tinggi adalah besi, besi pasir, stalloy, dan
sebagainya. Selain itu sering dijumpai magnet yang merupakan magnet permanen,
misalnya alnico, cobalt, baja arang, dan sebagainya. Baja untuk magnet sering dijumpai
pada pelat-pelat motor/generator, pelat-pelat transformator, dan sebagainya. Dalam
bidang elektronika, digunakan bahan magnet misalnya pada speaker, alat-alat ukur
elektronika, dan sebagainya.
5. Bahan Super Konduktor. Pada tahun 1911, Kamerligh Onnes mengukur perubahan
tahanan listrik yang disebabkan oleh perubahan suhu Hg dalam helium cair. Dia
menemukan bahwa tahanan listrik tiba-tiba hilang pada suhu 4,153°K. Sampai saat ini
telah ditemukan sekitar 24 unsur hantaran super dan lebih banyak lagi paduan dan
senyawa yang menunjukkan sifat-sifat hantaran super. Temperatur kritisnya berkisar
antara 1 samapai 19° Kelvin. Bahan-bahan lead (timah), tin (timah patri), alumunium,
dan mercury, pada sushu mendekati 0°K mempunyai resistivitas nol.
6. Bahan Nuklir. Bahan nuklir sering dipakai sebagai bahan baker reaktor nuklir. Reaktor
nuklir adalah pesawat yang mengandung bahan-bahan nuklir yang dapat membelah, yang
disusun sedemikian sehingga suatu reaksi berantai dapat berjalan dalam keadaan dan
kondisi terkendali. Dengan sendirinya syarat agar suatu bahan dapat dipergunakan
sebagai bahan bakar nuklir adalah bahan yang dapat mengadakan fisi (pembelahan atom).
Dalam reaktor nuklir digunakan bahan bakar uranium 235, plutonium-239, uranium-233.
Dalam pemilihan jenis bahan listrik, selain sifat listrik, perlu dipertimbangkan beberapa
sifat lain dari bahan, yaitu :
A. Sifat Mekanis, yaitu perubahan bentuk dari suatu benda padat akibat adanya
gaya-gaya dari luar yang bekerja pada benda tersebut. Jadi adanya perubahan itu
tergantung kepada besar kecilnya gaya, bentuk benda, dan dari bahan apa benda
tersebut dibuat.
Jika tidak ada gaya dari luar yang bekerja, maka ada tiga kemungkinan yang akan
terjadi pada suatu benda :
• Bentuk benda akan kembali ke bentuk semula, hal ini karena benda mempunyai
sifat kenyal (elastis)
• Bentuk benda sebagian saja akan kembali ke bentuk semula, hal ini hanya
sebagian saja yang dapat kembali ke bentuk semula karena besar gaya yang
bekerja melampaui batas kekenyalan sehingga sifat kekenyalan menjadi
berkurang.
• Bentuk benda berubah sama sekali, hal ini dapat terjadi karena besar gaya yang
bekerja jauh melampaui batas kekenyalan sehingga sifat kekenyalan sama sekali
hilang.
B. Sifat Fisis, Benda padat mempunyai bentuk yang tetap (bentuk sendiri),
dimana pada suhu yang tetap benda padat mempunyai isi yang tetap pula. Isi akan
bertambah atau memuai jika mengalami kenaikkan suhu dan sebaliknya benda
akan menyusut jika suhunya menurun. Karena berat benda tetap , maka kepadatan
benda akan bertambah, sehingga dapat disimpulkan sebagai berikut :
• Jika isi (volume) bertambah (memuai), maka kepadatannya akan berkurang
• Jika isinya berkurang (menyusut), maka kepadatan akan bertambah
• Jadi benda lebih padat dalam keadaan dingin daripada dalam keadaan panas
C. Sifat Kimia, berkarat adalah termasuk sifat kimia dari suatu bahan yang
terbuat dari logam. Hal ini terjadi karena reaksi kimia dari bahan itu sendiri
dengan sekitarnya atau bahan itu sendiri dengan bahan cairan. Biasanya reaksi
kimia dengan bahan cairan itulah yang disebut berkarat atau korosi. Sedangkan
reaksi kimia dengan sekitarnya disebut pemburaman.
Pengujian sifat mekanis bahan perlu dilakukan untuk mendapatkan informasi
spesifikasi bahan. Melalui pengujian tarik akan diperoleh besaran-besaran
kekuatan tarik, kekuatan mulur, perpanjangan, reduksi penampang, modulus
elastis, resilien, keuletan logam, dan lain-lain. Selain sifat-sifat tersebut dengan
tidak secara terlalu teknis, perlu diperhatikan kekerasan (hardness) dan
kemampuan menahan goresan (abrasion). Contoh sifat fisis yang sering
diperlukan adalah berat jenis, titik lebur, titik didih, titik beku, kalor lebur, dan
sebagainya. Juga sifat perubahan volume, wujud, dan panjang terhadap perubahan
suhu. Perkaratan adalah contoh sifat bahan akibat reaksi kimia; reaksi antara
logam dengan oksigen yang ada di udara. Sifat kimia juga termasuk sifat bahan
yang beracun, kemungkinan mengadakan reaksi dengan garam, asam, dan basa.
intisari
Selain bahan penyekat atau isolator di atas, ada bahan lain yang juga banyak
digunakan dalam teknik ketenagalistrikan yaitu bahan penghantar atau sering
dinamakan dengan istilah konduktor. Suatu bahan listrik yang akan dijadikan
penghantar, juga harus mempunyai si fat-sifat dasar penghantar itu sendiri seperti:
koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan lain-lain.
Disamping itu juga penghantar kebanyakan menggunakan bentuk padat seperti
tembaga, aluminium, baja, seng, timah, dan lain-lain. Untuk keperluan
komunikasi sekarang banyak digunakan bahan penghantar untuk media transmisi
telekomunikasi yaitu menggunakan serat optik.
Erat kaitannya dengan keperluan pembangkitan energi listrik, yaitu suatu bahan
magnetik yang akan dijadikan sebagai medium untuk konversi energi, baik dari
energi listrik ke energi mekanik, energi mekanik ke energi listrik, energi listrik
menjadi energi panas atau cahaya, maupun dari energi listrik menjadi energi
listrik kembali. Bahan magnetik ini tentunya harus memenuhi sifat-sifat
kemagnetan, dan parameter-parameter untuk dijadikan sebagai bahan magnet
yang baik. Dalam pemilihan bahan magnetik ini dapat dikelompokkan menjadi
tiga macam, yaitu ferromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik.
Suatu bahan yang sekarang lagi ngetren dan paling banyak sedang dilakukan
riset-riset di dunia ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu bahan semi konduktor.
Berkembangnya dunia elektronika dan komputer saat ini adalah merupakan salah
satu peranan dari teknologi semi konduktor. Bahan ini sangat besar peranannya
pada saat ini pada berbagai bidang disipilin ilmu terutama di bidang teknik elektro
seperti teknologi informasi, komputer, elektronika, telekomunikasi, dan lain -lain.
Berkaitan dengan bahan semi konduktor, pada saat ini dapat dikelompokkan
menjadi dua macam yaitu semi konduktor dan super konduktor.