Rugi-rugi akibat osilasi medan elektrik
62
lambat sehingga dipol memiliki cukup waktu untuk mengikuti perubahannya, namun dengan bertambahnya frekuensi, momen inersia dan gaya gesek akan
menghasilkan hambatan sampai pada frekuensi dimana tidak lagi terjadi rotasi. Gesekan dan momen inersia yang menyertai penyearahan dipol mengakibatkan
disipasi energi dalam bentuk panas.
Gambar 2. 36. Mekanisme polarisasi oleh medan listrik [49]
Rugi-rugi dielektrik terbagi dalam empat segmen yang bersesuaian dengan daerah frekuensi terjadinya, yaitu: ionik, dipolar, atomik dan elektronik seperti pada
Gambar 2.37 berikut:
Gambar 2.37. Mekanisme rugi rugi dielektrik [49]
Pada material dielektrik seperti isolator, displacement D berbanding lurus dengan medan elektrik gelombang mikro E menurut persamaan 2.41 berikut:
63
2. 41
sehingga nilai permitivitas bahan dapat ditulis seperti persamaan 2.42 berikut:
2.42
untuk medan elektrik yang berubah terhadap waktu, nilai permitivitas merupakan suatu besaran kompleks seperti persamaan 2.43 berikut:
2.43
dengan
o
sebagai permitivitas ruang hampa 8.86 x 10
-12
Fm,
r
sebagai permitivitas relatif ril yang menunjukan besar energi gelombang mikro yang
tersimpan dalam material dan
r
adalah permitivitas relatif imajiner yang menunjukan besar energi gelombang mikro yang terdisipasi.
Ilustrasi pada gambar 2.38 menunjukan perubahan nilai permitivitas material terhadap induksi gelombang mikro sebagai fungsi frekuensi yang dikenal
dengan nama Debye relaxation [50]. Kombinasi permitivitas ril dan imajiner merupakan penentu daerah frekuensi kerja material.
Gambar 2.38. Model relaksasi Deby [49]
64
Hubungan antara translasi atau rotasi muatan yang terinduksi gelombang mikro dan rugi-rugi elektrik disebut dengan loss tangent dielektrik tan
seperti yang deskripsikan melalui persamaan 2.44 berikut:
2. 44
dengan σ sebagai konduktifitas bahan Sm yang disebabkan oleh konduksi ion
atau perubahan arus dan f sebagai frekuensi. Persamaan 2.44 memperlihatkan bahwa makin besar nilai konduktifitas maka
makin besar pula serapannya, sehingga penggunaan konduktor sebagai bahan penyerap sangatlah logis. Namun demikian nilai konduktifitas logam yang tinggi
akan menyebabkan arus eddy yang menghasilkan medan magnet dengan arah berlawanan, sehingga konduktor merupakan reflektor yang baik pula.
Jumlah daya per unit volume Wm
3
yang diserap oleh material elektrik dapat ditulis menurut persamaan 2.45 berikut:
2. 45
dengan sebagai nilai mutlak medan elektrik internal karena induksi Vm
dengan asumsi bahwa daya tersebut tersebar merata ke seluruh material sehingga kesetimbangan termal telah tercapai. Terlihat bahwa daya yang terserap berubah
secara linier dengan frekuensi, permitivitas relatif ril, loss tangent, namun berubah dengan kuadrat medan elektrik internal.