Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal udara vakum, keramik, gelas, dan
lain-lain. Jika ujung-ujung plat logam diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan
positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda logamnya dan pada saat yang
sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung logam yang satu lagi. Muatan
positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif
tidak dapat menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang
non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada
ujung-ujung kakinya
2
. Kapasitansi suatu kapasitor
dipengaruhi oleh bahan dielektrik yang digunakan, luas plat, dan jarak antar plat.
Kapasitansi kapasitor berbanding lurus dengan luas plat dan berbanding terbalik
dengan jarak antara plat-plat seperti berikut:
d A
C ε
=
2 Keterangan :
ε
= permitivitas bahan faradm A= luas plat m
2
d = jarak antara plat m Perbandingan antara permitivitas bahan
ε
dengan permitivitas ruang hampa
ε
o
disebut permitivitas relatif atau konstanta dielektrik yang dinyatakan dengan
10
:
ε ε
ε
=
r
3 Menurut permodelan Maxwell-Wagner
diperoleh persamaan kapasitansi membran sebagai berikut
4
c. Impedansi listrik membran
Kapasitor yang dirangkai dengan resistor dan induktor pada rangkaian arus
bolak-balik memiliki hambatan total yang dinamakan impedansi. Hubungan impedansi
dan kapasitansi dituliskan dalam persamaan berikut
2
.
C j
Z ω
1 =
5 Pada rangkaian ekuivalen, impedansi Z
p
dari resistansi R
p
dan sebuah kapasitansi yang dirangkai paralel dapat diperoleh dari
hukum Kirchoff : 6
Dari persamaan 5 diperoleh: 7
Jika ditambahkan R
s
secara seri pada elemen RC maka diperoleh:
· · · ·
·
8 Keterangan:
= 2 πf Hz
Pada impedansi kompleks Z, terdapat bagian real Z
re
dan imajiner Z
im
. Keduanya dirumuskan dalam persamaan
sebagai berikut:
· ·
9
· · ·
·
10 Keterangan:
j = satuan imajiner Z = impedansi ohm
C
p
= kapasitansi paralel farad R = resistansi ohm
d. Konduktansi listrik membran
Salah satu sifat listrik yang dimiliki membran adalah konduktivitas.
Konduktivitas listrik adalah ukuran dari
kemampuan suatu bahan
untuk menghantarkan arus listrik. Sifat ini muncul
karena adanya interaksi antara ion dengan membran. Besarnya konduktansi membran
dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan
11
. G = n G
p
11 Keterangan:
n
= jumlah pori membran dan
p
G
= konduktansi tiap pori dengan asumsi tiap pori-porinya identik siemen
Beberapa faktor yang mempengaruhi nilai konduktansi tiap pori
G
p
, antara lain geometri pori, konsentrasi pori dan mobilitas ionnya. Dengan
mengasumsikan adanya interaksi elektrostatik antara ion yang berada dalam
medium dengan membran, sehingga ion tersebut memiliki energi dalam sebesar U.
Energi ini merupakan integral dari medan listrik permukaan membran, sehingga
besarnya energi dalam U suatu ion dalam medium terbatas dengan konstanta dielektrik
2 2
1 2
2 2
1 2
1 2
1 2
2 2
1 1
2 2
C C
G G
C C
C C
C G
C G
C
m
+ +
+ +
+ +
= ω
ω
ε yang bervalensi z, muatan q, dan jari-jari ion d, akan menghasilkan:
8 ⁄
12 Nilai energi dalam U dipengaruhi
oleh konstanta dielektrik . Pada medium yang memiliki konstanta dielektrik tidak
tetap, energi dalam yang dimilikinya pun akan berubah. Nilai U akan naik secara
teratur sesuai dengan banyaknya ion yang melewati suatu daerah dengan konstanta
dielektrik
lebih rendah. Nilai konstanta dielektrik membran
= berkisar 3 – 4 lebih kecil dari konatanta dielektrik larutan
= 78.5. Besarnya
ΔU bergantung pada ion yang melewati membran. Adanya interaksi
antara medan listrik dan konstanta dielektrik membran
, mengakibatkan ion yang melewati membran akan meningkat seiring
dengan pembakaran energi dalam ΔU
9
. ∆
4 ⁄
13 Keterangan :
b = jari-jari pori α : nilai yang tergantung konstanta
geometri dan dielektrik pendekatan 0,2
z : bilangan valensi ion
m
: konstanta dielektrik membran
o
: konstanta resapan q : muatan ion
Menurut Permodelan Maxwell-Wagner didapatkan persamaan konduktansi
membran
14
e.
Loss coefficient
Loss coefficient merupakan faktor
hamburan energi pada bahan. Sudut loss coefficient
D merupakan sudut yang dibentuk antara arus total I arus bolak balik
ac dan arus pengisian Ic pada kapasitor. Pada medium yang ideal, di dalam dielektrik
kapasitor tidak ada energi hilang yang tejadi dan arus akan membentuk sudut 90
terhadap voltase. Jika terjadi kehilangan energi, maka sudut fase akan berkurang, dan
loss coefficient akan bertambah berdasarkan
hubungan sebagai berikut
12
: Loss coefficient
D = 90 – sudut fase 15
Pada frekuensi yang diberikan, dielektrik dapat diperlihatkan sebagai rangkaian
paralel yang terdiri dari kapasitansi dan resistansi yang ideal.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian dilakukan di
Laboratorium Biofisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Institut Pertanian Bogor. Penelitian akan dilaksanakan pada bulan November
2010 - September 2011.
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah selulosa asetat,
asam asetat, TiO
2,
dan aquades. Alat yang dipergunakan adalah cawan petri, gelas
kimia, tabung reaksi, pipet volumetric, pengaduk, labu erlemenyer, plat kaca,
aluminium foil , batang magnet, lap,
gunting, penggaris, isolasi, kamera, alat tulis, timbangan, gelas piala dan HIOKI
3522-50 LCR meter.
Metode Penelitian a.
Persiapan penelitian
Sebelum pelaksanaan penelitian, pencarian literatur seperti artikel, skripsi,
buku, dan sebagainya dilakukan untuk mempersiapkan dasar-dasar teori,
perumusan fisika yang berhubungan dengan penelitian sebagai acuan. Setelah itu dibuat
usulan untuk kolokium.
b. Pembuatan membran selusosa
