2.2.2 Bahan Dielektrik
Dielektrik adalah bahan-bahan yang molekul-molekulnya mudah terpolarisasi menjadi dipol-dipol listrik Soedojo, 1999.
Watak utama bahan dielektrik adalah sifat nonkonduktifnya. Selain itu, sifat bahan dielektrik yang paling penting dan bermanfaat adalah kemampuannya untuk
menaikkan nilai kapasitansi suatu kapasitor, bila bahan itu ditempatkan di antara kedua lempeng kapasitor pada suatu beda potensial tertentu. Bahan dielektrik terbagi
menjadi dua, yaitu polar dan non polar. Molekul polar adalah dipol listrik tetap. Oleh pengaruh medan listrik luar, maka momen dipolnya dapat diarahkan oleh pergeseran
muatan positif dan negatif di dalamnya. Molekul non polar bukan dipol, karena titik berat muatan - muatan positif yaitu inti - intinya dan titik berat muatan -muatan
negatif, yaitu elektron - elektronnya berimpit, namun oleh medan listrik luar akan menjadi dipol sementara oleh bergesernya muatan - muatan itu. Jika suatu bahan
dikenakan medan listrik luar akan timbul polarisasi, yaitu pergeseran ion - ion atau atom - atom pada arah yang berlawanan Omar, 1975.
Kapasitansi kapasitor semula diberikan oleh
C V
Q C
= dan kapasitansi C
dengan kehadiran dielektrik adalah
V Q
C =
, dimana C adalah kapasitansi dalam farad, Q adalah kuantitas muatan listrik dengan satuan coulomb, dan V adalah
perbedaan potensial dalam volt. Muatan Q adalah sama dalam kedua kasus, dan V lebih kecil daripada V
, sehingga dapat disimpulkan bahwa kapasitansi C dengan kehadiran dielektrik adalah lebih besar daripada C
. Bila ruang hampa di antara pelat-pelat diisi sepenuhnya oleh dielektrik, maka rasio C terhadap C
yang sama dengan rasio V
terhadap V disebut kontanta dielektrik material,
: K
C C
K =
8 Bila sebuah material dielektrik, misalnya larutan elektrolit disisipkan diantara
elektroda – elektroda sementara muatan dipertahankan konstan, selisih potensial diantara elektroda – elektroda itu berkurang oleh sebuah faktor K. Maka medan listrik
di antara konduktor – konduktor itu harus berkurang oleh faktor yang sama. Jika
E r
adalah nilai medan listrik di ruang hampa dan E r
adalah nilai medan listrik dengan adanya dielektrik, maka
K E
E r
r =
9 Karena besarnya medan listrik adalah lebih kecil bila dielektrik itu ada, maka
kerapatan muatan permukaan yang menyebabkan medan itu juga akan lebih kecil. Muatan permukaan pada konduktor tidak berubah, tetapi sebuah induksi yang
tandannya berlawanan muncul pada setiap permukaan larutan elektrolit tersebut. Momen dipol pada larutan elektrolit pada mulanya netral secara listrik, dan tetap
netral; muatan permukaan timbul sebagai akibat dari pendistribusian kembali muatan positif dan muatan negatif di dalam material larutan elektrolit tersebut, yakni sebuah
fenomena yang dinamakan polarisasi Sears Zemansky, 2001.
Gambar 2.3 Dipol - dipol listrik tersebar secara acak dari suatu dielektrik polar
tanpa kehadiran medan listrik dari luar Tipler,1991
Gambar 2.4 Dalam pengaruh medan listrik luar, dipol - dipol menyearahkan dirinya
dengan arah medan listrik Tipler,1991
E r
Gambar 2.5 Ketika suatu dielektrik diletakkan antara keeping - keping kapasitor,
medan listrik dari kapasitor mempolarisasikan molekul - molekul dielektrik
2.3 Sel Elektrokimia
Sel elektrokimia merupakan sistem yang memungkinkan perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik atau dari energi listrik menjadi energi kimia.
Secara umum sel elektrokimia terbagi menjadi sel listrik dan sel elektrolisis Johannes, 1978. Sel listrik adalah sel yang dapat menghasilkan arus listrik akibat
reaksi kimia di dalamnya. Sel elektrolisis adalah sel yang bila dialiri arus dapat menghasilkan reaksi kimia pada elektrodanya Johannes, 1978.
Kategori