Macam macam dan bahan listrik
Ilmu Bahan Listrik
Macam macam bahan listrik
Muhammad Maulana Rasiddin
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 :
Isolator
Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau
sulit melakukan perpindahan muatan listrik. Dalam bahan
isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atom-atomnya.
Bahan-bahan ini dipergunakan dalam alat-alat elektronika
sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya arus listrik.
Isolator berguna pula sebagai penopang beban atau pemisah
antara konduktor tanpa membuat adanya arus mengalir ke
luar atau atara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan
untuk menamai alat yang digunakan untuk menyangga
kabel transmisi listrik pada tiang listrik.
Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan bahan isolator yang sangat
bagus. Beberapa bahan sintetis masih "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel.
Contohnya plastik atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai isolator kabel karena lebih mudah
dibentuk / diproses sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase menengah
(ratusan, mungkin ribuan volt).
Konduktor
Konduktor dalam teknik elektronika adalah zat yang
dapat menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair
atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebut
konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki
tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat
konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi
berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi
sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena
sangat mahal harganya, maka secara\ ekonomis tembaga dan
alumunium paling banyak digunakan.
Dielektrik
Dielektrik adalah sejenis bahan Isolator listrik
yang dapat dikutubkan (polarized) dengan cara
menempatkan bahan dielektrik dalam medan listrik.
Ketika bahan ini berada dalam medan listrik, muatan
listrik yang terkandung di dalamnya tidak akan
mengalir, sehingga tidak timbul arus seperti bahan
konduktor, tetapi hanya sedikit bergeser dari posisi
setimbangnya mengakibatkan terciptanya pengutuban
dielektrik. Oleh karena pengutuban dielektrik, muatan
positif bergerak menuju kutub negatif medan listrik, sedang muatan negatif bergerak pada arah
berlawanan (yaitu menuju kutub positif medan listrik) Hal ini menimbulkan medan listrik
internal (di dalam bahan dielektrik) yang menyebabkan jumlah keseluruhan medan listrik yang
Macam – macam bahan listrik Halaman 1
melingkupi bahan dielektrik menurun. Jika bahan dielektrik terdiri dari molekul-molekul yang
memiliki ikatan lemah, molekul-molekul ini tidak hanya menjadi terkutub, namun juga sampai
bisa tertata ulang sehingga sumbu simetrinya mengikuti arah medan listrik.
Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti konduksi listriknya rendah, seperti
"dielektrik", namun istilah "dielektrik" biasanya digunakan untuk bahan-bahan isolator yang
memiliki tingkat kemampuan pengutuban tinggi yang besarannya diwakili oleh konstanta
dielektrik. Contoh umum tentang dielektrik adalah sekat isolator di antara plat konduktor yang
terdapat dalam kapasitor. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik
padanya mengubah muatan listrik pada kutub-kutub kapasitor.
Semi Konduktor
Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan
konduktivitas listrik yang berada di antara insulator
(isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga
sebagai bahan setengah penghantar listrik. Suatu
semikonduktor bersifat sebagai insulator jika tidak diberi
arus listrik dengan cara dan besaran arus tertentu, namun
pada temperatur, arus tertentu, tatacara tertentu dan
persyaratan kerja semikonduktor berfungsi sebagai
konduktor, misal sebagai penguat arus, penguat tegangan
dan penguat daya. Untuk menggunakan suatu semikonduktor supaya bisa berfungsi harus tahu
spesifikasi dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya maka akan
tidak berfungsi dan rusak. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon,
germanium, dan gallium arsenide.
Baterai
Baterai listrik adalah alat yang terdiri dari 2
atau lebih sel elektrokimia yang mengubah energi
kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Tiap sel
memiliki kutub positif (katoda) dan kutub negatif
(anoda). Kutub yang bertanda positif menandakan
bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi
daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda
negatif adalah sumber elektron yang ketika
disambungkan dengan rangkaian eksternal akan
mengalir dan memberikan energi ke peralatan
eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan
rangkaian eksternal, elektrolit dapat berpindah
sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi
kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar
dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis adalah alat dengan
beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
Baterai primer (satu kali penggunaan) hanya digunakan sekali dan dibuang; material
elektrodanya tidak dapat berkebalikan arah ketika dilepaskan. Pengunaannya umumnya adalah
baterai alkaline digunakan untuk senter dan berbagai alat portabel lainnya. Baterai sekunder
(Baterai dapat diisi ulang) dapat digunakan dan diisi ulang beberapa kali; komposisi awal
Macam – macam bahan listrik Halaman 2
elektroda dapat dikembalikan dengan arus berkebalikan. Contohnya adalah baterai timbal-asam
pada kendaraan dan baterai ion litium pada elektronik portabel.
Baterai terdiri dari berbagai bentuk dan ukuran, dari sel berukuran mini untuk alat bantu
pendengaran dan jam tangan hingga bank baterai seukuran ruangan yang bisa memberikan
tenaga untuk pertukaran telepon dan pusat data komputer.
Baterai memiliki energi spesifik (energi per satuan massa) yang jauh lebih rendah
daripada bahan bakar biasa seperti bensin. Namun, biasanya hal ini ditutup dengan efisiensi
motor listrik yang lebih tinggi daripada motor bakar dalam menghasilkan kerja mekanik.
Serat Optik
Serat optik adalah saluran transmisi
atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca
atau plastik yang sangat halus dan lebih
kecil dari sehelai rambut, dan dapat
digunakan untuk mentransmisikan sinyal
cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.
Sumber cahaya yang digunakan biasanya
adalah laser atau LED. Kabel ini
berdiameter lebih kurang 120 mikrometer.
Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar
daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit.
Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran
komunikasi.
Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan
(attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar
sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan
dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan
terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan
membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.
Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca.
Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
Piezo Elektrik
Piezoelektrik adalah muatan
listrik
(terakumulasi pada bahan padat tertentu) sebagai
respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan.
Piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh
fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Efek
piezoelektrik
dipahami
sebagai
interaksi
elektromekanis linier antara keadaan mekanis dan
listrik pada bahan kristal tanpa simetri inversi.
Efek piezoelektrik adalah proses reversibel pada
bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik
langsung (pembangkit internal muatan listrik yang dihasilkan dari gaya mekanik yang
diterapkan). Sebagai contoh, kristal titanat zirkonat memimpin akan menghasilkan piezoelektrik
terukur saat struktur statis mereka mengalami deformasi sekitar 0,1% dari dimensi aslinya.
Macam – macam bahan listrik Halaman 3
Sebaliknya, kristal yang sama akan berubah sekitar 0,1% dari dimensi statisnya saat medan
listrik eksternal diterapkan pada material. Efek piezoelektrik terbalik digunakan dalam produksi
gelombang suara ultrasonik.
Piezoelektrik ditemukan pada aplikasi yang berguna, seperti produksi dan pendeteksian
suara, pembangkitan voltase tinggi, frekuensi elektronik, mikrobalansi, penggerak nosel
ultrasonik, dan ultrafine yang memfokuskan pada majelis optik. Ini juga merupakan dasar dari
sejumlah teknik instrumental ilmiah dengan resolusi atom, mikroskop probe pemindaian, seperti
STM, AFM, MTA, SNOM, dll., Dan penggunaan sehari-hari, seperti bertindak sebagai sumber
pengapian untuk pemantik api, dan barbecue push-start propane, serta sumber referensi waktu
pada jam tangan kuarsa.
Magnet
Magnet adalah material atau benda yang menghasilkan
medan magnet. Medan magnet ini tidak terlihat tapi
bertanggung jawab atas sifat magnet yang paling menonjol:
gaya yang menarik bahan feromagnetik lainnya, seperti besi,
dan menarik atau mengusir magnet lainnya.
Magnet permanen adalah benda yang terbuat dari
material yang dimagnetisasi dan menciptakan medan
magnetnya sendiri. Contoh sehari-hari adalah magnet kulkas
yang digunakan untuk menyimpan catatan di pintu kulkas.
Bahan yang bisa dimagnetisasi, yang juga merupakan benda
yang sangat tertarik pada magnet, disebut feromagnetik (atau ferrimagnetik). Ini termasuk besi,
nikel, kobalt, beberapa paduan logam tanah jarang, dan beberapa mineral alami seperti
lodestone. Meskipun bahan feromagnetik (dan ferrimagnetik) adalah satu-satunya yang tertarik
pada magnet yang cukup kuat untuk dianggap magnetis, semua zat lainnya bereaksi lemah
terhadap medan magnet, oleh salah satu dari beberapa jenis magnet lainnya.
Bahan feromagnetik dapat dibagi menjadi bahan "lunak" yang magnetis seperti besi anil,
yang dapat dimagnetisasi namun tidak cenderung tetap magnet, dan bahan "keras" yang
magnetis, yang melakukannya. Magnet permanen terbuat dari bahan feromagnetik "keras"
seperti alnico dan ferrite yang mengalami pemrosesan khusus di medan magnet yang kuat
selama pembuatan untuk menyelaraskan struktur mikrokristalin internal mereka, sehingga sangat
sulit untuk diremagnetisasi. Untuk melakukan demagnetisasi magnet jenuh, medan magnet
tertentu harus diterapkan, dan ambang batas ini bergantung pada koersivitas material masingmasing. Bahan "Keras" memiliki koersivitas tinggi, sedangkan bahan "lunak" memiliki
koersivitas rendah.
Elektromagnet terbuat dari gulungan kawat yang berfungsi sebagai magnet saat arus
listrik melewatinya namun berhenti menjadi magnet saat arus berhenti. Seringkali, koil dililitkan
di sekitar inti bahan feromagnetik "lunak" seperti baja, yang sangat meningkatkan medan
magnet yang dihasilkan oleh koil.
Kekuatan magnet secara keseluruhan diukur dengan momen magnetiknya atau, secara
alternatif, fluks magnetik total yang dihasilkannya. Kekuatan magnetisme lokal dalam material
diukur dengan magnetisasinya.
Macam – macam bahan listrik Halaman 4
Hambatan Jenis
Hambatan jenis adalah kecenderungan suatu bahan untuk melawan aliran arus listrik.
Faktor yang menentukan besar kecilnya nilai hambatan jenis suatu penghantar adalah bahan
kawat penghantar tersebut.
Kawat penghantar yang dipakai pada kawat listrik pasti mempunyai hambatan, meskipun
nilainya kecil. Kita mungkin menduga bahwa hambatan yang dimiliki kawat yang tebal lebih
kecil daripada kawat yang tipis, karena kawat yang lebih tebal memiliki area yang lebih luas
untuk aliran elektron. Kita tentunya juga memperkirakan bahwa semakin panjang suatu
penghantar, maka hambatannya juga semakin besar, karena akan ada lebih banyak penghalang
untuk aliran elektron.
Berdasarkan eksperimen, Ohm juga merumuskan bahwa hambatan R kawat logam
berbanding lurus dengan panjang l, berbanding terbalik dengan luas penampang lintang kawat
A, dan bergantung kepada jenis bahan tersebut. Secara matematis dituliskan :
R=ρ
dengan:
R = hambatan kawat penghantar (Ω)
l = panjang kawat penghantar (m)
A = luas penampang lintang penghantar (m2)
ρ = hambatan jenis kawat penghantar (Ω.m)
Konstanta pembanding disebut hambatan jenis (resistivitas). Hambatan jenis kawat
berbeda-beda tergantung bahannya.
Berdasarkan persamaan dan contoh tersebut, terlihat bahwa apabila kawat penghantar
makin panjang dan hambatan jenisnya makin besar, maka nilai hambatannya bertambah besar.
Tetapi apabila luas penampang kawat penghantar makin besar, ternyata nilai hambatannya
makin kecil. Untuk nilai hambatan jenis suatu penghantar besar kecilnya sudah ditentukan para
ilmuwan.
Nilai Hambatan Jenis Berbagai Bahan
Berikut adalah hambatan jenis beberapa bahan pada suhu 20 oC
Hambatan Jenis Konduktor
Bahan
Hambatan Jenis ρ (Ωm) Koefisien muai, α (oC)-1
Perak
1,59 x 10-8
0,0061
-8
Tembaga
1,68 x 10
0,0068
Emas
2,44 x 10-8
0,0034
-8
Alumunium
2,65 x 10
0,00429
Tungsten
5,60 x 10-8
0,0045
-8
Besi
9,71 x 10
0,00651
Platina
10,6 x 10-8
0,003927
Air Raksa
98 x 10-8
0,0009
-8
Nikrom
100 x 10
0,0004
Macam – macam bahan listrik Halaman 5
Hambatan Jenis Semikonduktor
Bahan
Hambatan Jenis ρ (Ωm) Koefisien muai, α (oC)-1
Karbo (grafit)
(3-60) x 10-5
– 0,0005
Germanium
(1-500) x 10-3
– 0,05
Silikon
0,1 – 60
– 0,07
Hambatan Jenis Isolator
Bahan Hambatan Jenis ρ (Ωm) Koefisien muai, α (oC)-1
Kaca
1011 – 1014
–
Karet
108 – 1013
–
12
14
Porselin
10 – 10
–
Mika
1013
–
13
16
Ebonit
10 – 10
–
Nilai hambatan suatu penghantar (R) sebanding dengan hambatan jenis (ρ) , pengaruh suhu
terhadap hambatan sehingga dapat ditulis :
Rt = R0 (1 + αΔT)
Dengan :
Rt = hambatan akhir (Ω)
R0 = hambatan mula-mula (Ω)
Hambatan jenis suatu penghantar bergantung pada suhu penghantar tersebut. Secara matematis
dapat dituliskan sebagai berikut :
ρt = ρ0 (1+αΔT)
Dengan :
α = koefisien suhu hambatan
ΔT = pertambahan suhu (oC)
ρt = hambatan jenis akhir (Ωm)
ρ0 = hambatan jenis mula-mula (Ωm)
Macam – macam bahan listrik Halaman 6
Macam macam bahan listrik
Muhammad Maulana Rasiddin
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 :
Isolator
Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau
sulit melakukan perpindahan muatan listrik. Dalam bahan
isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atom-atomnya.
Bahan-bahan ini dipergunakan dalam alat-alat elektronika
sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya arus listrik.
Isolator berguna pula sebagai penopang beban atau pemisah
antara konduktor tanpa membuat adanya arus mengalir ke
luar atau atara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan
untuk menamai alat yang digunakan untuk menyangga
kabel transmisi listrik pada tiang listrik.
Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan bahan isolator yang sangat
bagus. Beberapa bahan sintetis masih "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel.
Contohnya plastik atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai isolator kabel karena lebih mudah
dibentuk / diproses sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase menengah
(ratusan, mungkin ribuan volt).
Konduktor
Konduktor dalam teknik elektronika adalah zat yang
dapat menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair
atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebut
konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki
tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat
konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi
berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi
sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena
sangat mahal harganya, maka secara\ ekonomis tembaga dan
alumunium paling banyak digunakan.
Dielektrik
Dielektrik adalah sejenis bahan Isolator listrik
yang dapat dikutubkan (polarized) dengan cara
menempatkan bahan dielektrik dalam medan listrik.
Ketika bahan ini berada dalam medan listrik, muatan
listrik yang terkandung di dalamnya tidak akan
mengalir, sehingga tidak timbul arus seperti bahan
konduktor, tetapi hanya sedikit bergeser dari posisi
setimbangnya mengakibatkan terciptanya pengutuban
dielektrik. Oleh karena pengutuban dielektrik, muatan
positif bergerak menuju kutub negatif medan listrik, sedang muatan negatif bergerak pada arah
berlawanan (yaitu menuju kutub positif medan listrik) Hal ini menimbulkan medan listrik
internal (di dalam bahan dielektrik) yang menyebabkan jumlah keseluruhan medan listrik yang
Macam – macam bahan listrik Halaman 1
melingkupi bahan dielektrik menurun. Jika bahan dielektrik terdiri dari molekul-molekul yang
memiliki ikatan lemah, molekul-molekul ini tidak hanya menjadi terkutub, namun juga sampai
bisa tertata ulang sehingga sumbu simetrinya mengikuti arah medan listrik.
Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti konduksi listriknya rendah, seperti
"dielektrik", namun istilah "dielektrik" biasanya digunakan untuk bahan-bahan isolator yang
memiliki tingkat kemampuan pengutuban tinggi yang besarannya diwakili oleh konstanta
dielektrik. Contoh umum tentang dielektrik adalah sekat isolator di antara plat konduktor yang
terdapat dalam kapasitor. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik
padanya mengubah muatan listrik pada kutub-kutub kapasitor.
Semi Konduktor
Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan
konduktivitas listrik yang berada di antara insulator
(isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga
sebagai bahan setengah penghantar listrik. Suatu
semikonduktor bersifat sebagai insulator jika tidak diberi
arus listrik dengan cara dan besaran arus tertentu, namun
pada temperatur, arus tertentu, tatacara tertentu dan
persyaratan kerja semikonduktor berfungsi sebagai
konduktor, misal sebagai penguat arus, penguat tegangan
dan penguat daya. Untuk menggunakan suatu semikonduktor supaya bisa berfungsi harus tahu
spesifikasi dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya maka akan
tidak berfungsi dan rusak. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon,
germanium, dan gallium arsenide.
Baterai
Baterai listrik adalah alat yang terdiri dari 2
atau lebih sel elektrokimia yang mengubah energi
kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Tiap sel
memiliki kutub positif (katoda) dan kutub negatif
(anoda). Kutub yang bertanda positif menandakan
bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi
daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda
negatif adalah sumber elektron yang ketika
disambungkan dengan rangkaian eksternal akan
mengalir dan memberikan energi ke peralatan
eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan
rangkaian eksternal, elektrolit dapat berpindah
sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi
kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar
dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis adalah alat dengan
beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
Baterai primer (satu kali penggunaan) hanya digunakan sekali dan dibuang; material
elektrodanya tidak dapat berkebalikan arah ketika dilepaskan. Pengunaannya umumnya adalah
baterai alkaline digunakan untuk senter dan berbagai alat portabel lainnya. Baterai sekunder
(Baterai dapat diisi ulang) dapat digunakan dan diisi ulang beberapa kali; komposisi awal
Macam – macam bahan listrik Halaman 2
elektroda dapat dikembalikan dengan arus berkebalikan. Contohnya adalah baterai timbal-asam
pada kendaraan dan baterai ion litium pada elektronik portabel.
Baterai terdiri dari berbagai bentuk dan ukuran, dari sel berukuran mini untuk alat bantu
pendengaran dan jam tangan hingga bank baterai seukuran ruangan yang bisa memberikan
tenaga untuk pertukaran telepon dan pusat data komputer.
Baterai memiliki energi spesifik (energi per satuan massa) yang jauh lebih rendah
daripada bahan bakar biasa seperti bensin. Namun, biasanya hal ini ditutup dengan efisiensi
motor listrik yang lebih tinggi daripada motor bakar dalam menghasilkan kerja mekanik.
Serat Optik
Serat optik adalah saluran transmisi
atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca
atau plastik yang sangat halus dan lebih
kecil dari sehelai rambut, dan dapat
digunakan untuk mentransmisikan sinyal
cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.
Sumber cahaya yang digunakan biasanya
adalah laser atau LED. Kabel ini
berdiameter lebih kurang 120 mikrometer.
Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar
daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit.
Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran
komunikasi.
Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan
(attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar
sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan
dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan
terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan
membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.
Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca.
Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
Piezo Elektrik
Piezoelektrik adalah muatan
listrik
(terakumulasi pada bahan padat tertentu) sebagai
respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan.
Piezoelektrik ditemukan pada tahun 1880 oleh
fisikawan Prancis Jacques dan Pierre Curie. Efek
piezoelektrik
dipahami
sebagai
interaksi
elektromekanis linier antara keadaan mekanis dan
listrik pada bahan kristal tanpa simetri inversi.
Efek piezoelektrik adalah proses reversibel pada
bahan yang menunjukkan efek piezoelektrik
langsung (pembangkit internal muatan listrik yang dihasilkan dari gaya mekanik yang
diterapkan). Sebagai contoh, kristal titanat zirkonat memimpin akan menghasilkan piezoelektrik
terukur saat struktur statis mereka mengalami deformasi sekitar 0,1% dari dimensi aslinya.
Macam – macam bahan listrik Halaman 3
Sebaliknya, kristal yang sama akan berubah sekitar 0,1% dari dimensi statisnya saat medan
listrik eksternal diterapkan pada material. Efek piezoelektrik terbalik digunakan dalam produksi
gelombang suara ultrasonik.
Piezoelektrik ditemukan pada aplikasi yang berguna, seperti produksi dan pendeteksian
suara, pembangkitan voltase tinggi, frekuensi elektronik, mikrobalansi, penggerak nosel
ultrasonik, dan ultrafine yang memfokuskan pada majelis optik. Ini juga merupakan dasar dari
sejumlah teknik instrumental ilmiah dengan resolusi atom, mikroskop probe pemindaian, seperti
STM, AFM, MTA, SNOM, dll., Dan penggunaan sehari-hari, seperti bertindak sebagai sumber
pengapian untuk pemantik api, dan barbecue push-start propane, serta sumber referensi waktu
pada jam tangan kuarsa.
Magnet
Magnet adalah material atau benda yang menghasilkan
medan magnet. Medan magnet ini tidak terlihat tapi
bertanggung jawab atas sifat magnet yang paling menonjol:
gaya yang menarik bahan feromagnetik lainnya, seperti besi,
dan menarik atau mengusir magnet lainnya.
Magnet permanen adalah benda yang terbuat dari
material yang dimagnetisasi dan menciptakan medan
magnetnya sendiri. Contoh sehari-hari adalah magnet kulkas
yang digunakan untuk menyimpan catatan di pintu kulkas.
Bahan yang bisa dimagnetisasi, yang juga merupakan benda
yang sangat tertarik pada magnet, disebut feromagnetik (atau ferrimagnetik). Ini termasuk besi,
nikel, kobalt, beberapa paduan logam tanah jarang, dan beberapa mineral alami seperti
lodestone. Meskipun bahan feromagnetik (dan ferrimagnetik) adalah satu-satunya yang tertarik
pada magnet yang cukup kuat untuk dianggap magnetis, semua zat lainnya bereaksi lemah
terhadap medan magnet, oleh salah satu dari beberapa jenis magnet lainnya.
Bahan feromagnetik dapat dibagi menjadi bahan "lunak" yang magnetis seperti besi anil,
yang dapat dimagnetisasi namun tidak cenderung tetap magnet, dan bahan "keras" yang
magnetis, yang melakukannya. Magnet permanen terbuat dari bahan feromagnetik "keras"
seperti alnico dan ferrite yang mengalami pemrosesan khusus di medan magnet yang kuat
selama pembuatan untuk menyelaraskan struktur mikrokristalin internal mereka, sehingga sangat
sulit untuk diremagnetisasi. Untuk melakukan demagnetisasi magnet jenuh, medan magnet
tertentu harus diterapkan, dan ambang batas ini bergantung pada koersivitas material masingmasing. Bahan "Keras" memiliki koersivitas tinggi, sedangkan bahan "lunak" memiliki
koersivitas rendah.
Elektromagnet terbuat dari gulungan kawat yang berfungsi sebagai magnet saat arus
listrik melewatinya namun berhenti menjadi magnet saat arus berhenti. Seringkali, koil dililitkan
di sekitar inti bahan feromagnetik "lunak" seperti baja, yang sangat meningkatkan medan
magnet yang dihasilkan oleh koil.
Kekuatan magnet secara keseluruhan diukur dengan momen magnetiknya atau, secara
alternatif, fluks magnetik total yang dihasilkannya. Kekuatan magnetisme lokal dalam material
diukur dengan magnetisasinya.
Macam – macam bahan listrik Halaman 4
Hambatan Jenis
Hambatan jenis adalah kecenderungan suatu bahan untuk melawan aliran arus listrik.
Faktor yang menentukan besar kecilnya nilai hambatan jenis suatu penghantar adalah bahan
kawat penghantar tersebut.
Kawat penghantar yang dipakai pada kawat listrik pasti mempunyai hambatan, meskipun
nilainya kecil. Kita mungkin menduga bahwa hambatan yang dimiliki kawat yang tebal lebih
kecil daripada kawat yang tipis, karena kawat yang lebih tebal memiliki area yang lebih luas
untuk aliran elektron. Kita tentunya juga memperkirakan bahwa semakin panjang suatu
penghantar, maka hambatannya juga semakin besar, karena akan ada lebih banyak penghalang
untuk aliran elektron.
Berdasarkan eksperimen, Ohm juga merumuskan bahwa hambatan R kawat logam
berbanding lurus dengan panjang l, berbanding terbalik dengan luas penampang lintang kawat
A, dan bergantung kepada jenis bahan tersebut. Secara matematis dituliskan :
R=ρ
dengan:
R = hambatan kawat penghantar (Ω)
l = panjang kawat penghantar (m)
A = luas penampang lintang penghantar (m2)
ρ = hambatan jenis kawat penghantar (Ω.m)
Konstanta pembanding disebut hambatan jenis (resistivitas). Hambatan jenis kawat
berbeda-beda tergantung bahannya.
Berdasarkan persamaan dan contoh tersebut, terlihat bahwa apabila kawat penghantar
makin panjang dan hambatan jenisnya makin besar, maka nilai hambatannya bertambah besar.
Tetapi apabila luas penampang kawat penghantar makin besar, ternyata nilai hambatannya
makin kecil. Untuk nilai hambatan jenis suatu penghantar besar kecilnya sudah ditentukan para
ilmuwan.
Nilai Hambatan Jenis Berbagai Bahan
Berikut adalah hambatan jenis beberapa bahan pada suhu 20 oC
Hambatan Jenis Konduktor
Bahan
Hambatan Jenis ρ (Ωm) Koefisien muai, α (oC)-1
Perak
1,59 x 10-8
0,0061
-8
Tembaga
1,68 x 10
0,0068
Emas
2,44 x 10-8
0,0034
-8
Alumunium
2,65 x 10
0,00429
Tungsten
5,60 x 10-8
0,0045
-8
Besi
9,71 x 10
0,00651
Platina
10,6 x 10-8
0,003927
Air Raksa
98 x 10-8
0,0009
-8
Nikrom
100 x 10
0,0004
Macam – macam bahan listrik Halaman 5
Hambatan Jenis Semikonduktor
Bahan
Hambatan Jenis ρ (Ωm) Koefisien muai, α (oC)-1
Karbo (grafit)
(3-60) x 10-5
– 0,0005
Germanium
(1-500) x 10-3
– 0,05
Silikon
0,1 – 60
– 0,07
Hambatan Jenis Isolator
Bahan Hambatan Jenis ρ (Ωm) Koefisien muai, α (oC)-1
Kaca
1011 – 1014
–
Karet
108 – 1013
–
12
14
Porselin
10 – 10
–
Mika
1013
–
13
16
Ebonit
10 – 10
–
Nilai hambatan suatu penghantar (R) sebanding dengan hambatan jenis (ρ) , pengaruh suhu
terhadap hambatan sehingga dapat ditulis :
Rt = R0 (1 + αΔT)
Dengan :
Rt = hambatan akhir (Ω)
R0 = hambatan mula-mula (Ω)
Hambatan jenis suatu penghantar bergantung pada suhu penghantar tersebut. Secara matematis
dapat dituliskan sebagai berikut :
ρt = ρ0 (1+αΔT)
Dengan :
α = koefisien suhu hambatan
ΔT = pertambahan suhu (oC)
ρt = hambatan jenis akhir (Ωm)
ρ0 = hambatan jenis mula-mula (Ωm)
Macam – macam bahan listrik Halaman 6