Makalah Material Elektroteknik Kelompok 4

MAKALAH

STRUKTUR ATOM ISOLATOR DAN DIELEKTRIK

DISUSUN OLEH : KELOMPOK 4 1. NUR HASANA FAISAL

D41111281

2. IRMAYANTI ISKANDAR

D41111008

3. RIUN ALWIRUN

D41111316

4. ANDI MUH. SYAWAL

D41111299

5. NASARUDDIN

D41111287

6. MUH. IQBAL SAPSUHA

D41111320

7. YOSAVAT TRIPUTRA

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN 2013 i

D41111313

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Struktur Atom Isolator dan Dielektrik, yang merupakan salah satu tugas yang wajib dikerjakan. Shalawat serta salam senantiasa kita curahkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan para sahabatnya. Dalam penyelesaian makalah ini, kami telah berusaha semaksimal mungkin, namun kami sadari bahwa makalah ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, baik dari segi isi materi maupun sistematika penulisan. Olehnya itu kritik dan saran sangat kami harapkan demi kesempurnaan penulisan karya tulis kami kedepannya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua terutama bagi diri pribadi penulis, Amin.

Makassar, 02 April 2013

PENULIS

ii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL……………………………………………………….........................................….. KATA PENGANTAR……………………………………………….......................................………… DAFTAR ISI……………………………………………..........................................…………………….. BAB I PENDAHULUAN………………………………........................................…………………. I.1 LATAR BELAKANG……………………….......................................……………………………. I.2 RUMUSAN MASALAH………………………......................................…………………………. I.3 TUJUAN PENULISAN………………………......................................………………………….. I.4 METODE PENULISAN…………………….....................................……………………………. BAB II PEMBAHASAN………………………….......................................………………………….. II.1 PENGERTIAN ISOLATOR DAN DIELEKTRIK……………..............................……… II.2 STRUKTUR ATOM ISOLATOR DAN DIELEKTRIK………...........................……… BAB II PENUTUP………………………………………………......................................…………… III.1 KESIMPULAN…………………………………………....................................……………… III.2 SARAN…………………………………………….....................................……………………. DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………….

iii

BAB I PENDAHULUAN I.1

LATAR BELAKANG Bahan Penyekat ( Isolator ) adalah jenis bahan yang sulit sekali menghantarkan

listrik. Di dalam struktur atom-atomnya, elektron-elektron tarkait kuat dengan intinya. Hal ini bukan berarti bahwa elektron-elektron tidak dapat keluar dari inti atau lintasannya. Kemungkinan ini tetap ada asal saja tenaga dari luar cukup besar atau lebih besar dari gaya tarik proton terhadap elektronnya. Bila hal ini terjadi maka bahan itu bukan isolator lagi, karena syarat isolator adalah menahan arus listrik dalam bahan itu. Cara untuk memberikan tenaga dari luar pada elektron itu adalah secara listrik atau tegangan. Suatu isolator akan menjadi pengahantar listirk, jika tegangan terlalu tinggi. Kejadian ini di katakan bahwa isolator itu mendapat tembusan, karena tegangan tembus telah tercapai. Tiap-tiap isolator mempunyai tegangan tembus tersendiri, tergantung dari macam bahannya. Untuk menentukan perbedaan sifat bahan penyekat dilakukan berdasarkan struktur atom, suhu kerja, cara pengolahan dan sebagainya. Dari sekian jenis bahan penyekat ( Isolator ) yang banyak digunakan dalam teknik listrik atau elektronika antara lain ebonit, kertas dan kaca. I.2

RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dituliskan rumusan masalah dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

iv

1.

Apa yang dimaksud dengan isolator dan dielektrik?

2.

Bagaimana struktur atom dari isolator dan dielektrik?

I.3

TUJUAN PENULISAN Tujuan dalam penulisan makalah ini adalah untuk menambah

pengetahuan tentang pengertian dan struktur atom isolator dan dielektrik serta diharapkan bermanfaat bagi kita semua dalam meningkatkan pengetahuan pada mata kuliah Material Elektroteknik. I.4

METODE PENULISAN Dalam metode penulisan makalah ini, penulis mempergunakan metode

mencari literatur dengan metode searching.

v

BAB II PEMBAHASAN A.

PENGERTIAN ISOLATOR & DIELEKTRIK Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan

muatan listrik. Dalam bahan isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atomatomnya. 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. 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, tapi 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 melingkupi bahan dielektrik menurun. Jika bahan dielektrik terdiri dari molekulmolekul yang memiliki ikatan lemah, molekul-molekul ini tidak hanya menjadi terkutub,

vi

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 merubah muatan listrik pada kutub-kutub kapasitor. Penelitian tentang sifat-sifat bahan dielektrik berhubungan erat dengan kemampuannya menyimpan dan melepaskan energi listrik dan magnetik. Sifat-sifat dielektrik sangat penting untuk menjelaskan berbagai fenomena dalam bidan elektronika, optika, dan fisika zat padat. Istilah "dielektrik" pertama kali dipergunakan oleh William Whewell (dari kata "dia" dari yunani yang berarti "lewat" dan "elektrik") sebagai jawaban atas permintaan dari Michael Faraday. Dilihat dari pita energinya, isolator memiliki celah energi yang cukup besar sehingga membutuhkan enrgi yang besar agar elektron dapat berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. Berbeda halnya dengan konduktor dan semikonduktor.

vii

B.

STRUKTUR ATOM ISOLATOR/DIELEKTRIK 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).



Struktur Atom Kaca Kaca menurut definisi American Society for Testing and Materials (ASTM)

adalah produk anorganik dari suatu peleburan yang didinginkan ke kondisi keras tanpa pengkristalan. Suatu benda atau zat dikatakan sebagai kaca/glass jika memiliki sifat: 1.

Transparan viii

2.

Amorphus (disorder) Kaca/ glass juga dapat dikatakan sebagai fase material padat, namun

memiliki struktur amorf. Susunan atom dari kaca berbeda dengan susunan pada kristal dan ketiadaan keteraturan jangka panjang, seperti terlihat pada gambar 1. dibawah ini. Hal ini hampir menyerupai dengan susunan atom pada cairan (Yamane and Asahara, 2000).



Struktur Atom Teflon Lebih dari 65 tahun yang lalu di sebuah laboratorium di new Jersey selatan,

DuPont Co. Chemist secara tidak sengaja menemukan sejenis bahan bersifat seperti lilin

ix

yang sampai saat ini menjadi salah satu kebutuhan utama dalam kehidupan manusia modern, Teflon. Teflon adalah polytetrafluoroethylene, (PTFE). Struktur molekul teflon adalah berupa rantai atom karbon yang panjang, mirip dengan polimer lainnya. Rantai atom yang panjang ini dikelilingi oleh atom fluor. Ikatan antara atom karbon dengan fluor sangat kuat. Struktur Teflon

Teflon memiliki sifat – sifat yang unik, berikut diantaranya: 1.

Tahan terhadap banyak bahan kimia, termasuk ozone, chlorine, acetic acid, ammonia, sulfuric acid, dan hydrochloric acid. Satu –satunya bahan kimia yang bisa merusak lapisan teflon adalah lelehan logam alkali.

2.

Anti radiasi Ultra Violet dan tahan segala cuaca.

3.

Anti lengket.

4.

Mempunyai performa yang baik pada temperatur ekstrim, tahan pada temperatur -240°C sampai pada 260 °C. Teflom memiliki titik leleh 342°C.

x

5.

Bersifat hidrofobik (tidak suka air). Selama ini hampir semua manusia di seluruh dunia menggunakan alat

memasak, biasanya panci, yang dilapisi oleh sejenis lapisan yang bernama teflon. Bahan ini tahan terhadap temperatur yang tinggi dan membuat masakan tidak akan lengket (anti lengket) pada alat memasak tersebut walaupun tidak menggunakan minyak. Lapisan antilengket mempunyai nama kimia Polytetrafluoroethylene (PTFE) yang merupakan bahan sintetic fluoropolymer dari tetrafluoroethylene. Penggunaan PTFE juga sangat beragam karena sifatnya yang antilengket dan tidak menghantar listrik. PTFE digunakan antara lain pada : penggorengan, rice cooker dan rice warmer jar pada pancinya, untuk melapisi tapak dasar dari setrika agar lebih licin, sebagai insulator pada kabel dan konektor perakitan microwave, menjadi membran pori-pori pada kain sintetik. 

Struktur Atom Plastik Ikatan kimia dalam struktur plastik adalah ikatan kovalen, yaitu ikatan antar

atom dengan cara berbagi elektron diantara dua atom. Ikatan ini dapat terdiri dari beberapa elektron. Plastik merupakan bagian dari molekul hidrokarbon zat yang penyusun dasarnya adalah karbon dan hidrogen. Karbon mempunyai kemampuan untuk berikatan membentuk rantai yang panjang seperti oktane: CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3. Molekul dari plastik sering disebut dengan macro molekul karena ukurannya sangat besar dilihat dari panjang rantai karbonnya. Untuk menyederhanakan struktur kimia

xi

dari macro molekul, maka digunakan penyingkatan. Bagian terkecil dari rantai karbon yang panjang disebut dengan mer atau monomer. Sering dituliskan seperti berikut. -[CH2-CH2]ndimana n adalah jumlah atau derajat dari polimerisasi. Polimerisasi berarti penggabungan bersama monomer. Sekarang ini ada ribuan jenis plastik, tapi pada dasarnya, atom-atom penyusun inti plastik adalah Karbon (C), Hidrogen (H) dan beberapa tambahan atom Oksigen (O), nitrogen (N), Klor (Cl), Fluor (F), dan belerang (S). Penyusun kimia paling dasar dari plastik disebut dengan homopolymer karena hanya terdiri dari satu struktur dasar. Contohnya: -[CH2-CH-X]nJika X adalah hidrogen (H), maka bahan tersebut adalah polyethylene (PE). Tetapi ika X adalah klor [Cl], maka bahan tersebut adalah poli vinil klorida (PVC). Bisa juga dua atom hidrogen (H) diganti dengan atom-atom tertentu menjadi sebagai berikut: -[CH2-CX-Y]nJenis utama plastik diantaranya adalah PE (Poly Etylene), PP (Poly Propylene), PS (Poly Styrene), PET (Poly Etylene Therephtalate), PVC (Poly Vinyl Clhorida).

xii

PE (Poly Etylene) Monomer : etena (CH2 = CH2)

Polyetylene ada 2 jenis, yaitu linier dan bercabang dengan struktur sebagai berikut

Kegunaan dan sifat : - kantong plastik, botol plastik, film, cetakan - pembungkus kabel modern - tidak tahan panas - fleksibel, permukaannya licin - tidak tembus cahaya (buram) dan ada yang tembus cahaya

xiii

- titik lelehnya 115ºC

PP (Poly Propylene) Monomer : propena (CH3 – CH = CH2) Unit ulang polimer :

Kegunaan dan sifat : - kantong plastik, film, automotif - maianan mobil-mobilan, ember, botol - lebih tahan panas - keras, flexible, dapat tembus cahaya - ketahanan kimianya bagus - titik lelehnya 165ºC

xiv

PS (Poly Styrene) Monomer : styrene

Kegunaan dan sifat : -

tidak buram, seperti glass

-

kaku, mudah patah

-

buram terhadap sentuhan

-

meleleh pada 95ºC

-

untuk penggaris, gantungan baju

-

tempat menyimpan dalam kulkas, pembungkus industri minuman

-

catridge printer

Reaksi :

xv

PET (Polyethylene Terephtalate) Monomer : ethyl terephtalate

Kegunaan dan sifat : - jelas, keras, tahan terhadap pelarut - tititk lelehnya 85ºC

xvi

- botol minuman berkarbonasi - botol juice buah - tas bantal dan peralatan tidur - fiber tekstile Unit ulang polimer :

Gambar 16.61 Unit Ulang PET

PVC (Poly Vinyl Chlorida) Monomer : Vinyl Chlorida

Kegunaan dan sifat : - karpet, kayu imitasi - pipa air (paralon), alat-alat listrik, film - Jas hujan - Botol detergen - Keras dan kaku - dapat bersatu dengan pelarut

xvii

- tititk lelehnya 70 – 140ºC

xviii

BAB III PENUTUP III.1

KESIMPULAN Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari pembahasan di atas antara

lain sebagai berikut: 

Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan muatan listrik.



Dielektrik adalah sejenis bahan Isolator listrik yang dapat dikutubkan (polarized) dengan cara menempatkan bahan dielektrik dalam medan listrik.



Susunan atom dari kaca berbeda dengan susunan pada kristal dan ketiadaan keteraturan jangka panjang.

III.2

SARAN Setelah membaca makalah ini diharapkan pembaca dapat: 

Dapat memahami pengertian isolator dan dielektrik.



Dapat mengetahui struktur atom isolator dan dielektrik.

xix

DAFTAR PUSTAKA http://id.wikipedia.org http://punyaliana.wordpress.com http://www.chem-is-try.org

xx