21
BAB.I.PENDAHULUAN
Latar Belakang
Energi listrik menjadi kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan manusia saat ini, karena hampir semua aktifitas manusia dipermudah dengan menggunakan peralatan listrik.
Sejarah penemuan listrik mula-mula diselidiki oleh orang Yunani Kuno, kurang lebih 6.000 tahun Sebelum Masehi. Mereka mengamati batu ambar yang mampu menarik benda-benda ringan setelah batu tersebut digosokkan pada selembar kain wol. Batu ambar yang digosok dengan wol dikatakan mempunyai muatan listrik.
Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya. Atau menurut pengertian lainnya, Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik.
Listrik merupakan energi yang dapat disalurkan melalui penghantar berupa kabel, adanya arus listrik dikarenakan muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Dalam kehidupan manusia listrik memiliki peran yang sangat penting. Selain digunakan sebagai penerangan listrik juga digunakan sebagai sumber energi untuk tenaga dan hiburan, contohnya saja pemanfaatan energi listrik dalam bidang tenaga adalah motor listrik. Keberadaan listrik yang sangat penting dan fital akhirnya saat ini listrik dikuasai oleh negara melalui perusahaan yang bernama PLN.
Pada tahun 1819 seorang ahli sains asal Denmark bernama Hans Christian Oersted menemukan bahwa kemagnetan dapat dipengaruhi oleh arus listrik. Percobaan yang dilakukan adalah dengan melilitkan sebuah paku besi dengan kawat tembaga. Setelah itu dialirkan arus listrik pada kawat tersebut. Ternyata paku tersebut menjadi bersifat magnet.
Magnet yang dibuat dengan mengalirkan arus listrik melalui lilitan kawat disebut sebagai magnet listrik atau elektromagnet. Elektromagnet bersifat sementara atau tidak tetap. Bila aliran listrik dimatikan, maka sifat kemagnetannya akan hilang.
Rumusan Masalah
Apa yang dimaksud dengan material listrik ?
Bagaimana pentingnya pengetahuan tentang material listrik ?
Bagaimana pengenalan sifat bahan listrik ?
Apa saja spesifikasi bahan listrik ?
Bagaimana pengelompokan bahan-bahan listrik ?
Tujuan Penulisan
Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan material listrik.
Untuk mengetahui pentingnya pengetahuan tentang material listrik.
Untuk mengenali sifat bahan listrik.
Untuk mengetahui spesifikasi bahan listrik.
Untuk mengetahui pengelompokan bahan-bahan listrik.
BAB.II.PEMBAHASAN
Material Listrik
Material listrik adalah segala jenis benda yang dapat digunakan dalam peralatan atau perlengkapan dan alat bantu yang berhubungan secara langsung atau tidak langsung dengan listrik.
Listrik yang tidak asing lagi bagi kita menjadi bagian yang sangat penting dan tidak terlepas dari keseharian kita. Listrik dan elektronika sangat berkembang pesat pada saat sekarang ini. Perkembangannya didukung pula oleh penemuan serta perkembangan alat bantu listrik itu sendiri. Alat listrik banyak macamnya, beberapa contoh alat bantu listrik akan dijelaskan di bawah ini sebagai berikut:
Akumulator
Akumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Contoh akumulator adalah baterai dan kapasitor.
Baterai
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:
Batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai).
Seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai).
Pasta sebagai elektrolit (penghantar).
Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat padatelepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.
Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat merubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik (irreversible reaction). Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa dibalik (reversible reaction).
Kapasitor/Kondensator
Kondensator (Capasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpanenergi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad. Ditemukan oleh Michael Faraday (1791–1867). Kondensator kini juga dikenal sebagai "kapasitor", namun kata "kondensator" masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia "condensatore", seperti bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador.
Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
Lambang kondensator (mempunyai kutub positif dan negatif) pada skema elektronika.
Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor). Lambang kapasitor (tidak mempunyai kutub) pada skema elektronika.
Namun kebiasaan dan kondisi serta artikulasi bahasa setiap negara tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya. Kini kebiasaan orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan digunakan atau lebih sering didengar. Pada masa kini, kondensator sering disebut kapasitor (capacitor) ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf (C).
Adapun cara memperluas kapasitor atau kondensator dengan jalan:
Menyusunnya berlapis-lapis.
Memperluas permukaan variabel.
Memakai bahan dengan daya tembus besar.
Saklar
Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah.
Secara sederhana, saklar terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (on) atau putus (off) dalam rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya dipilih agar supaya tahan terhadap korosi. Kalau logam yang dipakai terbuat dari bahan oksida biasa, maka saklar akan sering tidak bekerja. Untuk mengurangi efek korosi ini, paling tidak logam kontaknya harus disepuh dengan logam anti korosi dan anti karat.
Sekering
Sekering (dari bahasa Belanda zekering) adalah suatu alat yang digunakan sebagai pengaman dalam suatu rangkaian listrikapabila terjadi kelebihan muatan listrik atau suatu hubungan arus pendek.
Cara kerjanya apabila terjadi kelebihan muatan listrik atau terjadihubungan arus pendek, maka secara otomatis sekering tersebut akan memutuskan aliran listrik dan tidak akan menyebabkan kerusakan pada komponen yang lain.
Dioda
Dioda atau diode adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V.
Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.
Transformator (Trafo)
Sebuah transformator (atau yang lebih dikenal dengan nama trafo) adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi.
Motor Listrik
Motor listrik termasuk kedalam kategori mesin listrik dinamis dan merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll di industri dan digunakan juga pada peralatan listrik rumah tangga (seperti: mixer, bor listrik,kipas angin).
Lampu
Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya. Kata "lampu" dapat juga berarti bola lampu.
Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan foton. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi oksigen di udara dari berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibatteroksidasi.
Salah satu kelebihan lampu pijar adalah dapat dihasilkannya lampu pijar dalam berbagai besar voltase, dari puluhan hingga ratusan volt, namun karena energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya, maka secara bertahap lampu pijar mulai digantikan lampu pendar, LED, dan lain-lain.
Pentingnya Pengetahuan tentang Material Listrik
Pengetahuan tentang material listrik sangat penting untuk diketahui. Hal ini karena menyangkut keselamatan kita dalam berkecimpung didunia listrik. Hal-hal yang perlu diketahui tentang material listrik yaitu jenis bahan dan sifat bahan, agar dapat :
Memperlakukan atau memanfaatkan bahan sebaik-baiknya. Maksudnya menggunakan bahan seefisien mungkin dan tetap pada suatu batasan-batasan keamanan yang sesuai.
Mengetahui batasan aman bahan.
Pengenalan Sifat Bahan
Saat ini semakin banyak industri maupun rumah tangga memakai peralatan-peralatan yang canggih, hal ini tentu saja terkait dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi bahan/material. Sebagai contoh; semua produk industri apa saja, baik industri berat, maupun ringan dan industri rumah tangga terdapat bermacam-macam jenis bahan yang digunakan, ada logam, plastik, karet, kayu dan bahan-bahan olahan lainnya. Untuk itu seorang sarjana/ahli harus mengetahui sifat bahan/material selama proses pembentukan dan karakteristiknya dalam masa pemakaian, seperti antara lain sifat mekanis, ketahanan dan kestabilan elektriknya, ketahanan termal serta kimia dan lain-lain.
Perkembangan yang sangat cepat dari ilmu pengetahuan dengan penemuan-penemuan barunya akan sangat mempengaruhi bentuk suatu produk, misalnya:
Perkembangan teknologi dan bahan semikonduktor
Perkembangan teknologi super konduktor
Pekembangan dan penemuan bahan-bahan isolator
Apabila tidak ada perkembangan teknologi dan penemuan-penemuan bahan baru yang dibutuhkan dalam pengembangan suatu produk, maka tidak akan ada suatu inovasi atau produk baru yang dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan yang semakin meningkat (transistor dikembangkan lebih lanjut dengan teknologi IC dan seterusnya, bahan isolator padat, cair maupun gas, super konduktor dan lain-lain).
Sifat Mekanis
Bahan yang telah diproduksi menjadi suatu bentuk tertentu mempunyai beberapa sifat, seperti kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan, daya hantar listrik dan lain-lain.
Untuk seorang ahli/perencana dapat menetapkan persyaratan/karakteristik yang harus dipenuhi seperti misalnya sifat-sifat mekanik dari bahan yang akan digunakannya. Apabila bahan/material mengalami deformasi, maka artinya terjadi perubahan bentuk karena bahan menerima gaya. Ada beberapa bentuk deformasi antara lain:
Deformasi elastis: perubahan bentuk dari bahan yang mampu kembali ke bentuk semula, tanpa perpindahan atom yang bersifat permanent. Atau elastisitas juga dapat dijelaskan sebagai pemulihan kembali secara utuh dari perubahan bentuk, setelah tekanan (stress) yang menyebabkan perubahan bentuk tersebut dihilangkan. Tidak ada material yang dapat memperlihatkan elastisitas yang sempurna untuk semua tingkatan besarnya tekanan, mulai dari penerapan awal tekanan sampai dengan terjadinya perpatahan.
Beberapa material seperti baja, elastis pada tekanan yang sangat besar, tetapi menjadi tidak elastis bila besarnya tekanan melebihi/melewati batas tertentu. Adapun contoh lain adalah besi tuang atau beton relative tidak elastis sebesar apapun tekanan yang diberikan. Elastisitas sebuah material masih memungkinkan untuk diubah dengan cara menaikkan temperatur.
Deformasi plastis: perubahan bentuk permanen akibat adanya perpindahan atom yang bersifat permanen. Plastisitas dapat juga dijelaskan sebagai kemampuan material untuk menahan perubahan bentuk permanen tanpa mengalami patah/putus. Unsur waktu masuk dalam perubahan plastik, karena suatu material dalam batas-batas perubahan plastiknya dapat mengalami perubahan tegangan di bawah tekanan yang berkelanjutan.
Beberapa sifat mekanik dari bahan:
Tegangan (stress); adalah gaya yang bekerja pada bahan/material per satuan luas. Selama deformasi bahan mampu menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja sepanjang jarak deformasi.
Regangan (strain); adalah besarnya perubahan bentuk (deformasi) dari suatu bahan/material per satuan panjang akibat gaya yang diterimanya.
Kekuatan (strength); adalah besarnya gaya yang dibutuhkan agar dapat merusak/mematahkan suatu bahan.
Keuletan (ductility); adalah besarnya deformasi plastik yang dapat dilakukan pada bahan/material sampai terjadi perpatahan. Atau dapat juga dikatakan ductility adalah, kemampuan material untuk merenggang secara luas sebelum putus. Bila material mengalami patah atau putus dengan hanya sedikit sekali atau tanpa mengalami pemajangan, maka material tersebut dikatakan rapuh. Daya rentang/renggang material rapuh jauh di bawah besarnya kekuatan material itu sendiri. Keuletan atau ductility sering kali ditentukan oleh presentase pemanjangan (elongation) dan prosentase pengurangan (reduction).
Presentase pemanjangan (elongation) ditentukan oleh :
% pemanjangan = [( lf – l0 ) /l0] x 100 %
Dimana :
lf : panjang final
l0 : panjang sebenarnya
Ketangguhan (toughness), adalah besarnya energi yang dibutuhkan untuk mematahkan bahan/material.
Energi adalah merupakan hasil kali gaya dengan jarak yang dinyatakan dalam Joule. Suatu bahan yang Ulet dengan kekuatan yang sama dengan bahan yang rapuh (tidak ulet) memerlukan energi yang lebih besar sampai perpatahan dan mempunyai sifat tangguh yang lebih baik.
Sifat/karakteristik termal
Untuk mengetahui sifat termal suatu bahan maka perlu dibedakan antara temperatur/suhu dengan kandungan kalor. Temperatur/suhu adalah tinggi rendahnya (level) termal dari suatu aktivitas, sedangkan kandungan kalor adalah besarnya energi termal, tetapi keduanya berkaitan dengan kapasitas kalor.
Muai panas; adalah pemuaian yang biasanya dialami oleh bahan yang dipanaskan sehingga ada peningkatan getaran atom-atom. Pemuaian ini dapat mengakibatkan pertambahan panjang ΔL.
ΔL/L sebanding dengan naiknya suhu ΔT
ΔL/L = αL ΔT
Umumnya αL (koefisien muai linier), naik sedikit dengan naiknya suhu.
Muai Volume; akibat pemuaian maka bahan selain mengalami perubahan panjang juga mengalami perubahan volume ΔV/V yang sebanding dengan kenaikan suhu ΔT.
ΔL/ ΔL = αv ΔT
Daya hantar panas; perambatan panas melalui benda padat biasanya terjadi karena konduksi. Koefisien daya hantar panas k adalah konstanta yang menghubungkan aliran panas Q dengan gradient suhu ΔT/ Δx.
Koefisien daya hantar panas juga bergantung pada suhu, akan tetapi berlainan dengan koefisien muai panas. Naiknya suhu yang tinggi terhadap suatu bahan, maka akan terjadi perubahan susunan atom yang mengiringi pencairan, dan pengaturan kembali susunan atom-atom yang diakibatkan perubahan suhu akan menyebabkan daya hantar panas terganggu.
Pengaruh Medan Listrik
Logam dan semikonduktor dapat menghantarkan/mengalirkan muatan listrik apabila ditempatkan dalam medan listrik. Daya hantar σ
tergantung kepada jumlah pembawa muatan n, besar muatan q, dan mobilitas μ dari pembawa muatan. Konduktivitas adalah kebalikan dari pada tahanan jenis ρ:
Pada logam dan semi konduktor elektron merupakan pembawa muatan-muatan. Tahanan jenis ρ merupakan suatu sifat dari bahan sehingga tidak tergantung kepada bentuknya. Untuk suatu bentuk bahan yang seragam, maka besarnya tahanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini :
ρ = tahanan jenis
L = penjang bahan/material
A = luas penampang bahan
Apabila tahanan R diketahui maka dengan rumus/persamaan dasar fisika (listrik) dapat dihitung besarnya Arus dan Daya listrik.
V = I . R atau I = V/R
dan
P = V . I atau P = I2. R
Spesifikasi Bahan Listrik
Berdasarkan kondisinya :
Bahan mentah, merupakan bahan dasar yang masih perlu diolah untuk dijadikan bahan setengah jadi atau bahan jadi (siap pakai).
Bahan Setengah jadi, adalah bahan mentah yang telah ditingkatkan kondisinya dari bahan mentah menjadi bahan setengah jadi.
Bahan Jadi atau berupa material yang telah siap pakai, setelah melalui proses pengolahan atau proses produksi.
Berdasarkan sifat kelistrikannya :
Konduktor atau penghantar, adalah material listrik yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik, biasanya terbuat dari logam (tembaga, aluminium, dan lain-lain).
Tahanan, adalah material listrik yang dapat mengalirkan listrik tetapi lebih sukar jika dibandingkan dengan penghantar, misal : nikelin, konstantan, manganin, dan lain-lain.
Isolasi, adalah material listrik yang berfungsi sebagai penyekat atau isolasi. Material ini tidak bisa dilalui oleh arus listrik, misal : keramik, plastik, karet, ebonit, dan lain-lain.
Berdasarkan sifat kemagnetannya :
Magnet permanen, adalah magnit yang bersifat tetap sehingga sifat kemagnitannya sukar sekali hilang, misal : Baja, kobalt, nikel, atau kombinasi(campuran) dari material tersebut.
Magnet remanen, adalah magnit yang bersifat remanen (sementara). Jadi material tersebut akan menjadi magnit jika ada aliran listrik melalui kumparan yang mengelilinginya, misal : plat dinamo, besi tuang dan baja tuang.
Non Magnetis, adalah material yang tidak bisa dijadikan magnit dan tidak dapat dipengaruhi magnit, misal : aluminium, tembaga, antimon bismut dan fosfor.
Para magnetis, adalah material yang tidak dapat dijadikan magnit, tetapi dapat dipengaruhi magnit, misal : platina, mangaan.
Berdasarkan ikatan atom dan strukturnya :
Logam
Logam atau ikatan logam adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak. Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain. Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif. Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain.Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.
Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.
Sifat-sifat khas logam, yaitu :
Berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam.
Dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
Penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.
Pada ikatan kovalen, elektron-elektron ikatan seolah-olah menjadi milik sepasang atom, sehingga tidak dapat bergerak bebas. Pada logam, elektron-elektron yang menyebabkan terjadinya ikatan di antara atom-atom logam tidak hanya menjadi milik sepasang atom saja, tetapi menjadi milik semua atom logam, sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas. Karena itulah maka logam-logam dapat menghantarkan arus listrik.
Lebih dari seratus unsur, kira-kira tiga perempatnya dikelompokkan sebagai logam, meskipun logam-logam ini sangat beraneka ragam sifatnya namun, terdapat beberapa sifat khas yang mempersatukannya, baik itu sifat kimia maupun sifat fisiknya, yang membedakan mereka dari unsur-unsur yang lain.
Logam memiliki banyak sifat fisis yang berbeda dari sifat-sifat fisika padatan lainnya. Hal itu dapat dilihat dari daya pantul, daya hantar, dan sifat-sifat mekanik yang dimiliki oleh logam. Beberapa logam memilki warna nyala yang spesifik dan untuk mempertegas warna yang dihasilkan, biasanya digunakan indikator. Kebanyakan logam secara kimianya bersifat kurang stabil dan mudah bereaksi dengan oksigen dalam udara dan membentuk oksida dengan jangka waktu yang berbeda-beda tiap logam.
Istilah reaktivitas dalam memberikan sifat logam, adalah kemudahan suatu logam kehilangan elektron untuk menjadi kation. Logam yang sangat reaktif mudah kehilangan elektron dan karenanya mudah dioksidasi. Mudahnya logam teroksidasi merupakan sifat penting.
Setelah penemuan elektron, daya hantar logam yang tinggi dijelaskan dengan menggunakan model elektron bebas, yakni ide bahwa logam kaya akan elektron yang bebas bergerak dalam logam. Namun, hal ini tidak lebih dari model. Dengan kemajuan mekanika kuantum, sekitar tahun 1930, teori MO yang mirip dengan yang digunakan dalam molekul hidrogen digunakan untuk masalah kristal logam.
Elektron dalam kristal logam dimiliki oleh orbital-orbital dengan nilai energi diskontinyu, dan situasinya mirip dengan elektron yang mengelilingi inti atom. Namun, dengan meingkatnya jumlah orbital atom yang berinteraksi banyak, celah energi dari teori MO menjadi lebih sempit, dan akhirnya perbedaan antar tingkat- tingkat energi menjadi dapat diabaikan. Akibatnya banyak tingkat energi akan bergabung membentuk pita energi dengan lebar tertentu. Teori ini disebut dengan teori pita.
Polimer
Polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Ini artinya senyawa polimer terdiri dari banyak monomer.
Sekalipun biasanya merupakan organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer inorganik. Contoh terkenal dari polimer adalah plastik dan DNA.
Polimer didefinisikan sebagai substansi yang terdiri dari molekul-molekul yang menyertakan rangkaian satu atau lebih dari satu unit monomer. Manusia sudah berabad-abad menggunakan polimer dalam bentuk minyak, aspal, damar, dan permen karet. Tapi industri polimer modern baru mulai berkembang pada masa revolusi industri. Di akhir 1830-an, Charles Goodyear berhasil memproduksi sebentuk karet alami yang berguna melalui proses yang dikenal sebagai "vulkanisasi". 40 tahun kemudian, Celluloid (sebentuk plastik keras dari nitrocellulose) berhasil dikomersialisasikan. Adalah diperkenalkannya vinyl, neoprene, polystyrene, dan nilon pada tahun 1930-an yang memulai 'ledakan' dalam penelitian polimer yang masih berlangsung sampai sekarang.
Karakteristik atau sifat polimer didasarkan pada empat hal-hal berikut:
Panjang
Rantai
Gaya antar molekul
Percabangan
Ikatan silang antarrantai polimer.
Semakin panjang rantai polimer, maka kekuatan dan titik leleh senyawanya semakin tinggi. Semakin besar gaya antarmolekul pada rantai polimernya, maka senyawa polimer akan semakin kuat dan semakin sulit leleh.
Rantai polimer yang memiliki cabang banyak akan memiliki daya regang rendah yang disertai mudahnya meleleh.
Ikatan silang antarmolekul menyebabkan jaringan menjadi kaku, sehingga bahan polimer menjadi keras dan rapuh. Semakin banyak ikatan silang yang dimiliki oleh polimer, maka polimer akan semakin mudah patah.
Polimer yang mempunyai ikatan silang akan bersifat termosetting, sedangkan polimer yang tidak mempunyai ikatan silang akan besifat termoplastik.
Termosetting merupakan jenis polimer yang tetap keras dan tidak bisa lunak ketika dikenai panas. Polimer ini hanya dapat dipanaskan satu kali yaitu pada saat pembuatannya. Jadi apabila setelah pecah tidak dapat disambung kembali. Contoh polimer jenis ini adalah bakelit.
Termoplastik merupakan jenis polimer yang dapat melunak ketika dikenai panas dan mengeras kembali setelah didinginkan. Artinya polimer jenis ini dapat dipanaskan berulang-ulang. Contoh polimer yang masuk jenis ini adalah jenis plastik seperti polietilena PE, plastik poliproilena PP, plastik polietilen tereftalat, dan plastik polivinil chloride PVC.
Kegunaan dari polimer, yaitu :
Polimer banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Yang paling mudah ditemui adalah bahan/barang yang terbuat dari plastik.
Polimer jenis PE polietilena lebih banyak digunakan untuk plastik pembungkus, panci, pembungkus makanan, dan kantung plastik.
Polimer jenis polietilen tereftalat PET dapat digunakan sebagai bahan untuk pembuatan film, tas plastik, dan jas hujan.
Polimer jenis politetrafluoretena, Teflon banyak digunakan sebagai pelapis karena tahan tarhadap panas, dan permukaan licin. Contoh penggunaannya adalah untuk penggorengan karena tidak lengket ketika dipakai untuk memasak.
Polimer jenis polivinil klorida banyak digunakan sebagai bahan pembuatan pipa dan karpet.
Nilon adalah jenis Polimer yang merupakan salah satu bahan serat sintetis yang cukup kuat dan banyak digunakan sebagai bahan sandang, pakaian.
Karet alam atau poliisoprena merupakan jenis Polimer yang dapat digunakan sebagai bahan untuk pembuatan ban/roda kendaraan, sepatu, dan sarung tangan.
Sutra merupakan jenis Polimer yang diperoleh dari protein (fibroin) kepompong ulat sutra. Polimer dari Jenis ini banyak digunakan sebagai bahan untuk pembuatan bahan sandang karena memiliki serat yang bermutu sangat baik.
Kapas merupakan jenis Polimer selulosa yang banyak digunakan sebagai bahan untuk membuat kain katun. Katun dukenal sebagai bahan kain yang kuat dan nyaman dipakai dengan perawatan yang mudah.
Bakelit merupakan jenis polimer yang banyak digunakan sebagi bahan untuk pembuatan alat-alat listrik seperti stop kontak, saklar dan lainmya.
Keramik
Keramik merupakan suatu seni dan pengetahuan dalam membuat dan menggunakan hasil padat yang sebahagian besar komponennya ialah bahan non organik yang bukan logam.
Dalam industri otomotif modern, keramik telah di gunakan sejak berpuluh-puluh tahun yang lalu, yaitu untuk menghasilkan ignition park di dalam proses pembakaran otomotif. Keramik juga berfungsi sebagai isolator listrik. Dewasa ini bahan keramik menjadi bahan yang penting di dalam mesin. Karena sifatnya yang kuat dan dapat merintangi kehausan pada temperatur yang tinggi.
Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya untuk digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk :
Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
Tahan korosi.
Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor, bahkan superkonduktor.
Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik.
Keras dan kuat maupun rapuh.
Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut. Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural.
Perbedaan dan kelebihan diantara keramik dengan logam dan bahan polimer adalah seperti berikut:
Keramik: Bahan bukan organic (bukan metalik), keras, kuat, tidak bertindak balas dengan bahan kimia, titik cair tinggi.
Logam: Bahan-bahan organic (metalik), kekerasan dan kekuatan berbeda-beda, tidak stabil terhadap bahan kimia, Titik cair berbeda-beda.
Polimer: Bahan organik, kebiasaan lembut dan lemah, tidak stabil terhadap bahan kimia, temperatur cair rendah.
Komposit
Pada umumnya bahan material komposit terdiri dari dua bahan utama, yaitu :
Serat ( fiber )
Sebagai unsur utama pada komposit
Menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekuatan, kekauan, daan sifat mekanik lainnya.
Menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada material komposit.
Bahan yang dipilih harus kuat dan getas, seperti carbon, glass, boron, dll.
Matrik ( resin )
Melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik.
Bahan yang dipilh bahan yang lunak.
Dari pengertian di atas dan unsur-unsur utamanya, maka dapat diamati bahwa sebagian besar struktur alami yang terdapat di alam adalah dalam bentuk komposit, contohnya :
Daun padi
Terdiri dari serat daun yang dibungkus oleh matrik yaitu lychin.
Batang bambu
Batangnya terdiri dari bahan serat yang diikat dengan matrik dengan kuat sehingga kaku dan ringan.
Pengelompokan Bahan Listrik
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:
Konduktor
Konduktor adalah bahan yang menghantarkan listrik dengan mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity) yang besar dan tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Bahan penghantar listrik berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Perhatikan fungsi kabel, kumparan/lilitan pada alat listrik yang anda jumpai. Juga pada saluran transmisi/distribusi. Dalam teknik listrik, bahan penghantar yang sering dijumpai adalah tembaga dan alumunium.
Isolator
Isolator adalah bahan yang befungsi untuk menyekat (misalnya antara 2 penghantar); agar tidak terjadi aliran listrik/kebocoran arus apabila kedua penghantar tersebut bertegangan. Jadi bahan penyekat harus mempunyai tahanan jenis besar dan tegangan tembus yang tinggi. Bahan penyekat yang sering ditemui dalam teknik listrik adalah : plastik, karet, dan sebagainya.
Semikonduktor
Semikonduktor adalah bahan yang mempunyai daya hantar lebih kecil dibanding bahan konduktor, tetapi lebih besar dibanding bahan isolator. Dalam teknik elektronika banyak dipakai semi konduktor dari bahan germanium (Ge) dan silicon (Si). Dalam keadaan aslinya, Ge dan Si adalah bahan pelikan dan merupakan isolator. Di Pabrik bahan-bahan tersebut diberi kotoran. Jika bahan tersebut dikotori dengan alumunium maka diperoleh bahan semikonduktor type P (bahan yang kekurangan elektron/mempunyai sifat positif). Jika dikotori dengan fosfor maka yang dipeoleh adalah semikonduktor jenis N (bahan yang kelebihan electron, sehingga bersifat negative). Ge mempunyai daya hantar lebih tinggi dibandingkan Si, sedangkan Si lebih tahan panas dibanding Ge.
Magnet
Magnet dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu ferro magnetic, para-magnetic dan dia-magnetic. Bahan ferro-magnetic adalah bahan yang mempunyai permeabilitas tinggi dan mudah sekali dialiri garis-garis gaya magnet. Contoh bahan yang mempunyai permeabilitas tinggi adalah besi, besi pasir, stalloy, dan sebagainya. Selain itu sering dijumpai magnet yang merupakan magnet permanen, misalnya alnico, cobalt, baja arang, dan sebagainya. Baja untuk magnet sering dijumpai pada pelat-pelat motor/generator, pelat-pelat transformator, dan sebagainya. Dalam bidang elektronika, digunakan bahan magnet misalnya pada speaker, alat-alat ukur elektronika, dan sebagainya.
Superkonduktor
Pada tahun 1911, Kamerligh Onnes mengukur perubahan tahanan listrik yang disebabkan oleh perubahan suhu Hg dalam helium cair. Dia menemukan bahwa tahanan listrik tiba-tiba hilang pada suhu 4,153°K. Sampai saat ini telah ditemukan sekitar 24 unsur hantaran super dan lebih banyak lagi paduan dan senyawa yang menunjukkan sifat-sifat hantaran super. Temperatur kritisnya berkisar antara 1 samapai 19° Kelvin. Bahan-bahan lead (timah), tin (timah patri), alumunium, dan mercury, pada sushu mendekati 0°K mempunyai resistivitas nol.
Serat optik
Serat optik adalah bahasn serat (tipis, panjang) yang transparan (dapat/baik menyalurkan cahaya) dan dipergunakan sebagai media telekomunikasi cahaya.
Pada tahun 1870 John Tyndall mendemonstrasikan konsep serat optik untuk pertama kalinya.
Bahan khusus
Bahan khusus adalah bahan-bahan lain yang digunakan secara tidak langsung sebagai bahan utama peralatan listrik (misalnya untuk memperindah bentuk peralatan listrik).
Dalam pemilihan jenis bahan listrik, selain sifat listrik, perlu dipertimbangkan beberapa sifat lain dari bahan, yaitu :
Sifat kelistrikan
Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik ketanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecil-kecilnya (tidak melampui batas yang telah ditentukan oleh peraturan yang berlaku).
Sifat Fisik
Benda padat mempunyai bentuk yang tetap (bentuk sendiri), dimana pada suhu yang tetap benda padat mempunyai isi yang tetap pula. Isi akan bertambah atau memuai jika mengalami kenaikkan suhu dan sebaliknya benda akan menyusut jika suhunya menurun. Karena berat benda tetap , maka kepadatan benda akan bertambah, sehingga dapat disimpulkan sebagai berikut :
Jika isi (volume) bertambah (memuai), maka kepadatannya akan berkurang.
Jika isinya berkurang (menyusut), maka kepadatan akan bertambah.
Jadi benda lebih padat dalam keadaan dingin daripada dalam keadaan panas.
Sifat kimia
Berkarat adalah termasuk sifat kimia dari suatu bahan yang terbuat dari logam. Hal ini terjadi karena reaksi kimia dari bahan itu sendiri dengan sekitarnya atau bahan itu sendiri dengan bahan cairan. Biasanya reaksi kimia dengan bahan cairan itulah yang disebut berkarat atau korosi. Sedangkan reaksi kimia dengan sekitarnya disebut pemburaman.
Pengujian sifat mekanis bahan perlu dilakukan untuk mendapatkan informasi spesifikasi bahan. Melalui pengujian tarik akan diperoleh besaran-besaran kekuatan tarik, kekuatan mulur, perpanjangan, reduksi penampang, modulus elastis, resilien, keuletan logam, dan lain-lain. Selain sifat-sifat tersebut dengan tidak secara terlalu teknis, perlu diperhatikan kekerasan (hardness) dan kemampuan menahan goresan (abrasion). Contoh sifat fisis yang sering diperlukan adalah berat jenis, titik lebur, titik didih, titik beku, kalor lebur, dan sebagainya. Juga sifat perubahan volume, wujud, dan panjang terhadap perubahan suhu. Perkaratan adalah contoh sifat bahan akibat reaksi kimia; reaksi antara logam dengan oksigen yang ada di udara. Sifat kimia juga termasuk sifat bahan yang beracun, kemungkinan mengadakan reaksi dengan garam, asam, dan basa.
intisari
Selain bahan penyekat atau isolator di atas, ada bahan lain yang juga banyak digunakan dalam teknik ketenagalistrikan yaitu bahan penghantar atau sering dinamakan dengan istilah konduktor. Suatu bahan listrik yang akan dijadikan penghantar, juga harus mempunyai si fat-sifat dasar penghantar itu sendiri seperti: koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan lain-lain. Disamping itu juga penghantar kebanyakan menggunakan bentuk padat seperti tembaga, aluminium, baja, seng, timah, dan lain-lain. Untuk keperluan komunikasi sekarang banyak digunakan bahan penghantar untuk media transmisi telekomunikasi yaitu menggunakan serat optik.
Erat kaitannya dengan keperluan pembangkitan energi listrik, yaitu suatu bahan magnetik yang akan dijadikan sebagai medium untuk konversi energi, baik dari energi listrik ke energi mekanik, energi mekanik ke energi listrik, energi listrik menjadi energi panas atau cahaya, maupun dari energi listrik menjadi energi listrik kembali. Bahan magnetik ini tentunya harus memenuhi sifat-sifat kemagnetan, dan parameter-parameter untuk dijadikan sebagai bahan magnet yang baik. Dalam pemilihan bahan magnetik ini dapat dikelompokkan menjadi tiga macam, yaitu ferromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik.
Suatu bahan yang sekarang lagi ngetren dan paling banyak sedang dilakukan riset-riset di dunia ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu bahan semi konduktor. Berkembangnya dunia elektronika dan komputer saat ini adalah merupakan salah satu peranan dari teknologi semi konduktor. Bahan ini sangat besar peranannya pada saat ini pada berbagai bidang disipilin ilmu terutama di bidang teknik elektro seperti teknologi informasi, komputer, elektronika, telekomunikasi, dan lain -lain. Berkaitan dengan bahan semi konduktor, pada saat ini dapat dikelompokkan menjadi dua macam yaitu semi konduktor dan super konduktor.
BAB.III.PENUTUP
Kesimpulan
Material listrik adalah segala jenis benda yang dapat digunakan dalam peralatan atau perlengkapan dan alat bantu yang berhubungan secara langsung atau tidak langsung dengan listrik. Pengetahuan tentang material listrik sangat penting untuk diketahui. Hal ini karena menyangkut keselamatan kita dalam berkecimpung didunia listrik
Pengenalan sifat bahan terbagi atas sifat mekanis, sifat/karakteristik termal, dan pengaruh medan listrik. Adapun spesifikasi bahan listrik yaitu berdasarkan kondisinya, sifat kelistrikannya, sifat kemagnetannya, serta berdasarkan ikatan atom dan strukturnya.
Bahan atau material listrik juga terdiri atas beberapa kelompok yaitu konduktor, isolator, semikonduktor, magnet, superkonduktor, serat optik, serta bahan khusus. Dalam pemilihan jenis bahan listrik, selain sifat listrik perlu dipertimbangkan beberapa sifat lain dari bahan yaitu sifat kelistrikan, sifat fisik, dan sifat kimia.
Saran
Demikian yang penulis dapat paparkan mengenai material listrik yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini. Tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahan,karena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.
Penulis banyak berharap para pembaca memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi punulis pada khususnya para pembaca pada umumnya.
DAFTAR PUSTAKA
Teknik Elektro UNRAM 2011. "Materi/Bahan Teknik Listrik".
http://elektro-unram2011.blogspot.co.id/2012/07/materi-bahan-teknik-listrik-ilmu-bahan.html
Yogi. "BAHAN-BAHAN LISTRIK".
http://fieshes.blogspot.co.id/2010/12/bahan-bahan-listrik.html
Satria, Dimas. "Pentingnya Penerapan Ilmu Material dan Metalurgi (Bahan-bahan Teknik) Bagi Kemajuan Industri di Indonesia"
http://dsatriaz.blogspot.co.id/2013/09/pentingnya-penerapan-ilmu-material-dan.html
Rahayukristiyanti. "BAB 1 PENGENALAN SIFAT BAHAN".
http://dokumen.tips/documents/bab-1-pengenalan-sifat-bahan.html
Widi Pramana, Kurniawan. "MATERIAL LISTRIK INTRO.PPT".
http://dokumen.tips/documents/material-teknik-listrik-introppt.html
Ariawan, Rusdi. "BAHAN LISTRIK".
http://dokumen.tips/documents/bahan-listrik.html
Suryana, Rio. "SEMIKONDUKTOR".
http://bima-elektro.blogspot.co.id/2013/05/bahan-semikonduktor-semikonduktor.html
http://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2010/04/bab5-8-sm.pdf
Adrie, Adrian. "BAHAN LISTRIK".
http://hikriana15.blogspot.co.id/2013/07/elektrik-education.html
Arisandi. "IKATAN LOGAM".
http://arisandiaksel.blogspot.co.id/2011/01/ikatan-logam.html
Ardra. "PENGERTIAN, SIFAT DAN MANFAAT, KEGUNAAN POLIMER"
http://ardra.biz/sain-teknologi/ilmu-kimia/pengertian-sifat-dan-manfaat-kegunaan-senyawa-polimer/
Dewi. "ALAT BANTU LISTRIK".
https://dewipagi.wordpress.com/2009/11/15/alat-bantu-listrik/
