Nama : TRIO ERIK SETYAWAN NIM : 160322605248
1. Jelaskan pengertian dan karakteristik bahan superkonduktor! Jawab : Bahan Superkonduktor adalah Suatu bahan yang bisa menghantarkan atau mengalirkan aliran listrik, bahan ini memiliki hambatan atau tahanan yang bernilai nol pada saat suhu yang sangat rendah (suhu kritisnya), Sehingga daya penghantarnya menjadi sangat baik dan lebih efisien. Karakteristik bahan superkonduktor : -
-
Memiliki sifat diamagnetisme sempurna yaitu Medan magnet di dalam superkonduktor bernilai nol dan menimbulkan efek Meissner (peristiwa superkonduktor menolak medan magnet luar yang mengenainya). Resistivitas atau Hambatan nya bernilai nol jika dibawah suhu kritisnya. Pada rangkaian tertutup bahan superkonduktor superkondukto r akan terus mengalirkan arus listrik terus menerus dan mengitari rangkaian tanpa adanya batas waktu. Interaksi tarik menarik antara elektron dapat menyebabkan k eadaan dasar terpisah dengan keadaan tereksitasi oleh energi gap.
Referensi :
http://kucingkesetrum.blogspot.com/2011/10/isolator-konduktor-semikonduktor-dan.html
2. Buatlah tabel perbedaan bahan superkonduktor dan bahan konduktor! Jawab : No
Sifat Bahan
1
Konduktor
Resistivitas (Ω. (Ω. ) Rendah (10-8)
2
Superkonduktor
Nol
Celah Energi
Kemagnetan
Masih memiliki celah energi antara pita valensi dan pita konduktor Tidak terdapat celah energy antara pita valensi dan pita konduktor
Tidak bersifat diamagnetisme sempurna Bersifat Diamagnetik sempurna (Efek Meissner)
Referensi :
https://blogs.itb.ac.id/asepandielektro/2012/09/19/superkonduktor/ 3. Sebutkan penyebab/pembawa muatan dari bahan konduktor dan superkonduktor! Jelaskan mekanismenya! Jawab : Pembawa muatan bahan konduktor : Konduktor merupakan bahan yang sebagian elektronnya merupakan elektron bebas yang tidak terikat pada atom dan dapat bergerak bebas melalui bahan tersebut. Tarikan antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, sehingga dalam suhu normal pun ada satu atau lebih elektron elektron yang terlepas dari atomnya. Elektron bebas ini bergerak secara acak dalam ruang di celah atom-atom. Gerakan elektron-elektron ini dinamakan bauran ( difusi ). Pada umumnya sebuah konduktor bersifat netral, karena terdapat suatu ion kisi yang membawa satu muatan positif untuk tiap elekton bebas yang membawa satu muatan negative. Di dalam konduktor dapat dialirkan arus listrik sebab elektron pada konduktor dapat bergerak bebas. Berbeda dengan isolator, semua elektron terikat pada masing-masing atom sehingga bila ada medan listrik, elektron tetap tidak bergerak, akibatnya tidak ada arus yang mengalir. Bila pada konduktor diberi muatan, maka akan tejadi perubahan distribusi elektron bebas. Setelah semua elektron menempati posisinya, medan listrik dalam logam harus sama dengan nol, sebab bila tidak maka elektron bebas akan bergerak dalam logam. Bila terus diberikan (melampaui keadaan setimbang), muatan ada pada permukaan logam . Pembawa muatan bahan Superkonduktor :
1. Supe Superko rk ondukt ndukto or Tip Ti pe I Superkonduktor tipe I menurut teori BCS (Bardeen, Cooper, dan Schrieffer) dijelaskan dengan menggunakan pasangan elektron (yang sering disebut pasangan Cooper). Pasangan elektron bergerak sepanjang terowongan penarik yang dibentuk ion-ion logam yang bermuatan positif. Bila kuat medannya melebihi batas kritis, gejala superkonduktivitasnya akan menghilang. Maka pada superkonduktor tipe I akan terus – terus – menerus menolak medan magnet yang diberikan hingga mencapai medan magnet kritis. Kemudian dengan tiba-tiba bahan akan berubah kembali ke keadaan normal. Superkonduktor tipe I hanya mempunyai satu harga medan magnet kritis (Hc). Jika medan magnet luar yang dikenakan pada superkonduktor berharga lebih kecil dari Hc, maka terjadi efek Meissner sempurna dan jika lebih besar dari Hc, maka fluks magnet luar akan menerobos masuk ke dalam bahan superkonduktor sehingga fenomena superkonduktivitas menghilang.
2. Supe Superko rk ondukt ndukto or Tip Ti pe I I
Superkonduktor tipe II ini tidak dapat dijelaskan dengan teori BCS karena apabila superkonduktor jenis II ini dijelaskan dengan teori BCS, efek Meissner nya tidak terjadi. Superkonduktor jenis II ini. Pembawa muatannya berasal dari teori kerapatan pasangan elektron yang dinyatakan dalam parameter keteraturan fungsi gelombang. Parameter tersebut akan menunjukkan dan dapat mendeskripsikan pusaran (vortices). Superkonduktor tipe II akan menolak medan magnet yang diberikan. Namun perubahan sifat kemagnetan tidak tibatiba tetapi secara bertahap. Pada suhu kritis, maka bahan akan kembali ke keadaan semula. Superkonduktor Tipe II memiliki suhu kritis yang lebih tinggi dari superkondu ktor tipe I. Superkonduktor tipe II mempunyai dua harga medan magnet kritis, yaitu Hc1 atau medan kritis rendah dan Hc2 atau medan kritis tinggi. Superkonduktor tipe II akan bersifat sama dengan superkonduktor tipe I ketika medan magnet luar berharga lebih kecil dari Hc1. Jika medan magnet luar berharga antara Hc1 dan Hc2, maka sebagian fluks magnet akan menerobos ke dalam bahan superkonduktor, sehingga superkonduktor dikatakan berada dalam keadaan campuran (mixed state). Selanjutnya, bahan akan kehilangan sifat superkonduktifnya ketika medan magnet luar berharga lebih besar dari Hc2. Referensi :
http://www.unhas.ac.id/mkufisika/bab10/md10c.html http://juliusspot.blog.uns.ac.id/?p=88 http://makalahsuperkonduktor.blogspot.com/2015/10/tipe-tipe-superkonduktor.html http://makalahsuperkonduktor.blogspot.com/2015/10/tipe-tipe-superkonduktor.html 4. Jelaskan manfaat dari masing-masing karakteristik bahan superkonduktor! Jawab : -
Karakteristik Sifat Kelistrikan : Saluran Transmisi yang baik karena bisa menyalurkan daya listrik dengan jarak yang jauh. Karakteristik Sifat Kemagnetan : Memiliki akselator partikel energy tinggi, Sebagai pancaran pada peralatan Magnetic Resonance Imaging (MRI) Tidak mempunyai hambatan : Sehingga saat digunakan pada kereta levitasi, maka kereta tersebut akan lebih cepat. Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) : Dapat mendeteksi medan magnet sangat kecil. Dipakai mencari minyak dan mineral.
Referensi :
http://alief325.blogspot.com/2014/02/semikonduktor-dan-superkonduktor.html
5. Sebutkan 3 aplikasi bahan superkonduktor dan jelaskan prinsip kerjanya! 1. Spektrometri NMR Prinsip yang mendasari kerja dari NMR yaitu penyerapan energi oleh partikel yang sedang berputar di dalam medan magnet yang kuat sehingga nantinya medan magnet yang sesuai dengan molekul akan dikonversi menjadi spektra NMR sehingga struktur senyawa / rumus bangun molekul senyawa organik dapat dapat teridentifikasi. Spektrometri NMR pada dasarnya merupakan spektrometri absorbsi, sebagaimana spektrometri infra merah maupun ultraviolet. Pada kondisi yang sesuai, suatu sampel dapat mengabsorpsi radiasi elektromagnetik daerah frekuensi radio, pada frekuen si yang tergantung dari sifat-sifat sampel. Suatu plot dari frekuensi puncak-puncak absorbsi versus intensitas puncak memberikan suatu spektrum NMR. Dalam NMR yang diukur adalah perbedaan frekuensi antara suatu jenis proton dengan frekuensi resonansi proton senyawa pembanding (reference). Senyawa ini disebut sebagai standar internal dan ditambahkan ke dalam sample sebelum me”running” NMR. 2. MRI ( Magnetic Resonance Imaging ) MRI merupakan suatu alat diagnostik mutakhir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh anda dengan menggunakan medan magnet yang besar dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X, ataupun bahan radioaktif. - Prinsip Kerja Pertama, putaran nukleus atom molekul otot diselarikan dengan menggunakan medan magnet yang berkekuatan tinggi. Kemudian, denyutan/pulsa frekuensi radio dikenakan pada tingkat menegak kepada garis medan magnet agar sebagian nuklei hidrogen bertukar arah. Selepas itu, frekuensi radio akan dimatikan menyebabkan nuklei berganti pada konfigurasi awal. Ketika ini terjadi, tenaga frekuensi radio dibebaskan yang dapat ditemukan oleh gegelung yang mengelilingi pasien. Sinyal ini dicatat dan data yang dihasilkan diproses oleh komputer untuk menghasilkan gambar otot. 3. Kereta MAGLEV Kereta Maglev dilengkapi dengan logam yang termagnetisasi yang disebut guideway disebut guideway.. Guideway ini berfungsi untuk membuat kereta Maglev yang ada diatasnya d iatasnya mengapung dengan cara memberikan gaya magnet yang cukup besar pada badan kereta yang telah dilengkapi dengan elektromagnet yang memungkinkan kereta untuk naik antara 0,39 sampai 3,93 inci (1 sampai 10 cm) di atas guideway atas guideway tersebut tersebut (proses mengapungnya kereta Maglev dapat dilihat dari gambar diatas). Karena kereta maglev mengapung diatas relnya (tidak menyentuh rel), maka tidak ada gaya gesekan antara kereta dengan rel yang dapat menghambat pergerakan kereta, sehingga kereta maglev dapat bergerak dengan sangat cepat yaitu bisa mencapai lebih dari 310 mil/jam atau sekitar 500 km/jam (138,8 m/s). Kereta Maglev memanfaatkan medan magnet yang diciptakan oleh kumparan listrik (elektromagnet) di dinding guideway untuk menggerakan kereta. Ketika kereta mengapung,
listrik dipasok ke kumparan pada dinding guideway dinding guideway untuk untuk menciptakan sebuah sistem medan magnet yang unik yang dapat menarik dan mendorong kereta sepanjang guideway sepanjang guideway.. Polaritas arus listrik yang dialirkan ke kumparan pada dinding guideway dinding guideway terus terus bergantian dengan tujuan untuk mengubah polaritas kumparan magnet pada guideway pada guideway.. Perubahan polaritas ini diatur sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan kumparan guideway kumparan guideway yang terdapat di depan kereta menarik kereta ke depan, sementara medan magnet yang dihasilkan kumparan guideway kumparan guideway yang terdapat di belakang kereta mendorong kereta ke depan. 4. Multilayer GMR Prinsip dasar dari magnetoresistance (MR) adalah perubahan resistivitas material sebagai akibat dari respon terhadap keberadaan medan magnet luar. Prinsip kerja dari sensor Giant magnetoresistance adalah perubahan resistansi pada lapisan multilayer magnetik magnetik ketika diberikan medan magnet luar dan merupakan efek mekanika kuantum yang bergantung pada fenomena scattering fenomena scattering spin. Efek GMR merupakan efek mekanika kuantum yang diamati dalam struktur lapisan tipis yang terdiri lapisanlapisan feromagnetik yang dipisahkan oleh lapisan nonmagnetik. Ketika medan eksternal diberikan padamultilayer padamultilayer Fe/Cr, arah magnetisasi pada lapisan Fe akan berotasi ke arah paralel seiring dengan meningkatnya medan eksternal hingga akhirnya moment magnetik total mengalami saturasi. Selama rotasi magnetisasi dari antiparalel menuju paralel terjadi perubahan resistansi yang besar. Referensi :
http://bicindeivonk-iimimas-chemistry.blogspot.com/2012/10/nmr.html http://ipinfisikaui08.blogspot.com/2011/05/magnetic-resonance-imaging-mri.html https://dispersihidup.wordpress.com/2012/12/20/bagaimana-cara-kerja-kereta-maglev/ http://carolinawidya.blogspot.com/2015/10/v-behaviorurldefaultvmlo_28.html
