Bahan konduktor

8.2.1. Penggunaan

Superkonduktor belum dipabrikasi dalamn skala besar.Mesin-mesin listrik,transformator dan kabel sedang dikembangkan menggunakan superkonduktor .Dengan menggunakan superkonduktor efisiensi dapat dicapai 99,99 %. Dengan kabel superkonduktor berdiameter beberapa centimeter dapat digunakan menyalurkan semua daya yang dihasilkan semua pembangkit listrik di Indonesia.

Terdapat dua perangkat yang sudah umum menggunakan superkonduktor yaitu :

• 
  Elektromagnetik
  

Karena konduktor tidak mempunyai kerugian yang disebabkan resis,tansi, maka dimungkinkan membuat solenoid dengan superkonduktor tanpa kerugian yang menoimmbulkan panas.

Selenoid dengan arus yang sangat kecil pada medan magnet untuk kawat yang digunakan adalah memm=ungkinkan membangkitkan sebuah medan magnet kritis dan lilitan. Karena dengan bahan superkonduktor memungkinkan membuat electromagnet yang kuat dengan ukuran yang kecil. Aplikasi dari electromagnet dengan superkonduktor antara lain komponenn Magneto Hidro Dinamik.

• 
  Elemen Penghubung
  

Karena superkonduktor mempunyai Hc dan Tc, maka dalam pemakaian superkonduktor sebagai elemen penghubung dapt menggunakan pengaruh salah satu besaran di atass. Artinya suatu gawai penghubung yang menggunakan superkonduktor akan dapat berubah sifatnya dari superkonduktor menjadi konduktor biasa karena pengubahan suhu atau medan magnet diatas nilai kritisnya.

Pemutus arus yang bekerjanya dipengaruhi oleh magnetic dielktrik Cryotron, misalnya digunakan pada pemutus komputer

Soal-soal ilmu bahan

1. 
   Jelaskan bahan semi konduktor dalam bidangkelistrikan.
   
2. 
   Jelaskan bahan super konduktor dalam bidang kelistrikan
   
3. 
   Sebutkan bahan utama dari semi konduktor.
   
4. 
   Sebut dan jelaskan aplikasi kelistrikan dari semi konduktor
   
5. 
   Jelaskan karakteristik dari bahan semi konduktor serta super konduktor.
   
6. 
   Sebutkan aplikasi dari bahan super konduktor.
   

BAB 9

KARAKTERISTIK DARI BAHAN –BAHAN LISTRIK

9.1. Karakteristik dari bahan penghantar

• 
  Karakteristik bahan penghantar aluminium murni mempunyai massa jenis 2,7g/cm³, tidak korosif, daya hantarnya sebesar 35 ohm.mm²/m, mudah dibentuk karena lunak, kekuatan tariknya hanya 9kg/mm² juga harganya ekonomis, ringan , tidak beracun, tahan korosi.
  
• 
  Karakteristik bahan penghantar tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi 57 ohm.mm²/m, tahan terhadap korosi, oksidasi, massa jenis tembaga murni 8,96 g/cm³ pada suhu 20^oC, kekuatan tarik tembaga tidak tinggi 20 – 40 kg/mm², kontruksi kawat tembaga dapat diperkecil dengan proses batu tarik, kuat, dapat ditempa, konduktivitas panas dan listriknya sangat tinggi.
  
• 
  Karakteristik bahan penghantar baja adalah logam yang terbuat dari besi dengan campuran karbon. Baja terdiri dari baja karbon rendah, baja karbon menengah dan baja karbon tinggi. Baja sebagai pelapis tembaga sebagai penguat penghantar terhindar dari korosi. Baja juga sebagai penguat sebagai penguat dari penghantar transmisi serta menghemat pengguanan aluminium. Sifatnya dari lunak, tajam, keras dan mudah diolah, serta mudah korosi pada reaksi kimia.
  
• 
  Karakteristik wolfram dan molebdenum adalah logam warna abu-abu keputihan dan mempunyai titik didih 5900^oC, tahanan jenis 0,005 ohm.mm²/m, proses peleburannya dengan suhu tinggi antara 2000 atmosfir, 1600 ^o C tanpa terjadi oksidasi. Wolfram berwarna hijau
  
• 
  Platina mempunyai sifat yang berat , dengan warna putih keabu-abuan tidak korosif ,sulit terjadi peleburan dan tahan terhadap sebagian besar bahan kimia, kontruksi platina tipis-tipis sebagai filament pemanas.
  
• 
  Air raksa mempunyai sifat pada pemanasan di udara sangat mudah terjadi oksidasi, air raksa dan campurannya khususnya uap air raksa beracun.
  
• 
  Karakteristik bahan-bahan yang mempunyai resistivitas tinggi digunakan untuk peralatan yang memerlukan resistansi yang besar agar bila dialiri arus listrik akan terjadi tegangan anjlok yang besar, mempunyai koeffisien suhu yang rendah, pada suhu tinggi dengan waktu yang lama akan terjadi oksidasi dan meleleh, bahan ini adalah konstantan, manganin, nikrom, dan fehral. Sikat karbon tahan terhadap efek suhu tinggi, sikat mampu dengan suhu hingga 3000^oC, karbon lebih ringan dari pada logam, gerakan permukaannya tidak beraturan ini memudahkan adaptasi.
  
• 
  Karakteristik dari timah hitam adalah tidak tahan terhadap pengaruh getaran dan mudah mengikat sisa asam, timah hitam dapat bereaksi dengan kapur basa, air laut, dan semen basa , timah dan komponennya mengandung racun.
  
• 
  Karakteristik bimetal adalah adanya pengaruh panas dari belilitan ini digunakan untuk mempengaruhi pembengkokan bimetal. Adanya perbedaan suhu dari suhu yang sama panjangnya akan menjadi berbeda, besarnya lengkungan penyimpangan ditentukan oleh perbedaan muai panjang, beda suhu, dan ketebalan dari kedua logam.
  

9.2. Karakteristik dari bahan isolasi

• 
  Karakteristik dari bahan isolasi gas sebgai pengisolasi dan juga sebagai media penyalur panas.
  
• 
  Karakteristik bahan isolasi udara adalah mudah didapat, mempunyai tegangan tembus 30kV/cm, jarak antara udara dengan tegangan tembus tidak linier, tegangan tembus pada udara dipengaruhi oleh besarnya tekanan udara, pada keadaan pakem justru tegangan tembusnya akan menjadi lebih besar, secara umum makin besar tekanannya, makin besar pula tegangan tembusnya.
  
• 
  Karakteristik dari bahan isolasi SF₆ adalah tidak berbau, tidak terbakar, tidak larut pada air, tidak beracun, tidak berwarna, SF6 gas terberat, elektro negative.
  
• 
  Sifat bahan isolasi cair adalah sebagai bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik, juga sebagai pengisolasi sekaligus pendingin. Syarat sebagai bahan isolasi cair yang dapat digunakan untuk isolasi ialah mempunyai tegangan tembus dan daya hantar panas yang tinggi. Ketahanan minyak transformator dapat menurun karena pengaruh asam dan padat pula karena kandungan air. Kekentalan tidak boleh terlalu tinggi agar mudah bersikulasi di dalam tangki sehingga dapat mendingikan transformator dengan lebih baik. Tegangan tembus dari minyak transformator sebesar diatas 35kV dengan kondisi minyak baru 40.
  
• 
  Karakteristik bahan isolasi berserat adalah mengandung banyak serat terpisah satu dengan yang lainnya, strukturnya seratnya sangat mudah dilihat, mempunyai fleksibilitas yang baik, kekuatan mekanisnya yang tinggi, mudah diproses dan murah harganya. Sedangkan kelemahan bahan isolasi ini adalah higroskopis dan tegangan tembusnya rendah.
  
• 
  Karakteristik bahan isolasi mineral adalah bahan-bahan yang diperoleh dari tambang di gunakan sebagai bahan isolasi pada ikatan kimia atau keadaan alaminya tanpa proses kimia atau termal sebelumnya, mempunyai resistansi serta kekuatan mekanik yang tinggi, tahan panas, kekuatan mekaniknya yang tinggi, tahan terhadap pengaruh uap air, mempunyai elastisitas yang bagus, bahan ini banyak digunakan untuk bahan material mesin-mesin listrik.
  
• 
  Karakteristik bahan isolasi kaca dan porselin adalah bahan ini juga termasuk bahan mineral tetapi penggunaannya tidak pada bentuk alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan pemanasan atau pembakaran, pengerasan dan plumeran. Kaca mempunyai sifat tergantung komposisi bahan-bahan pembentunya, kaca di pengaruhi dari resistivitas, permitivitas relative, kerugian sudut dielektrik, dan tegangan break down, mempunyai sifat kelistrikan yang baik, kaca silica mempunyai sifat kelistrikan yang paling baik. Kaca dibuat dalam proses pendinginan secara cepat dari beberapa bahan yang dilelehkan.
  
• 
  Porselin adalah bahan yang terbuat dari proses kelompok keramik, proses pembakaran pada suhu yang tinggi dan bahan asal berubah subtansinya. Mempunyai tegangan tembus 10 sampai 30 kV/mm, sudut kerugian dielektrik akan naik jika suhu dinaikkan. Tegangan pelepasan adalah tegangan yang dikenakan pada isolator yang menyebabkan mengalirnya arus listrik melalui permukaan antara elektroda-elektroda dari isolator porselin tegangan tinggi.
  
• 
  Karakteristik bahan isolasi plastik adalah bahan sintesis yang dapat dibentuk dengan pemanasan dan dapat diperkeras tergantung strukturnya, plastic ada 2 jenis antara lain termoplastik dan termoseting, fleksibel, sebagai isolasi yang baik, ketahanan panasnya tinggi juga terhadap uap. Karet dari alam maupun sintetis adalah polimer mempunyai sifat elastisitas pemuluran yang tinggi, pemakaian karet alam relative terbatas karena kepekaannya terhadap oksidasi dan resistansinya terhadap suhu adalah rendah dan pada pemakaian dalam waktu yang lama akan retak-retak dan mudahputus. Supaya karet alam kuat harus di vulkanisasi dengan menambah sulfur 1-3% akan menjadi lunak dan elastis. Ada 4 jenis karet antara lain karet butadin, karet butil, karet poli chloroprene, karet silicon.
  

9.3. Karakteristik dari bahan magnetik

• 
  Diamagnetic adalah bahan yang sulit menyalurkan garis gaya magnit (ggm),permeabilitasnya sedikit lebih kecil dari 1 dan tidak mempunyai dwikutub yang permanen.
  
• 
  Paramagnetic adalah bahan yang menyalurkan ggm tetapi tidak banyak, permeabilitasnya sedikit lebih besar dari 1, susunan dwikutubnya tidak beraturan .
  
• 
  Ferromagnetic adalah bahan bahan yang mudah menyalurkan ggm,permeabilitasnya jauh di atas 1.
  
• 
  Anti ferromagnetic mempunyai susceptibilitas positif yang kecil pada segala suhu, dwikutubnya sejajar tapi berlawanan arah.
  
• 
  Ferrimagnetik mempunyai resistivitasnya jauh lebih tinggi disbanding ferromagnetic, digunakan pada peralatan dengan frekuensi tinggi dan arus eddy yang terjadi padanya kecil.
  

9.4. Karakteristik dari bahan semikonduktor dan superkonduktor

• 
  Bahan semikonduktor mempunyai sifat antara lain yang paling banyak digunakan dari bahan silicon dan germanium, jumlah electron bebas dalam zat si dan ge tidak sebanyak dalam logam tetapi tidak sedikit dalam isolator, karena daya hantarnya tidak sebaik logam.
  
• 
  Bahan semikonduktor yang mendapat tambahan As akan menjadi semikonduktor jenis N, sedangkan yang mendapat tambahan B akan menjadi semikonduktor jenis P.
  
• 
  Bahan superkonduktor adalah bahan ini dapat menghantarkan listrik tanpa penghantar pada suhu rendah (teori quantum), bahan ini selalu mempunyai resistansi dan resistivitas akan mencapai harga nol pada suhu kritis (Tc), disamping itu medan magnit pada bahan ini adalah lebih kecil dari pada medan kritis (Hc). Sampai saat ini superkonduktor belum dipabrikasi dalam sekala besar.
  

Soal-soal ilmu bahan

1. 
   Jelaskan karaktristik bahan konduktor.
   
2. 
   Jelaskan karakteristik bahan penghantar tembaga.
   
3. 
   Jelaskan karakteristik bahan penghantar baja.
   
4. 
   Jelaskan karakteristik bahan isolasi gas.
   
5. 
   Jelaskan karakteristik bahan isolasi berserat.
   
6. 
   Jelaskan karakteristik bahan magnetic
   
7. 
   Jelaskan karakteristik bahan ferromagnetic.
   
8. 
   Sebutkan karakteristik bahan semi konduktor.
   
9. 
   Sebutkan karakteristik bahan isolator jaringan listrik.
   
10. 
    Jelaskan karakteristik bahan isolator mesin listrik.
    

DAFTAR PUSTAKA

1. 
   Muhaimin, Drs, Bahan-Bahan Listrik untuk Politeknik, Jakarta, PT. Pradnya Paramita, 1999.
   
2. 
   Sumanto, MA, Drs, Pengetahuan Bahan untuk Mesin dan Listrik, Yogyakarta, Andi Ofset, 1996.
   
3. 
   Politeknik Negeri Samarinda, Diktat Ilmu Bahan.
   
4. 
   Wahyudi Sarimun N, MT, Ir, Buku Saku Pelayanan Teknik, Jakarta, Garamond, 2011.
   

Ilmu Bahan Page