Sifat Listrik Material

SIFAT LISTRIK MATERIAL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Listrik adalah rangkaian fenomena fisika yang berhubungan dengan kehadiran dan aliran muatan listrik. Listrik menimbulkan berbagai macam efek yang telah umum diketahui, seperti petir, listrik statis, induksi elektromagnetik dan arus listrik. Adanya listrik juga bisa menimbulkan dan menerima radiasi elektromagnetik seperti gelombang radio.

Energi listrik menjadi kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan manusia saat ini, karena hampir semua aktifitas manusia dipermudah dengan menggunakan peralatan 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.

1.2. Rumusan Masalah

1.  Apa sifat listrik material itu?

2. Apa pentingnya mempelajari sifat listrik material?

3. Bagaimana pengelompokan sifat listrik material suatu benda?

1.3. Tujuan

1.      Untuk mengetahui apa itu yang dimaksud sifat listrik material

2.      Untuk mengetahui bagaimana pentingnya mengetahui sifat listrik material

3.      Untuk mengetahui kelompok sifat listrik material suatu benda

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Sifat Listrik Material

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.

Pada dasarnya sifat listrik material dibedakan menjadi 3 yaitu :

1.      Konduktor

Zat atau bahan yang bersifat dapat menghantarkan energy, baik energy listrik maupun energy kalor, baik berupa zat padat, cair atau gas. bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektron bebas mudah untuk bergerak.Tarikan antara elektron yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangat kecil, hingga dalam suhu normal  pun ada satu atau lebih elektron yang terlepas dari atomnya.

Elektron bebas ini bergerak-gerak secara acak dalam ruang di celah atom-atom.  Gerakan elektron-elektron ini dinamakan bauran ( difusi ). Bahan-bahan yang bersifat konduktor biasanya digunakan untuk membuat alat-alat yang sifatnya membutuhkan kecepatan transfer energy, misalnya panci, setrika, kabel dan solder.

Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umunya logam logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, almunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis yang berbeda. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan.

2.      Isolator

Bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Pada isolator semua elektron terikat pada atomnya dan tidak ada elektron yang bebas. Jenis bahan seperti ini digolongkan sebagai penyekat atau bukan penghantar (Isolator). Penyekatan listrik dimaksudkan agar arus listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik.

Bahan yang bersifat isolator seluruh lintasan elektronnya memiliki ikatan yang kuat dengan intinya atau dengan kata lain pada bahan isolator tidak mempunyai elektron bebas sehingga walau diberi tegangan listrik tidak akan membuat elektron – elektronnya bergerak.

Hampir seluruh bahan non logam adalah isolator. Contoh isolator adalah keramik, asbes, kayu kering, gelas, plastik, karet, gelas, dkaca, karet, kayu dll.

3.      Semikonduktor

Semikonduktor adalah suatu material yang memiliki sifat konduktivitas listrik diantara konduktor dan isolator. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).

Semikonduktor digunakan sebagai alat elektronik. sejumlah komponen elektronik yang menggunakan sifat-sifat materi semikomduktor, yaitu Silikon, Germanium, dan Gallium Arsenide. Alat-alat semikonduktor dapat ditemukan dalam bentuk-bentuk dicrete (potongan) seperti transistor, diode, dll, atau dapat juga ditemukan sebagai bentuk terintegrasi dalam jumlah yang sangat besar (jutaan) dalam satu keping Silikon yang dinamakan Sirkuit terpadu (IC).

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:

a.       Akumulator

Akumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Contoh akumulator adalah baterai dan kapasitor.

b.      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.

2.2. Pentingnya  Sifat Listrik Material

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 :

1.      Memperlakukan atau memanfaatkan bahan sebaik-baiknya. Maksudnya menggunakan bahan seefisien mungkin dan tetap pada suatu batasan-batasan keamanan yang sesuai.

2.      Mengetahui batasan aman bahan.

2.3. Pengelompokan Sifat Listrik Material

1.      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.

2.    Berdasarkan ikatan atom dan strukturnya :

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.

BAB III

PENUTUP

3.1. 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

Bahan atau material listrik juga terdiri atas beberapa kelompok yaitu konduktor, isolator, semikonduktor. Dalam pemilihan jenis bahan listrik, selain sifat listrik perlu dipertimbangkan beberapa sifat lain dari bahan yaitu sifat kelistrikan, sifat fisik, dan sifat kimia.\

3.2. Saran

Perlunya mahasiswa mempelajari sifat listrik suatu material karena di teknik mahasiswa tidak akan lepas dengan yang naanya elektrik, mengingat sekarang sudah zamannya semua alat menggunakan listrik.