Mengenal Sifat Material Sifat Listrik Dielektrik

Karakteristik Dielektrik

dielektrik meningkatkan kapasitansi sebesar r kali Faktor Desipasi Dielektrik digunakan pada kapasitor dan sebagai bahan isolasi Permitivitas relatif didefinisikan sebagai rasio permitivitas dielektrik () dengan permitivitas ruang hampa (0) Jika suatu dielektrik yang memiliki permitivitas relatif r disisipkan antara dua pelat kapasitor yang memiliki luas A dan jarak antara kedua pelat adalah d , maka kapasitansi yang semula berubah menjadi dielektrik meningkatkan kapasitansi sebesar r kali

Diagram fasor kapasitor Desipasi daya (menjadi panas): im re IRp IC Itot  VC tan : faktor desipasi (loss tangent) r tan : faktor kerugian (loss factor)

Kekuatan Dielektrik Gradien tegangan maksimum yang masih dapat ditahan oleh dielektrik sebelum terjadi tembus listrik Nilai kekuatan dielektrik secara eksperimen sangat tergantung dari ukuran spesimen, elektroda, serta prosedur percobaan Tembus listrik diawali oleh hdirnya sejumlah elektron di pita konduksi. Elektron ini mendapat percepatan oleh adanya medan listrik yang tinggi sehingga memperoleh energi kinetik yang tinggi. Sebagian energi ini ditransfer ke elektron valensi sehingga elektron valensi naik ke pita konduksi. Jika jumlah elektron ini cukup banyak maka akan terjadi avalans elektron di pita konduksi. Arus meningkat dengan cepat sehingga terjadi peleburan lokal, terbakar, atau penguapan. Elektron awal bisa hadir oleh beberapa sebab: discharge antara elektroda tegangan tinggi dengan permukaan dielektrik yang terkontaminasi, pori-pori berisi gas dalam dielektrik, pengotoran oleh atom asing.

Kekuatan Dielektrik [6] 100  200  300  400  500  600  Jarak elektroda [m] X 102 Tegangan tembus [kV] udara 400 psi SF6 100 psi High Vacuum Minyak Trafo Porselain SF6 1 atm udara 1 atm 0 0.51 1.03 1.55 2,13 2,54

Polarisasi

Polarisasi : total dipole momen listrik per satuan volume Dua Pelat Paralel E0 + + +    d 0 Tanpa dielektrik : +  + + + + + + + d  E        Dengan dielektrik : timbul karena terjadi Polarisasi Polarisasi : total dipole momen listrik per satuan volume Dipole listrik :

jumlah molekul per satuan volume Molekul di dalam dielektrik mengalami pengaruh medan listrik yang lebih besar dari medan listrik yang diberikan dari luar. Medan listrik yang dialami oleh molekul ini disebut medan lokal. +  + + + + + + +  E        Induksi momen dipole oleh medan lokal Elok adalah polarisabilitas jumlah molekul per satuan volume

a. polarisasi elektronik : 4 macam polarisasi ada medan tak ada medan E a. polarisasi elektronik : Teramati pada semua dielektrik. Terjadi karena pergeseran awan elektron pada tiap atom terhadap intinya.

4 macam polarisasi E b. polarisasi ionik : ada medan tak ada medan + +  +  b. polarisasi ionik : Terjadi karena pergeseran ion-ion yang berdekatan dan berlawanan muatan. Hanya ditemui pada material ionik.

c. polarisasi orientasi : 4 macam polarisasi ada medan E tak ada medan +  +  c. polarisasi orientasi : Terjadi pada material padat dan cair yang memiliki molekul asimetris yang momen dipole permanennya dapat diarahkan oleh medan listrik.

d. polarisasi muatan ruang : 4 macam polarisasi d. polarisasi muatan ruang : ada medan tak ada medan E +  +  Terjadi pengumpulan muatan di perbatasan dielektrik.

Frekuensi Dan Temperatur r Tergantung Pada Frekuensi Dan Temperatur

Dalam medan bolak-baik, polarisasi total P, polarisabilitas total , dan r, tergantung dari kemudahan dipole untuk mengikuti medan yang selalu berubah arah tersebut. Dalam proses mengikuti arah medan tersebut, waktu yang dibutuhkan oleh dipole untuk mencapai orientasi keseimbangan disebut waktu relaksasi. Kebalikan dari waktu relaksasi disebut frekuensi relaksasi. Jika frekuensi dari medan yang diberikan melebihi frekuensi relaksasi, dipole tidak cukup cepat untuk mengikutinya, dan proses orientasi berhenti. Karena frekuensi relaksasi dari empat macam proses polarisasi berbeda-beda, maka kontribusi dari masing-masing proses pada polarisasi keseluruhan dapat diamati.

 elektronik ionik orientasi muatan ruang muatan ruang P; r orientasi absorbsi; loss factor power audio radio infra merah cahaya tampak frekuensi frekuensi optik frekuensi listrik

5  10  15  20  5102 cps 104 cps r 8102 cps 0 100 200 300 400 oC silica glass [6]

Kehilangan Energi

Diagram fasor kapasitor Desipasi daya (menjadi panas): im re IRp IC Itot  VC tan : faktor desipasi (loss tangent) r tan : faktor kerugian (loss factor)

Mengenal Sifat Material Sifat Listrik Dielektrik Course Ware Mengenal Sifat Material Sifat Listrik Dielektrik Sudaryatno Sudirham