-
5/24/2018 konstanta dielektrik
1/6
KONSTANTA DIELEKTRIK
1. A. Peristiwa Polarisaasi dari Bahan DielektrikPolarisasi
didefinisikan sebagai jumlah momen dipole listrik per satuan
volume. Bila pada
suatu bahan dielektrik diberikan medan listrik, maka muatan
positip akan bergerak searahdengan arah medan listrik sedangkan
muatan negatip bergerak berlawanan arah dengan arah
medan listrik, sehingga terjadi momen dipole listrik p = Q d.
Maka dalam keadaan ini bahan
dielektrik dikatakan mengalami polarisasi.
Walaupun di sini tidak ada perpindahan muatan ketika sebuah
dielektrik diletakkan dalam
suatu medan listrik, namun di sini terjadi sedikit pergeseran
dari muatan positif dan negatif
dalam atom atau molekul suatu dielektrik sehingga mereka menjadi
dipoledipole.Pada
keadaan ini, sebuah dielektrik dikatakan terpolarisasi.
Jikadiasumsikan bahwa sebuah
dielektrik terdiri dari banyak pasangan muatan yang saling
berlawanan dan masing-masing
pasangan tersebut menempati posisi yang sama sehingga bahan
dilektrik dikatakan
netral.Pengaruh dari medan listrik luar menyebabkan muatan
positif bergerak searah denganmedan listrik tersebut dan muatan
negatif pada arah berlawanan, sehingga material sekarang
terdiri dari banyak dipole.
Suatu material nonkonduktor , seperti kaca, kertas, atau kayu
disebut dielektrik. Ketika ruang
diantara dua konduktor diisi dengan dielektrik, kapasitansi naik
sebanding dengan faktor kyang merupakan karakteristik dielektrik
dan disebut konstanta dielektrik.
Proses listrik statis di dalam vakum (aproksimasi yang cukup
baik : di udara) dinyatakan
dalam bentuk persamaan hukum Gauss:
Kapasitor yang sering digunakan adalah kapasitor keping sejajar.
Suatu kapasitor terdiri dari
dua keping konduktor sejajar yang terpisah. Ketika
konduktor-konduktor dihubungkan pada
ujung-ujung suatu sumber tegangan, sumber tegangan tersebut
memindahkan muatan dari
satu konduktor ke konduktor yang lainnya sampai perbedaan
potensial antara ujung-ujung
sumber tegangan. Adanya perbedaan potensial antara ujung-ujung
sumber tegangan tersebut
maka akan terjadi aliran listrik dan alirang listrik ini akan
mengakibatkan timbul medan
listrik di sekitar kapasitor keping sejajar tersebut.
Pada kapasitor keping sejajar tanpa dielektrik
Karena pada kondisi vakum jadi
Jika muatan diberikan diantara dua pelat kapasitor,akan terjadi
medan listrik E antar pelat
yang dinyatakan oleh :
http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb4/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb3/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb2/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb1/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb4/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb3/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb2/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb1/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb4/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb3/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb2/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb1/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb4/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb3/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb2/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb1/
-
5/24/2018 konstanta dielektrik
2/6
Untuk suatu kapasitor keping sejajar dengan jarak pemisah d,
perbedaan potensial antara
keping adalah :
Muatan kapasitor Q sebanding dengan tegangan V yang diberikan
pada kapasitor, konstanta
kesebandingan C dinamakan kapasitansi dari kapasitor ;
Kapasitansi dari suatu kapasitor keping sejajar tanpa dielektrik
adalah :
Sehingga besar konstanta listrik
Dimana ;
E0= konstanta listrik (pAs/Vm)
d = jarak antar kedua keping (m)
A = Luas keping sejajar (m2)
Q = muatan kapasitor (nAs)
Vo = perbedaan potensial tanpa dielektrik (V)
http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb10/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb9/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb8/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb7/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb6/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb5/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb10/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb9/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb8/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb7/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb6/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb5/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb10/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb9/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb8/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb7/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb6/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb5/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb10/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb9/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb8/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb7/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb6/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb5/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb10/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb9/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb8/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb7/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb6/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb5/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb10/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb9/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb8/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb7/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb6/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb5/
-
5/24/2018 konstanta dielektrik
3/6
Apabila diantara keping sejajar kapasitor ditempatkan
dielektrik, maka akan terjadi polarisasi
antara dielektrik dengan momen-momen dipol yang searah dengan
medan listrik. Ini akan
memperlemah medan listrik antara keping-keping suatu kapasitor.
Karena dengan hadirnya
medan listrik, molekul-molekul dalam dielektrik akan
menghasilkan medan listrik tambahan
yang arahnya berlawanan dengan medan listrik luar dan ini juga
akan mengakibatkan
kapasitansi kapasitor menjadi naik.
Pada kapasitor keping sejajar dengan dielektrik
Sehingga besar medan listrik kapasitor keping sejajar apabila
telah ditempatkan dielektrik
diantara kepingnya adalah :
Kapasitansi dari suatu kapasitor keping sejajar yang berisi
dielektrik dengan konstanta k
adalah :
Catat bahwa V sebanding dengan Q, maka kapasitansi tidak
bergantung pada muatan maupuntegangan kapasitor tetapi hanya
bergantung pada faktor-faktor geometri. Untuk suatu
kapasitor keping sejajr,kapasitansi sebanding dengan luas
penampang dan berbanding
terbalik dengan jarak pemisah.
Sehingga besar konstanta dielektrik dapat dinyatakan dengan
persamaan :
1. B. Bahan DielektrikDielektrik adalah suatu bahan yang
memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau bahkan
hampir tidak ada. Bahan dielektrik dapat berwujud padat, cair
dan gas. Tidak seperti
konduktor, pada bahan dielektrik tidak terdapat
elektron-elektron konduksi yang bebas
bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik. Medan
listrik tidak akan
menghasilkan pergerakan muatan dalam bahan dielektrik. Sifat
inilah yang menyebabkan
bahan dielektrik itu merupakan isolator yang baik.
Didalam dielektrik muatan tidak dapat bergerak. Adanya bahan
didalam medan listrik akan
mempengaruhi medan tersebut, dan sebaliknya medan juga akan
mempengaruhi susunan
muatan didalam bahan. Muatan-muatan yang berada didalam
konduktor yang diletakkan didalam medan listrik akan menyusun diri
sedemikian rupa sehingga timbul medan yang
http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb14/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb13/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb12/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb11/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb14/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb13/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb12/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb11/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb14/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb13/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb12/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb11/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb14/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb13/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb12/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb11/
-
5/24/2018 konstanta dielektrik
4/6
meniadakan medan luar. Itu sebabnya medan listrik didalam
konduktor selalu sama dengan
nol. Untuk dielektrik situasinya lebih rumit. Karena muatan
tidak dapat berpindah, peniadaan
total medan listrik didalam bahan tidak terjadi, yang terjadi
hanya sekedar pelemahan medan
saja.
Salah satu karakterisktik yang penting dari sebuah dielektrik
adalah konstanta dielektrik.Sebelum dijelaskan mengenai konstanta
dielektrik, terlebih dahulu kita membahas polarisasi.
Walaupun di sini tidak ada perpindahan muatan ketika sebuah
dielektrik diletakkan dalam
suatu medan listrik, namun di sini terjadi sedikit pergeseran
dari muatan positif dan negatif
dalam atom atau molekul suatu dielektrik sehingga mereka menjadi
dipol-dipol. Pada
keadaan ini, sebuah dielektrik dikatakan terpolarisasi. Jika
diasumsikan bahwa sebuah
dielektrik terdiri dari banyak pasangan muatan yang saling
berlawanan dan masing-masing
pasangan tersebut menempati posisi yang sama sehingga bahan
dilektrik dikatakan netral.
Pengaruh dari medan listrik luar menyebabkan muatan positif
bergerak searah dengan medan
listrik tersebut dan muatan negatif pada arah berlawanan,
sehingga material sekarang terdiri
dari banyak dipole.
Plastik dan Kaca merupakan benda dielektrik. Dielektrik
disisipkan pada pelat kapasitor.
Kapasitor yang sering digunakan adalah kapasitor keping sejajar.
Suatu kapasitor terdiri dari
dua keping konduktor sejajar yang terpisah. Saat kapasitor
dihubungkan pada ujung-ujung
suatu sumber tegangan, sumber tegangan tersebut memindahkan
muatan dari satu konduktor
ke konduktor yang lainnya sampai perbedaan potensial antara
ujung-ujung sumber tegangan.
Perbedaan potensial antara ujung-ujung sumber tegangan tersebut
maka akan tmenghasilkan
aliran listrik dan aliran listrik ini akan mengakibatkan timbul
medan listrik di sekitar
kapasitor keping sejajar tersebut. Ketika ruang diantara dua
konduktor diisi dengan dielektrik,
kapasitansi naik sebanding dengan faktor k yang merupakan
karakteristik dielektrik dan
disebut konstanta dielektrik.
1. C. Konstanta DielektrikKonstanta dielektrik atau permitivitas
listrik relatif, adalah sebuah konstanta dalam ilmu
fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik
dalam suatu bahan bila diberi
potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan
energi listrik yang tersimpan
pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif
terhadap vakum (ruang hampa).
Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani ratau
kadang-kadang , K, atau
Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan
didefinisikan sebagai
Dimana s merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut, dan
0 adalah permitivitas
vakum. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell
dengan menghubungkan
intensitas medan listrik E dengan kerapatan fluks listrik D. Di
vakum (ruang hampa),
permitivitas sama dengan 0, jadi konstanta dielektriknya adalah
1.
Bahan isolator adalah bahan yang sulit untuk mengantarkan arus
listrik, sedangkan bahankonduktor adalah bahan yang mudah
mengantarkan arus listrik. Akan tetapi pada praktikum
http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb15/
-
5/24/2018 konstanta dielektrik
5/6
ini kita akan menggunakan bahan isolator pelat plastik dan pelat
gelas dan mengetahui
apakah ia akan mengantarkan arus listrik atau tidak.
Bila bahan isolator ditaruh di dalam medan listrik, dalam bahan
akan terbentuk suatu dipol
listrik. Hal tersebut menyebabkan pada permukaan bahan akan
terjadi muatan induksi dan
inilah yang disebut bahan dielektrik. Konstanta dielektriknya
menjadi penting karenamempengaruhi kapasitansinya.
Suatu material semi konduktor, seperti kaca, kertas, atau kayu
disebut dielektrik. Ketika
ruang diantara dua konduktor pada kapasitor diisi dengan
dielektrik maka kapasitansi naik
sebanding dengan K yang merupakan karakteristik dielektrik yang
disebut dengan konstanta
dielektrik. Dielektrik juga memiliki arti fisis sebagai pemisah
dua konduktor yang seharusnya
sangat berdekatan untuk menghasilkan kapasitansi yang besar
karena kapasitansi berbanding
terbalik dengan jarak pemisah.
Dalam hal ini kita mengguanakan kapasitor, dimana kapasitor itu
sendiri memiliki sifat
menyimpan energi listrik / muatan listrik. Kapasitas suatu
kapasitor (C) adalah perbandinganantara besar muatan Q dari salah
satu penghantarnya dengan beda potensial V antara kedua
pengahantar itu.
Pelat kapasitor memiliki bahan isolator dan terdiri dari dua
keping sejajar. Ketika arus masuk
ke kapasitor maka elektron yang dibawa oleh arus masuk ke
kapasitor di alirkan dari kepingyang satu keping ke kepinng yang
sejajar dengan keping pertama. Prosesnya menghasilkan
suatu medan listrik. Semua elektron terikat erat pada masing
masing atom. Bila bahan
isolator ditaruh di dalam medan listrik, apa yang akan terjadi
adalah dalam bahan akan
terbentuk dipol listrik, sehingga pada permukaan bahan akan
terjadi muatan induksi.
Bila luas masing-masing keeping adalah A, maka:
Tegangan kedua keping menjadi :
Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa menjadi :
Untuk kapasitansi dari suatu kapasitor keeping sejajar yang
berisi dielektrik dengan konstanta
K adalah:
Hubungan antara C0dan C adalah :
Penerapan bahan dielektrik ini berdasarkan pada Hukum Gauss yang
menyatakan bahwa
fluks total / garis gaya yang melewati setiap bagian permukaan
ini besarnya adalah 4 kali
muatan total di dalam permukaan itu sendiri. Dielektrik dapat
memperlemah medan listrik
antara keeping suatu kapasitor karena dengan hadirnya medan
listrik tambahan yang arahnya
berlawanan dengan medan listrik luar.
http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb20/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb19/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb18/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb17/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb16/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb20/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb19/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb18/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb17/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb16/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb20/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb19/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb18/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb17/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb16/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb20/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb19/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb18/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb17/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb16/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb20/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb19/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb18/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb17/http://blogs.unpad.ac.id/tresna09/2013/06/10/konstanta-dielektrik-bahan/kdb16/
-
5/24/2018 konstanta dielektrik
6/6
Berdasakan hukum gaus, potensial listrik dari suatu pelat dapat
dirumuskan :
Q = Uc. A . o/ d
Dengan nilai o = 8,8542 . 10-12 As/Vm
Daftar Pustaka
Tipler.2001.Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga. Erlangga
: Jakarta
Sutrisno. 1986 .Listrik Magnet. ITB : Bandung
Halliday & Resnick.1997.Fisika Jilid 3. Jakarta ;
Erlangga
http://te.ugm.ac.id/~suharyanto/Files/Fisel/Kapasitans%20dan%20Dielektrik.pdf,
Kamis, 4
April 2013
http://v3sites.blogspot.com/2011/10/polarisasi-dalam-bahan-dielektrik.html,
Jumat, 5 April
2013
http://qsut.wordpress.com/2009/06/19/konstanta-dielektrik/,Kamis, 4
April 2013
http://te.ugm.ac.id/~suharyanto/Files/Fisel/Kapasitans%20dan%20Dielektrik.pdfhttp://te.ugm.ac.id/~suharyanto/Files/Fisel/Kapasitans%20dan%20Dielektrik.pdfhttp://v3sites.blogspot.com/2011/10/polarisasi-dalam-bahan-dielektrik.htmlhttp://v3sites.blogspot.com/2011/10/polarisasi-dalam-bahan-dielektrik.htmlhttp://qsut.wordpress.com/2009/06/19/konstanta-dielektrik/http://qsut.wordpress.com/2009/06/19/konstanta-dielektrik/http://qsut.wordpress.com/2009/06/19/konstanta-dielektrik/http://v3sites.blogspot.com/2011/10/polarisasi-dalam-bahan-dielektrik.htmlhttp://te.ugm.ac.id/~suharyanto/Files/Fisel/Kapasitans%20dan%20Dielektrik.pdf
