Listrik Magnet (Elektromagnitics)

SIFAT KELISTRIKAN BAHAN PADATAN

A. Dipole Listrik

P

Dipole listrik terdiri dari dua muatan yang berlawanan tetapi sama besarnya yaitu + q dan – q yang berjarak d, untuk lebih jelas lihat gambar:

 

  

     -q               d                    +q

Gambar 1.1 dipole listrik

Dari gamabar etrsebut maka momen dipole listrik didefinisikan:

P = q d                                                                                                                        (a)

Dengan hokum coulomb medan listrik yang dihasilkan oleh medan listrik adalah

                                                                                                        (b)  

         E                                      +q

                           D                                  qE

 

- qm E -q

Gambar 1.2 torka dipole oleh medan luar

Dari gambar diatas apabila dipole listrik ditempatkan pada luar maka akan terjadi interaksi, sehingga akan menghasilkan torka dan dinyatakan sebagai berikut:

        atau                                                                                        (c)

Interaksi antara medan luar dan dipole listrik memerlukan energy potensial dan dinyatakan sebagai:

Ep = - p . E = - p. E cos                                                                                            (d)

Energi potensial dipole harganya bergantung dari . Jika dipole searah dengan medan luar  maka  nilai Ep (-),begitu pula sebaliknya.

Dielektrikum erat kaitannya dengan polarisasi bahan. Polarisasi didefinisikan sebagai dipole persatuan volum atau

P = N p                                                                                                                        (e)

Dalam hal ini P; polaisasi, N: Jumlah malekul persatuan volume, p: momen dipole.

Apabila mediumnya terpolarisasi, maka sifat kelistrikan juga akan mengalami paerubahan

D = E + P                                                                                                                (f)

D= vector pergeseran kelistrikan, = permitivitas kelistrikan, E= medan listrik dalam medium, P = polarisasi.

Hubungan antara vector pergeseran D dan Eo dalam hal ini meadan diluar dielektrikum adalah

D = Eo                                                                                                                    (g)

Apabila persamaan f dan g digabungkan maka akan didapat persamaan:

E = Eo – 1/P                                                                                                            (h)

Pada peristiwa polarisasi mengakibatkan medan di dalam medium berkurang. Biasanya persamaan g dituliskan

D = Eo   = E                                                                                                     (i)

 disebut konstanta dielektrikum relatif, yang dinyatakan sebagai:

= /                                                                                                                     (j)

Untuk menghitung dielektrikum bahan dengan cara keeping-keping kapasitor dihubungkan dengan sebuah baterai yang akan memberikan muatan pada keping tersebut. Jika diantara dua keping kapasitor terdapat dielektrikum maka terdapat muatan sebesar Eo dan potensial kapasitornya Vo dalam hal ini berlaku hubungan  

Eo = Vo / L ; L = jarak antara dua keeping                                                                (k)

Tempat bahan uji

                                                                             kapasitor

 

                                                L

 

Apabila pada tempat bahan uji diletakan bahan dielektrikum, maka medan Eo akan menyebabkan polarisasi medium, sehingga menghasilkan medan dan potensial listrik yang baru, yaitu E dan V. harga E dapat dihitung dengan rumus:

E = V/ L                                                                                                                      (l)

Eo dan E dikenal dengan konstanta dielektrikum,sementar itu konstanta dielektrikum dapat dhitung dengan membandingkan Vo dan V dengan menggunkan persamaan

 = Vo / V                                                                                                                 (m)