I. Latar Belakang

Dalam sebuah konduktor, elektron terluar dari sebuah atom sangat mudah

untuk terpisah dan berpindah dari satu atom ke atom lainnya bila diletakkan

dalam medan listrik. Sedangkan pada suatu dielektrik, elektron lebih mudah

meloncat atau diam pada posisi setimbang sehingga mereka tidak bisa

terpisah jika diletakkan dalam suatu medan listrik. Jadi, medan listrik tidak

memproduksi perpindahan muatan dalam suatu dielektrik. Hal ini yang

menyebabkan bahan dielektrik merupakan bahan insulator yang baik.

Contoh dari bahan dielektrik adalah parafin, kaca, dan mika.

II. Identifikasi Masalah

Setiap bahan dielektrik akan mempunyai konstanta dielektrik bahan masing-

masing bergantung pada molekul-molekulnya. Praktikum kali ini

mempelajari menentukan konstanta dielektrik dari suatu material

nonkonduktor seperti kaca, kayu, atau pun bahan dari suatu kapasitor.

III. Tujuan

Menentukan konstanta dielektrik dan konduktivitas berbagai bahan

IV. Teori Dasar

Bahan dielektrik yaitu bahan yang apabila diberikan medan potensial

(tegangan) dapat mempertahankan perbedaan potensial yang timbul

diantara permukaan yang diberikan potensial tersebut. Fungsi dari bahan

listrik dielektrik diantaranya:

- Menyimpan energi listrik (dalam bentuk muatan) misalnya pada

kapasitor.

- Memisahkan bagian bertegangan dengan bagian yang tidak

bertegangan (isolator).

Contoh bahan dielektrik, seperti plastik, celah udara transformator, mica,

gelas, porselin, kayu, karet, dll.

Sifat dielektrik muncul pada isolator listrik yang tidak dapat melalukan

muatan listrik akan tetapi ia peka terhadap suatu medan listrik. Hal ini dapat

dibuktikan dengan memisahkan dua pelat elektroda sejarak d dan

memberikan tegangan E diantara kedua pelat tersebut, seperti gambar

dibawah. 1

Pada ruang vakum pada bahan dielektrik berlaku persamaan Maxwell, yaitu:

∇ E⃑=0

∮ E⃗ d A⃗=Qεo

EA=Qεo

E= QAεo

2

Pada Kapasitor berlaku :

Bila luas masing-masing keping A, maka :

Tegangan antara 2 keping menjadi :

E= σε0

= Qε 0A

V=E .d=Q .dε0 A

3

Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :

ε0= d

A.QV

Bila di dalamnya diisi bahan lain yang mempunyai konstanta dielektrik K,

maka kapasitasnya menjadi :

Hubungan antara C0 dan C adalah :

Kapasitas kapasitor akan berubah harganya bila K , A dan d diubah

Dengan :

= konstanta listrik (pAs/Vm)

= jarak antar kedua keping (m)

= Luas keping sejajar (m2)

= muatan kapasitor (nAs)

V = perbedaan potensial tanpa dielektrik (V)

Bila diantara kedua plat tersebut terdapat ruangan kosong maka rapat muatan Do pada tiap pelat sebanding dengan medan listrik . Untuk setiap volt/m medan terdapat muatans ebesar 8,85 x 10-12 Coulomb permeter persegi pelat elektroda. Sehingga:

1

V. Alat dan Bahan

Capasitor Pelat, d 260 mm

Bahan plastic, kaca, dll

Resistor 10 M Ohm

amplifier

Power supply, 0 – 10 kV

C0=QV

=ε0Ad

C=Kε0Ad

C=KC0 karena ε=Kε0

Voltmeter, 0.3 – 300 VDC

Kapasitor PEK 0.22 mmF

Alat-alat pendukung Lainya

VI. Prosedur Percobaan

Menyusun alat percobaan dan menghubungkan rangkaian seperti

gambar dibawah :

Pengukuran Kapasitansi Dan Konstanta Dielktrik Udara

a. Tegangan Tetap

1. Memasang kapasitor C = 218 nF pada rangkaian diatas dan

mengatur tegangan agar diperoleh nilai Uc tetap sekitar 1.5 kV.

2. Mengatur jarak antar pelat, d sekecil mungkin (1 mm), dan

mengukur tegangan V dan muatan listrik Q pada pelat kapasitor.

3. Mengubah-ubah jarak antar pelat dan melakukan pengukuran

seperti pada gambar (2), melakukan untuk variasi jarak yang

cukup lebar dari 1 mm sampai sekitar 2 cm.

4. Menghitung kapasitansi pelat dan konstanta dielektrik udara.

b. Jarak Pelat Tetap

1. Memasang kapasitor C = 218 nF pada rangkaian gambar diatas dan

mengatur jarak antar pelat d = 2 mm.

2. Memberikan Uc sekitar 0.5 kV, mengukur tegangan V dan muatan

listrik Q pada pelat kapasitor.

3. Mengubah-ubah nilai Uc dan melakukan pengukuran seperti pada

(b), melakukan variasi nilai Uc sampai sekitar 4 kV.

4. Menghitung kapasitansi pelat dan konstanta dielektrik udara.

Pengukuran Konstanta Dielektrik Berbagai Bahan

1. Melakukan pengukuran seperti pada (1) dan (2) untuk bahan

gelas dengan menggunakan Uc sekitar 500 V dan d sekitar 2 mm.

2. Melakukan pengukuran pada (1) dan (2) untuk bahan plastic

dengan menggunakan Uc sekitar 1 kV dan d sekitar 1 mm.

3. Mencari satu jenis bahan selain plastic dan gelas dan melakukan

pengukuran seperti (1) dan (2).

Daftar Pustaka

- 1 http://iwan78.files.wordpress.com/2010/11/7_bahan-dielektrik.pdf

- 2http://repository.upi.edu/operator/upload/

s_d5151_0608613_chapter2.pdf

- 3 http://mohtar.staff.uns.ac.id/files/2008/08/kapasitor-dielektrik.ppt