Bahan Listrik Super Konduktor

38
 TUGAS MAKALAH MATA KULIAH BAHAN LISTRIK BAHAN LISTRIK SUPER KONDUKTOR SEBAGAI SOLUSI TEPAT UNTUK MEMINIMALISIR KERUGIAN ENERGI LISTRIK DI MASA DEPAN O l e h : WAHYU SUSONGKO (0819451020) JURUSAN TEKNIK ELEKTRO, FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA Kampus Fakultas Teknik Sudirman, Denpasar JUNI 2009

Transcript of Bahan Listrik Super Konduktor

TUGAS MAKALAH MATA KULIAH BAHAN LISTRIK

BAHAN LISTRIK SUPER KONDUKTOR SEBAGAI SOLUSI TEPAT UNTUK MEMINIMALISIR KERUGIAN ENERGI LISTRIK DI MASA DEPAN

Oleh: WAHYU SUSONGKO (0819451020)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO, FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA Kampus Fakultas Teknik Sudirman, Denpasar JUNI 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

TUGAS MATA KULIAH BAHAN LISTRIK BAHAN LISTRIK SUPER KONDUKTOR SEBAGAI SOLUSI TEPAT UNTUK MEMINIMALISIR KERUGIAN ENERGI LISTRIK DI MASA DEPAN

Dosen Pengajar : Ir. I Ketut Wijaya, MErg.

Disusun oleh : WAHYU SUSONGKO (0819451020) Mahasiswa Teknik Elektro Non Reguler, Fakultas Teknik, Universitas Udayana E-mail : [email protected] Kampus Fakultas Teknik Sudirman, Denpasar

Mata Kuliah Bahan Listrik

i Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAHAN LISTRIK SUPER KONDUKTOR SEBAGAI SOLUSI TEPAT UNTUK MEMINIMALISIR KERUGIAN ENERGI LISTRIK DI MASA DEPAN

WAHYU SUSONGKO (0819451020) Mahasiswa Teknik Elektro Non Reguler, Fakultas Teknik, Universitas Udayana E-mail : [email protected] Kampus Fakultas Teknik Sudirman, Denpasar

Abstrak Superkonduktor belakangan ini menjadi topik pembicaraan dan penelitian yang paling populer. Superkonduktor menjanjikan banyak hal bagi kita, misalnya transmisi listrik yang efisien (tak ada lagi kehilangan energi selama transmisi). Salah satu manfaat yang sangat mungkin adalah, jika pada generator konvensional efisiensinya terletak antara 98,5 sampai 99,0 %, maka pada generator yang menggunakan bahan utama super konduktr efisiensinya mencapai 99,9 %. Peningkatan efisiensi yang cukup besar ini dikarenakan bahwa pada bahan superkonduktor, dapat mengahasilkan medan magnet yang sangat kuat. Memang saat ini penggunaan superkonduktor belum praktis, dikarenakan masalah perlunya pendinginan (suhu kritis superkonduktor masih jauh di bawah suhu kamar). Superkonduktor adalah suatu material yang tidak memiliki hambatan dibawah suatu nilai suhu tertentu. Suatu superkonduktor dapat saja berupa suatu konduktor, semikonduktor ataupun suatu insulator pada keadaan ruang. Suhu dimana terjadi perubahan sifat konduktivitas menjadi superkonduktor disebut dengan temperatur kritis (Tc). Karena itulah untuk meminimalisir kerugian energi pada transmisi, khususnya pada penghantar, baik penghantar berbahan aluminium maupun penghantar berbahan tembaga sebagai media transmisinya, kedua jenis bahan ini tetap mempunyai hambatan jenis penghantar yang menimbulkan kerugian energi

Mata Kuliah Bahan Listrik

ii Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

tersebut. Dengan bahan superkonduktor sebagai pengganti bahan media transmisinya, dipastikan akan membuat kehandalan transmisi dalam

mendistribusikan energi listrik pada tiap-tiap beban yang dituju.

Kata Kunci : Hambatan Jenis, Super konduktor, Suhu kritis

Mata Kuliah Bahan Listrik

iii Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena berkat rahmat-Nya telah dilimpahkan suatu petunjuk kepada saya untuk dapat menyelesaikan Paper sederhana superkonduktor. yang membahas tentang bahan listrik

Dewasa ini, kerugian energi akibat hambatan jenis penghantar sebagai media transmisi maupun media distribusi instalasi tegangan rendah sangat merugikan instansi penyedia layanan tenaga listrik. Dalam hal ini Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai instansi milik pemerintah satu-satunya di negara kita yang berwenang sebagai produsen energi listrik untuk masyarakat luas. Karena adanya rugi energi listrik tersebut, besar daya yang tersalurkan dari berbagai pembangkit yang ada di Indonesia, tidak 100 % energinya bisa sampai ke pelanggan luas. Mengapa demikian, karena energi tersebut terbuang oleh besarnya hambatan jenis dari penghantar-penghantar yang di gunakan sebagai media transmisi tersebut. Karena itu dalam paper yang sangat sederhana ini saya akan mencoba membahas bahan listrik super konduktor yang memungkinkan sebagai pengganti media transmisi pada penghantar-penghantar transmisi yang sudah ada pada waktu yang akan datang.

Saya menyadari bahwa paper sederhana ini belum mencapai kesempurnaan, untuk itu saya mohon kepada pembaca, terutama Dosen mata kuliah Bahan Listrik untuk memberikan kritik dan saran demi kesempurnaan dari makalah sederhana ini, sehingga dapat memiliki kegunaan sesuai dengan yang diharapkan. Terima kasih.

Denpasar, Juni 2009

Penyusun.

Mata Kuliah Bahan Listrik

iv Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

DAFTAR ISI

Abstrak ........................................................................................................ KATA PENGANTAR.. .............................................................................. DAFTAR ISI ................................................................................................

ii iv v

BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................... 1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1.2 Rumusan Masalah.. 1.3 Tujuan Penulisan . 1.3.1 Tujuan Umum 1.3.2 Tujuan Khusus .. 1.4 Manfaat 1.4.1 Manfaat Khusus ... 1.4.2 Manfaat Ilmiah . 1 2 5 5 5 5 6 6 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................................. 2.1 Suhu Kritis ................................................................................................. 2.2 Medan Magnet Kritis.................................................................................. 7 7 9

2.3 Effek Meissner............................................................................................ 11 2.4 Teori BCS ................................................................................................. 12

BAB III METODE PENULISAN................................................................................ 14

BAB IV PEMBAHASAN ............................................................................................. 4.1 Perbandingan Superkonduktor dengan Konduktor biasa .......................... 4.2 Superkonduktor Keramik ......................................................................... 15 15 18

Mata Kuliah Bahan Listrik

v Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

4.3 Aplikasi Superkonduktor............................................................................ 4.3.1 Efisiensi Desain dan Dinamis .......................................................... 4.3.2 Penyimpan Energi Listri.......................................... ......................... 4.3.3 Elektromagnet................................................................................... 4.3.4 Elemen Penghubung ........................................................................ 4.3.5 Bidang Transportasi ........................................................................

20 20 20 22 23 23

BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan .................................................................................................. 5.2 Saran ........................................................................................................ 28 28 29

BAB VI PENUTUP ...................................................................................................... 30

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................

31

Mata Kuliah Bahan Listrik

vi Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAB I PENDAHULUAN

Kemajuan suatu negara, bisa dilihat dari kemajuan negara tersebut dalam mengaplikasi suatu teknologi yang dapat mensejahterakan kehudupan masyarakat di negara tersebut. Banyak bidang yang mengaplikasi sebuah teknologi masa depan yang membuat suatu negara menjadi maju. Salah satu bidang yang sangat vital dalam kehidupan suatu negara adalah bidang kelistrikan.

Dari tahun ke tahun kemajuan teknlogi di bidang kelistrikan sangat signifikan dan sangat bermanfaat bagi masyarakat luas. Salah satunya penggunaan penghantar sebagai media transmisi. Yang sebelumnya Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) masih menggunakan 3 kawat fasa dengan isolatornya sebagai pegangan di tiap tiangnya. Tetapi akhir-akhir ini sebuah SUTM menggunakan 3 kawat berisolasi yang memungkinkan kawat yang satu dengan yang laiannya bisa bersentuhan. Berbeda dengan 3 kawat sejajar yang mewajibkan kawat satu dengan yang lainnya tidak boleh bersentuhan sama sekali. Dengan demikian efisiensi tempat ataupun daerah yang di lewati sangat baik. Hal ini sangat mendukung untuk daerah perkotaan yang padat aktivitasnya maupun bangunan-bangunan tingginya.

Hal menarik dari sebuah teknologi di bidang kelistrikan yang lainnya adalah bahan listrik yang pernah ditemukan yang akhir-akhir ini banyak disinggung adalah superkonduktor. Superkonduktor pertama kali ditemukan oleh seorang fisikawan Belanda, Heike Kamerlingh Onnes, dari Universitas Leiden pada tahun 1911. Pada tanggal 10 Juli 1908, Onnes berhasil mencairkan helium dengan cara mendinginkan hingga 4K atau suhu 269 C. Kemudian pada tahun 1911, Onnes mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari logam pada suhu yang sangat dingin. Pada waktu itu telah diketahui bahwa hambatan suatu logam akan turun ketika didinginkan dibawah suhu ruang, akan tetapi belum ada yang dapat mengetahui

Mata Kuliah Bahan Listrik

1 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

berapa batas bawah hambatan yang dicapai ketika temperatur logam mendekati 0 K atau nol mutlak.

Beberapa ahli ilmuwan pada waktu itu seperti William Kelvin memperkirakan bahwa elektron yang mengalir dalam konduktor akan berhenti ketika suhu mencapai nol mutlak. Dilain pihak, ilmuwan yang lain termasuk Onnes memperkirakan bahwa hambatan akan menghilang pada keadaan tersebut. Untuk mengetahui yang sebenarnya terjadi, Onnes kemudian mengalirkan arus pada kawat merkuri yang sangat murni dan kemudian mengukur hambatannya sambil menurunkan suhunya. Padasuhu 4,2 K, Onnes terkejut ketika mendapatkan bahwa hambatannya tiba-tiba menjadi hilang.

Dari

sejarah

superkonduktor

diatas

dapat

ditarik

kesimpulan

bahwa,

superkonduktor menupakan material yang dapat mengalirkan arus listrik tanpa hambatan dibawah suatu nilai suhu tertentu.

1.1 Latar Belakang Arus listrik yang mengalir dalam penghantar selalu mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri. Besarnya tahanan tergantung bahannya, dan besarnya tahanan tiap meter dengan penampang 1 mm2 pada suhu 200C dinamakan tahanan jenis yang dihitung dengan persamaan : R=l A Dimana : R : Hambatan Penghantar () : Hambatan Jenis Penghantar (.mm /m)2

l : Panjang Penghantar (m)A : Luas Penampang Penghantar (mm2)

Mata Kuliah Bahan Listrik

2 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Tahanan atau hambatan suatu penghantar dikatakan sebesar satu ohm apabila perbedaan tegangan antara ujung ujung penghantar sebesar satu volt dan arus yang mengalir sebesar satu ampere.

Suatu penghantar yang menghantarkan arus listrik yang mempunyai hambatan, akan menyebabakan rugi tegangan yang mempengaruhi daya listrik yang tersalurkan ke beban-beban yang dituju. Hal inilah yang menyebabkan besar tegangan yang terdistribusikan ke beban jauh lebih rendah dari tegangan sumber. Karena antara tegangan dan hambatan pada jaringan distribusi, akan selalu berkaitan dan mempengaruhi besar daya yang di terima pada beban.

V=iR Dimana : V : Tegangan (Volt) I : Arus (Ampere) R : Hambatan atau Tahanan (Ohm)

Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa, besar suatu tegangan listrik yang diserap oleh beban melalui sebuah jaringan distribusi jaringan kabel listrik, selalu dipengaruhi arus yang mengalir dalam penghantar tersebut dan hambatan yang dihasilkan dari penghantar yang digunakan. Selanjutnya dari besar tegangan yang diterima disisi beban akan mempengaruhi besar dayanya. Persamaannya seperti dibawah ini.

P=VI Dimana : P : Daya (VA) V : Tegangan (Volt) I : Arus (Ampere)

Mata Kuliah Bahan Listrik

3 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Dapat diketahui bahwa, antara hambatan penghantar, besar arus yang mengalir dalam penghantar, besar tegangan yang diterima pada sisi beban, akan selalu mempengaruhi besar daya yang diterima. Rugi tegangan pada saluran yang menyebabkan adanya jatuh tegangan (V) dapat dinyatakan dengan pesamaan di bawah ini : V = Vs Vr

Dimana : V : Jatuh tegangan Vs : Tegangan pengiriman dari sumber Vr : Tegangan penerimaan disisi beban

Hal lain yang membuat kehandalan suatu sistem transmisi berkurang seperti yang kita tahu adalah karena hambatan penghantar yang dipakai. Pada sistem transmisi 3 fasa, yang seperti kita tahu adalah tegangannya adalah bolak-balik, maka unutk penghitungan besar rugi-rugi dayanya seperti persamaan berikut : Pt = 3I2R Dimana : Pt : rugi rugi total transmisi (Watt) I R : arus pada kawat transmisi (A) : tahanan kawat transmisi per fasa (Ohm)

Dari beberapa formula diatas, rugi rugi tegangan maupun rugi rugi daya pada transmisi dapat di atasi dengan beberapa cara : 1. Memperkecil tahanan konduktor dengan jalan memperbesar luas penampangnya. Tetapi dalam penambahan luas penampang suatu penghantar pada transmisi selalu ada batasannya.

Mata Kuliah Bahan Listrik

4 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

2. Perbaikan faktor daya beban yang dapat dilakukan dengan memasang kapasitor kompensasi (shunt capasitor). Begitu juga dengan perbaikan yang diperole harus ada batasannya pula. 3. Rugi rugi transmisi berbanding lurus dengan besar tahanan knduktor dan berbanding terbalik dengan kuadrat tengangan. Faktor faktor inilah yang salah satunya dapat menurunkan hambatan pada suatu penghantar transmisi baik tegangan tinggi, tegangan menengah maupun tegangan rendah.

1.2 Rumusan Masalah Hal hal yang menjadi permasalahan dalam penggunaan penghantar konvensional yang sering digunakan ( penghantar tembaga maupun aluminium) adalah : 1. Hambatan jenis suatu penhantar yang tidak disukai, karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas. 2. Dengan memperbesar diameter penghantar akan menyebabkan hambatan pada suatu penghantar akan menurun. Tetapi dengan memperbesar diameter penghantar, otomatis akan membuat masa penhantar tersebut menjadi lebih berat dan dimensinyapun akan menjadi labih besar.

1.3 Tujuan Penulisan 1.3.1 Tujuan Umum

1. Agar masyarakat luas dapat mengenal perbandingan hambatan suatu penghantar dengan penghantar yang lainnya. 2. Agar masyarakat luas dapat mengetahui dan memahami penyebabpenyebab terjadinya rugi rugi tegangan ataupun rugi rugi daya yang terjadi pada jaringan kabel. 3. Mengenalkan pada masyarakat tentang karakteristik bahan listrik superkonduktor.

Mata Kuliah Bahan Listrik

5 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

1.3.2

Tujuan Khusus

1. Karena superkonduktor sampai saat ini masih terbatas penggunaannya secara luas, hal ini memungkinkan persaingan para ahli fisikawan dunia untuk berkompetisi menciptakan suatu penghantar yang mempunyai sifat superkonduktor. 2. Sebagai sarana dokumentasi perbandingan bagi para teknisi tenaga listrik untuk mempelajari dan memahami antara konduktor biasa dengan superkonduktor.

1.4 Manfaat 1.4.1 Manfaat Khusus

1. Dengan mengaplikasikan sebuah penghantar yang bersifat superknduktor sebagai media transmisi pada jaringan listrik, hambatan yang tidak disukai karena pengaruh hambatan jenis penghantar dapat dihindari. 2. Memungkinkan penggunaan penghantar superkonduktor dengan luas penampang beberapa milimeter persegi, untuk menggantikan penghantar yang sudah ada yang mempunyai luas penampang yang lebih besar.

1.4.2

Manfaat Ilmiah

1. Sebagai sarana kajian untuk meneliti dan mengembangkan bahan listrik superkonduktor di masa yang akan datang. 2. Karena superkonduktor mempunyai prospek yang cerah sebagai

penghantar paling handal dalam menghantarkan listrik di masa yang akan datang.

Mata Kuliah Bahan Listrik

6 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Suhu Ktitis Perubahan watak bahan dari keadaan normal ke keadaan superkonduktor dapat dianalogikan misalnya dengan perubahan fase air dari keadaan cair ke keadaan padat. Perubahan watak seperti ini sama-sama mempunyai suatu suhu transisi, pada transisi superkonduktor suhu ini disebut sebagai suhu kritik Tc, pada transisi fase ada yang disebut titik didih (dari fase cair ke gas) dan titik beku (dari fase cair ke padat). Pada transisi feromagnetik suhu transisinya disebut suhu Curie. Besaran fisis yang berkaitan dengan transisi superkonduktor adalah resistivitas bahan, mari kita lihat grafik resistivitas sebagai fungsi suhu mutlak pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.1 Grafik resistifitas sebagai fungsi suhu mutlak

Pada suhu T > Tc bahan dikatakan berada dalam keadaan normal, ia memiliki resistansi listrik. Transisi ke keadaan normal ini bukan selalu berarti menjadi konduktor biasa yang baik, pada umumnya malah menjadi penghantar yang jelek, bahkan ada yang ekstrim menjadi isolator! Untuk suhu T < Tc bahan berada dalam keadaan superkonduktor. Di dalam eksperimen, pengukuran resistivitasnya dilakukan dengan menginduksi suatu sampel bahan berbentuk cincin, ternyata arus listrik yang terjadi dapat bertahan sampai bertahun-tahun. Resistivitasnya

Mata Kuliah Bahan Listrik

7 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

yang terukur tidak akan melebihi 10-25 ohm.meter, sehingga cukup beralasan bila resistivitasnya dikatakan sama dengan nol.

Perkembangan bahan superkonduktor dari saat pertama kali ditemukan sampai sekarang dapat diikuti pada tabel di bawah ini.Tabel 3.1 Tabel jenis-jenis bahan sebagai bahan utama superkonduktor

Keluarga superkonduktor yang terdiri dari unsur-unsur tunggal yang dipelopori oleh temuan Onnes, disebut superkonduktor tipe I atau superkonduktor konvensional, ada kira-kira 27 jenis dari tipe ini. Suatu hal yang menarik, bahwa unsur-unsur yang pada suhu kamar merupakan konduktor banyak diantara mereka yang tidak memiliki sifat superkonduktor pada suhu rendah, contohnya tembaga, perak dan golongan alkali.

Pada tahun 1960-an lahirlah keluarga superkonduktor tipe II, yang biasanya berupa kombinasi unsur molybdenum (Mo), niobium (Nb), timah (Sn), vanadium (V), germanium (Ge), indium (In) atau galium (Ga). Sebagian merupakan senyawa, sebagian lagi merupakan larutan padatan. Sifatnya agak berbeda dengan tipe I karena suhu kritiknya relatif lebih tinggi, sehingga tipe II ini sering disebut superkonduktor yang alot. Semua alat yang telah menerapkan superkonduktor

Mata Kuliah Bahan Listrik

8 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

dewasa ini menggunakan bahan tipe II ini, alasannya akan menjadi jelas kemudian.

Pada tahun 1985 di laboratorium riset IBM di Zurich, A.Muller dan G.Bednorz memulai era baru bagi ilmu bahan superkonduktor. Mereka menemukan bahwa senyawa keramik tembaga oksida dapat memiliki sifat superkonduktor pada suhu yang relatif tinggi, rekor suhu kritik yang saat ini sudah mencapai 125 K juga dipegang oleh golongan ini. Perkembangan selanjutnya tampak agak seret, para ahli sendiri masih meributkan ada tidaknya batas suhu kritik yang mungkin dicapai. Ahli riset di Institut Teknologi California meramalkan bahwa suhu kritik superkonduktivitas tidak akan pernah melampaui 250 K, jadi masih cukup jauh di bawah suhu kamar. Apakah benar demikian, kita tunggu saja hasil-hasil penelitian berikutnya.

2.2 Medan Magnet Kritis Tinggi rendahnya suhu transisi Tc dipengaruhi banyak faktor. Seperti tekanan yang dapat menurunkan titik beku air, suhu kritik superkonduktor juga bisa turun dengan hadirnya medan magnet yang cukup kuat. Kuat medan magnet yang menentukan harga Tc ini disebut medan kritik (Hc). Kita lihat grafik ketergantungan Tc terhadap kuat medan magnet pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.2 Grafik ketergantungan Tc terhadap medan magnet

Mata Kuliah Bahan Listrik

9 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Walaupun Pb bersuhu kritik normal (tanpa medan magnet) 7,2 K, apabila ia dikenai medan H = 4,8.104 A/m misalnya, suhu kritiknya turun menjadi 4 K. Artinya dengan medan sbesar itu pada suhu 5 K pun Pb masih bersifat normal. Medan kritiknya ini dapat dinyatakan dengan persamaan :

Hc(T) = Hc (0) [ 1 - (T/Tc)2 ]

Hc (0) adalah harga maksimum Hc yaitu harga pada suhu 0 K. Medan kritik ini tidak harus berasal dari luar, tapi juga bisa ditimbulkan oleh medan internal, yaitu jika ia diberi aliran arus listrik. Untuk superkonduktor berbentuk kawat beradius r, arus kritiknya dinyatakan oleh aturan Silsbee :

Ic = 2 p . r . Hc

Jadi pada suhu tertentu ( T < Tc ) , bahan superkonduktor memiliki ketahanan yang terbatas terhadap medan magnet dari luar dan arus listrik yang bisa diangkutnya. Kalau harga-harga kritik ini dilampaui, sifat superkonduktor bahan akan lenyap dengan sendirinya. Ambil contoh untuk kawat Pb beradius 1 mm pada suhu 4 K, agar ia tetap bersifat superkonduktor ia tidak boleh menerima medan magnet lebih besar dari 48000 A/m atau mengangkut arus listrik lebih dari 300 A. Pada ukuran dan suhu yang sama Nb3Sn mampu mengangkut 12500 A, oleh sebab itulah secara teknis superkonduktor tipe II lebih baik pakai.

Sebagai perbandingan YBCO pada suhu 77 K dapat mengangkut arus sebesar 530 A, cukup lumayan! Naiknya suhu operasi mempunyai nilai ekonomis, karena biaya pendinginan menjadi lebih murah dibandingkan helium cair (untuk menjaga suhu 4 K). Satu liter He harganya US$ 4 (Rp.7000) sedangkan satu liter N2 cuma 25 cent (Rp.450), padahal dalam prakteknya penguapan 1 liter N2 setara dengan penguapan 25 liter He.

Mata Kuliah Bahan Listrik

10 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

2.3 Effek Meissner Sifat kemagnetan superkonduktor diamati oleh Meissner dan Ochsenfeld pada tahun 1933, ternyata superkonduktor berkelakuan seperti bahan

diamagnetiksempurna, ia menolak medan magnet sehingga ia pun dapat mengambang di atas sebuah magnet tetap. Jadi kerentanan magnetnya (susceptibility) c = -1, bandingkan dengan konduktor biasa yang c = -10-5. Fenomena ini disebut efek Meissner yang tersohor itu.

Jadi satu keunggulan lagi bagi superkonduktor terhadap konduktor biasa. Ia tidak saja menjadi perisai terhadap medan listrik, tapi juga terhadap medan magnet, artinya medan listik dan magnet sama dengan nol di dalam bahan superkonduktor.

Tetapi pada tahun 1935 London bersaudara melalui penelitian sifat elektrodinamik superkonduktor mendapatkan bahwa intensitas medan magnet masih dapat menembus bahan superkonduktor walaupun hanya sebatas permukaan saja, ordenya hanya beberapa ratus angstrom. Sifat rembesan ini dinyatakan oleh parameter l yang disebut kedalaman rembesan London. Medan magnet ternyata berkurang secara eksponensial terhadap kedalaman sesuai dengannya.

B (x) = Bo exp -(x / l )

Bo adalah medan di luar dan x adalah kedalamannya. l membesar dengan naiknya suhu, di Tc harga l tak berhingga besar, sehingga medan magnet mampu menerobos ke seluruh bagian bahan tersebut atau dengan perkataan lain sifat superkonduktor telah hilang digantikan dengan keadaan normalnya.

Teori

London ini

juga memberikan kesimpulan bahwa dalam

bahan

superkonduktor arus listrik akan mengalir di bagian permukaannya saja. Hal ini berbeda dengan arus listrik dalam konduktor biasa yang mengalir secara merata di seluruh bagian konduktor.

Perbandingan sifat magnetik pada keadaan normal, superkonduktor tipe I dan

Mata Kuliah Bahan Listrik

11 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

tipe II adalah seperti pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Grafik perbandingan sifat magnetik pada keadaan normal

Pada tipe ii terdapat daerah peralihan yaitu antara Hcl dan Hc , pada saat itu struktur bahan terjadi dari daerah normal yang berupa silinder-silinder kecil, disebut fluksoid karena bisa diterobos fluks magnet, yang dikelilingi sepenuhnya oleh daerah superkonduktor.

2.4 Teori BCS Teori tentang superkonduktor yang lebih terinci melibatkan mekanika kuantum yang dalam, diajukan oleh Barden, Cooper dan Schrieffer pada tahun 1975 dikenal sebagai teori BCS yang akhirnya memenangkan hadiah Nobel pada tahun 1972.

Dalam teori ini dikatakan bahwa elektron-elektron dalam superkonduktor selalu dalam keadaan berpasang-pasangan dan seluruhnya berada dalam keadaan kuantum yang sama, pasangan-pasangan ini disebut pasangan Cooper.

Kita bandingkan dengan elektron konduksi dalam konduktor biasa. Di sini elektron bergerak sendiri-sendiri dan akan kehilangan sebagian energinya jika ia terhambur oleh kotoran (impurities) atau oleh phonon, phonon adalah kuantum

Mata Kuliah Bahan Listrik

12 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

energi getaran kerangka (lattice) kristal bahan. Elektron tersebut akan menimbulkan distorsi terhadap kerangka kristal sehingga menimbulkan daerah tarikan. Tarikan ini dalam superkonduktor pada suhu rendah bisa mengalahkan tolakan Coulomb antar elektron, sehingga dengan ukar menukar phonon dua elektron justru akan membentuk ikatan menjadi pasangan Cooper. Oleh karena keadaan kuantum mereka semuanya sama, suatu elektron tidak dapat terhambur tanpa mengganggu pasangannya, padahal pada suhu T < Tc getaran kerangka tidak memiliki cukup energi untuk mematahkan ikatan pasangan tersebut. Akibatnya mereka tahan terhadap hamburan, jadilah bahan tersebut

superkonduktor.

Mata Kuliah Bahan Listrik

13 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAB III METODE PENULISAN

Penulisan paper ini dilakukan dengan cara pengumpulan bahan-bahan materi dari berbagai sumber yang sudah ada. Sumber-sumber materi tersebut atara lain dari referensi buku-buku yang terkait dan dari pencarian materi di internet.

Pencarian bahan-bahan materi dari sumber-sumber terkait dilakukan antara bulan Mei Juni 2009.

Mata Kuliah Bahan Listrik

14 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Perbandingan Superkonduktor dengan Konduktor biasa Hal-hal yang menjadi permasalahan dalam penggunaan penghantar konvensional yang sering digunakan ( penghantar tembaga maupun aluminium) adalah : 1. Hambatan jenis suatu penhantar yang tidak disukai, karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas. 2. Dengan memperbesar diameter penghantar akan menyebabkan hambatan pada suatu penghantar akan menurun. Tetapi dengan memperbesar diameter penghantar, otomatis akan membuat masa penhantar tersebut menjadi lebih berat dan dimensinyapun akan menjadi labih besar

Dari uraian diatas dapat diketahui bahwa, penghantar konvensioanal yang sampai saat ini masih diaplikasikan, khususnya tembaga dan aluminium, masih mempunyai hambatan jenis yang bisa menyebabkan kerugian daya. Sebagai contoh : Bahan Aluminium. Aluminium murni mempunyai massa jenis 2,7 g/cm3, ? -nya 1,4. 105, titik leleh 6580C dan tidak korosif. Daya hantar aluminium sebesar 35 m/ohm.mm2 atau kira-kira 61, 4 % daya hantar tembaga. Aluminium murni dibentuik karena lunak, kekuatan tariknya hanya 9 kg/mm2. Untuk itu jika aluminium digunakan sebagai penghantar yang dimensinya cukup besar, selalu diperkuat dengan baja atau paduan aluminium. Penggunaan yang demikian mis alnya pada : ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced), ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced).

Bahan Tembaga Tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi yaitu 57 ? mm2/m pada suhu 200C. Koefisien suhu (? ) tembaga 0,004 per 0C. Kurva resistivitas tembaga

Mata Kuliah Bahan Listrik

15 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

terhadap suhu adalah tidak linier seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini:

Gambar 4.1 Kurva resistivitas tembaga terhadap suhu

Dari kedua contoh diatas dapat dilihat bahwa, kedua jenis bahan penghantar tersebut masih mempunyai hambatan jenis. Besar hambatan jenis suatu bahan penghantar, akan mempengaruhi dari pada tegangan maupun daya yang dikirimkannya dari sisi sumber ke sisi beban. Karena semakin besar hambatan jenis dari bahan penghantar tersebut, maka semakin berkurang kemampuan daya hantar dari penghantar tersebut.

Grafik Perbandingan Hambatan Penghantar0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 aluminium tembaga super.k aluminium tembaga superkonduktor

Gambar 4.2 Gambar Perbandingan Hambatan Penghantar

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa, hambatan penghantar yang sampai saat ini masih digunakan dalam transmisi maupun distribusi instalasi listrik, baik tegangan tinggi, tegangan menengah maupun tegangan rendah yaitu aluminium dan

Mata Kuliah Bahan Listrik

16 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

tembaga, tetap saja mempunyai hambatan jenis. Berbeda dengan bahan superkonduktor yang nyaris tanpa hambatan dalam menghantarkan arus listrik

Di bawah ini contoh dari berbagai macam hambatan jenis logam yang salah satunya digunakan sebagai bahan utama dari penghantar.Tabel 4.1 Tabel bahan-bahan utama penghantar

Apabila sebuah transmisi pendistribusian jaringan listrik menggunakan bahan superkonduktor, maka kerugian drop tegangan dan drop daya dapat dihindari. Mengapa bisa demikian? Karena bahan superkonduktor dapat menghantarkan arus listrik tanpa hambatan dibawah suatu nilai suhu tertentu. Artinya, bahan superkonduktor apabila sudah mencapai nilai suhu kritisnya, hambatan jenis bahan tersebut akan menurun atau bahkan hilang sama sekali. Tetapi apabila suhu dari bahan superkonduktor tersebut sudah diatas nilai suhu kritisnya ataupun diatas kuat medan magnetnya, maka secara otomatis bahan tesebut akan menjadi konduktor biasa.

Mata Kuliah Bahan Listrik

17 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Gambar 4.3 grafik medan magnet superkonduktor lebih kecil dari medan kritis

Perkembangan bahan superkonduktor dari saat pertama kali ditemukan sampai sekarang dapat diikuti pada tabel di bawah ini.Tabel 4.2 Tabel bahan-bahan utama superkonduktor

4.2 Superkonduktor Keramik Bahan superkonduktor suhu tinggi yang memiliki bahan dasar keramik secara teoritis belum dapat dijelaskan tuntas. Ia tidak bisa digolongkan ke dalam tipe I maupun II karena ada beberapa sifatnya yang unik.

Mata Kuliah Bahan Listrik

18 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Bentuk kristalnya termasuk golongan perovskite, suatu bentuk kristal kubus yang cukup populer. Rumus umum molekul perovskite adalah ABX3 , dimana A dan B adalah kaiton logam dan X adalah anion non logam. Banyak bahan elektronis yang memiliki bentuk perovskite ini, misalnya PbTiO3 dan PbZrO3 yang bersifat piezoelektrik kuat sehingga baik digunakan untuk pressure-gauge.

Superkonduktor suhu tinggi ini ternyata berupa perovskite yang cacat. Misalnya YBCO yang ditemukan oleh Chu Chingwu cs. dari Universitas Houston berbentuk 3 kubus perovskite dengan rumus molekul YBa2Cu3O6,5 , yang menunjukkan defisiensi atom oksigen sebagai anionnya (mestinya ada 9 atom). Nama lain untuk YBCO ini adalah 1-2-3, menunjukkan perbandingan cacah atom Y, Ba dan Cu di dalam kristalnya. Atom-atom tembaganya terletak pada suatu lapisan inilah arus listrik lewat dalam bahan YBCO. Struktur yang demikian memiliki andil yang besar bagi sifat superkonduktivitas suhu tinggi, terbukti senyawa barium-kaliumbismuth-oksida buatan AT & T Bell Laboratoies (1988) cuma memiliki Tc = 30 K, senyawa ini tentu saja tidak memiliki atom tembaga sebagai lapisan penghantar elektron.

Elektron-elektron juga dalam keadaan berpasangan, hal ini telah dibuktikan dengan dijumpainya flukson yang merembes di dalamnya. Flukson adalah kuantum fluks magnetik dalam superkonduktor, besarnya kira-kira 2 x 10-15 weber, dalam perhitungan besarnya ini bersesuaian dengan kehadiran partikel bermuatan listrik dua kali muatan elektron.

Watak-wataknya yang masih perlu penjelasan teoritis adalah tarikan antar elektron dalam pasangan Cooper yang ternyata masih cukup kuat walaupun suhu transisinya tinggi. Padahal suhu yang tinggi menyebabkan bertambahnya cacah phonon, sehingga ikatan elektron itu seharusnya akan hancur karenanya. dalam kaitan ini peranan kerangka kristal harus kembali dipertanyakan. Mungkin saja kotoran di dalamnya yang justru mampu meredam interaksi phonon atau gangguan-gangguan lain termasuk medan magnet yang besar agar ia tetap stabil sebagai superkonduktor.

Mata Kuliah Bahan Listrik

19 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Sifat lain yang tidak menguntungkan dari YBCO adalah mudahnya ia melepaskan oksigen ke lingkungannya, padahal dengan berkurangnya atom oksigen sifat superkonduktornya akan hilang. Lagi pula ia terlalu rapuh untuk dibentuk menjadi kawat.

Lebih jauh lagi Philip W. Anderson (pemenang hadiah Nobel 1977 bidang Fisika) mengemukakan peranan besaran spin dalam fenomena superkonduktor suhu tinggi ini, pernyataan ini telah didukung oleh data percobaan MIT oleh RJ Birgeneau.

4.3 Aplikasi Superkonduktor Memang sampai saat ini aplikasi superkonduktor masih belum diproduksi dan di aplikasi secara luas, tetapi masih pada tahap penelitian. Karena superkonduktor sampai saat ini masih membutuhkan pendinginan agar mencapai suhu kritis dari bahan tersebut. Dari penelitian para ahli tentang superkonduktor yang sudah dilakukan, ada beberapa yang sudah digunakan secara permanen dan ada pula yang masih dalam pengembangan pada laboratorium-laboratorium tertentu.

4.3.1 Efisiensi dan Desain yang Dinamis Manfaat yang terbesar dengan ditemukannya bahan superkonduktor adalah jelas terasa pada bidang kelistrikan. Andai saja jika pada generatr konvensional efisiensinya terletak antara 98,5 sampai 99,0 persen, maka pada pada generator superkonduktor efisiensinya mencapai 99,6 persen. Peningkatan yang cukup signifikan ini disebabkan karena superkonduktor dapat menghasilkan medan magnet yang sangat kuat.

Misalkan ada konduktor berupa kabel sepanjang 1000 km dipakai untuk menyalurkan daya listrik sebesar 100 watt dari ujung yang satu ke ujung yang lain, maka resistensi kabel itu akan mengkorupsi sebagian daya yang disalurkannya, akibatnya di ujung kabel itu daya yang sampai tidak sampai 100 watt, mungkin hanya 90 watt atau bahkan hanya 10 watt. Nah superkonduktor diharapkan memiliki resistensi yang kecil sehingga bila menggunakan kabel

Mata Kuliah Bahan Listrik

20 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

dengan bahan tersebut diujung kabel kita masih mendapat daya sebesar 100 watt. Manfaat lainnya, penggunaan superkonduktor memungkinkan pembuatan generator listrik dengan ukuran yang jauh lebih kecildibandingkan dengan ukuran genaratr konvensional yang masih menggunakan kawat tembaga. Dari segi berat, generator konvensional 500 MW dari bahan konduktor mempunyai berat hingga 400 ton, sementara dengan menggunakan bahan superknduktor beratnya hanya 210 ton.

Tak heran desain yang ramping dan dinamis dengan berat lebih ringan ini menyebabkan banyak oerusahaan yang mempelajari dan memproduksi generator berbahan superkonduktr. Antara lain, Westinghouse serta EPRI (Electric Power Research Institute) bekerja sama membuat generator terpasang 300 MVA, Electric de France (EdF) di Perancis juga sedang mempelajari desain generator superkonduktor 600 MW, sedangkan Central Electric Research Laboratory di Inggris mempelajari desai generator superkonduktor 500 MW.

Manfaat lain yang tidak kalah pentingnya dari bahan superkonduktor adalah peluang menggunakan kawat superkonduktor dalam sistem transmisi tenaga listrik. Brookaven National Laboratory telah menguji saluran transmisi sepanjang115,5 meter dengan tegangan 138 kV sejak tahun 1982. bahkan untuk transmisi listrik, pemerintah Amerika Serikat dan Jepang berencana

memanfaatkan kabel superkonduktor berpendingin netrogen cair sebagai pengganti kabel bawah tanah yang terbuat dari tembaga. Penggantian ini dapat menaikkan efisiensi sebesar 7.000 persen dari segi tempat, karena 18.000 pon kabel tembaga dapat digantikan oleh 250 pon kabel superkonduktor. Arus yang ditransmisikan dengan kabel superkonduktor jauh lebih besar

4.3.2 Penyimpan Energi Listrik Banyak cara yang dilakukan untuk menyimpan energi listrik. Salah satunya adalah dengan cara elektrokimia yang menggunakan bantuan baterai. Teknik ini memungkinkan penyimpanan energi listrik secara efisien antara 50 hingga 90 persen.

Mata Kuliah Bahan Listrik

21 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Cara lain yang juga bisa dilakukan adalah memaksimalkan penggunaan superkonduktor. Superkonduktor bisa digunakan sebagai alat penyimpan energi listrik atau sering disebut dengan nama Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES). Efisiensi penyimpanan denga teknolgi ini mencapai 95 persen. Meski penyimpanan dengan sistem SMES untuk kondisi saat ini masih dinilai mahal, namun dengan penemuan superkonduktr suhu tinggi diharapakan persoalan biaya tersebut dapat diturunkan.

SMES biasanya dipakai antara lain untuk stabilisasi frekuensi dan tegangan serta unutk peredaman osilasi dalam sistem penyediaan tenaga listrik. Dengan demikian apabila dalam sistem pembangkit energi terdapat kelebihan daya, maka kelebihan daya tersebut dapat disimpan dengan teknik SMES ini.

Banyak sudah negara-negara maju yang menggunakan teknik penstabilan listrik ini dengan menggunakan bantuan superkonduktor. American Superconductor Corporation, sebuh perusahaan ketenagalistrikan di AS, telah diminta untuk memasang satu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES). Satu unit D-SMES dapat menyimpan energi listrik sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan unutk menstabilkan listrik apabila terjadi gangguan. Juga di Jepang yang memulai suatu percobaan untuk membuat SMES dengan ukuran 100 kWh.

4.3.3 Elektromagnet Karena konduktor tidak mempunyai kerugian yang disebabkan resistansi, maka dimungkinkan membuat selenoide dengan super konduktor tanpa kerugian yang menimbulkan panas. Selenoide dengan arus yang sangat kecil pada medan magnet nol untuk kawat yang digunakan memungkinkan membangkitkan sebuah medan magnet tipis dari lilitan. Karena dengan bahan super konduktor memungkinkan membuat elektromagnet yang kuat dengan ukuran yang kecil. Aplikasi dari elektromagnet dengan super konduktor antara lain : komponen Magneto Hidro Dinamik.

Mata Kuliah Bahan Listrik

22 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

4.3.4 Elemen Penghubung Karena super konduktor mempunyai Hc dan Tc, maka dalam pemakaian super konduktor sebagai elemen penghubung dapat menggunakan pengaruh salah satu besaran di atas. Artinya suatu gawai penghubung yang menggunakan super konduktor akan dapat berubah sifatnya dari super konduktor menjadi konduktor biasa karena pengubahan suhu atau medan magnet di atas nilai kritisnya. Pemutus arus yang bekerja dipengaruhi oleh magnetik dielektrik Cryotron, misalnya digunakan pada pemutus komputer.

4.3.5 Bidang Transportasi Penggunaan superkonduktor dibidang transportasi memanfaatkan efek Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor. Hal ini diterapkan pada kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train. Kereta api ini melayang diatas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km/jam.

Kereta terbang? Kereta api yang begitu berat dan panjang bisa terbang? Apa mungkin?

Kenapa tidak? Pesawat saja bisa terbang, bahkan mobil-mobil terbang pun kini sedang dikembangkan teknologinya. Sekarang giliran alat transportasi lain yang ikut-ikutan bosan menyentuh daratan sebagai landasannya. Tetapi kereta api yang

Mata Kuliah Bahan Listrik

23 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

bisa terbang ini memiliki konsep dan teknologi yang sangat jauh berbeda dengan pesawat terbang dan mobil terbang. Ini karena pesawat terbang menjelajahi angkasa pada ketinggian yang sangat besar dan melibatkan konsep-konsep aerodinamika. Kereta api terbang yang dikenal sebagai Magnetically Levitated Train (Maglev Train) ini hanya akan melayang setinggi beberapa sentimeter di atas rel kereta. Hanya beberapa sentimeter, tetapi kereta itu benarbenar terbang karena sama sekali tidak bersentuhan dengan rel kereta. Kereta ini juga tidak akan memiliki sayap seperti pesawat terbang (dalam aerodinamika, sayap merupakan bagian paling penting untuk terbang). Dan selain bisa terbang, kereta ini juga bisa meluncur dengan kecepatan sangat tinggi. Sesuai dari namanya: Magnetically Levitated Train. Ini berarti kereta bisa terangkat karena adanya gaya-gaya magnet. Kita tahu bahwa magnet itu memiliki dua kutub, Utara (U) dan Selatan (S). Kita juga tahu bahwa kutub Utara dan kutub Selatan selalu tarik-menarik, sedangkan kutub-kutub sejenis (Utara dengan Utara atau Selatan dengan Selatan) selalu tolak-menolak. Prinsip dasar yang sederhana inilah yang diaplikasikan untuk menjalankan dan menerbangkan Maglev Train.

Kereta api ini memiliki rel (lintasan) kereta yang berbeda dengan rel kereta yang sudah kita kenal selama ini. Pada kedua sisi lintasan Rel kereta terbang ini terdapat dinding-dinding yang dilengkapi dengan kumparan-kumparan kawat. Oleh prinsip induksi elektromagnet, kumparan-kumparan kawat ini dapat menjadi magnet. Kereta bisa bergerak maju karena adanya interaksi antara magnet-magnet pada dinding-dinding itu dengan magnet-magnet pada kereta (Gambar 2).

Mata Kuliah Bahan Listrik

24 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Pada Gambar 2-A kita bisa melihat jajaran magnet di sepanjang dinding dan di sepanjang kereta (huruf-huruf U menunjukkan kutub Utara, dan S menunjukkan kutub Selatan). Jajaran magnet di sepanjang dinding ini dihasilkan oleh arus listrik bolak-balik dari stasiun-stasiun terdekat. Kutub Utara (U) di gerbong kereta paling depan ditarik oleh kutub Selatan dan ditolak oleh kutub Utara dinding lintasan. Hal yang sama terjadi pada sisi kereta yang lain. Pada gambar, panah berwarna hijau menunjukkan gaya tarik antara kutub Utara dan Selatan yang menarik maju kereta. Panah kecil berwarna biru menunjukkan gaya tolak antar kutub sejenis (Utara dengan Utara, Selatan dengan Selatan). Gaya tarik dan gaya tolak yang bekerja bersamaan ini membuat kereta bergerak maju dengan mulus. Tetapi ini baru prinsip yang digunakan untuk bergerak maju. Apa prinsip yang digunakan untuk mengangkat kereta sehingga bisa terbang?

Prinsipnya tetap sama! Gaya tarik dan gaya tolak kutub-kutub magnet! Pada Gambar 1-B kita melihat adanya magnet pada dinding lintasan. Magnet ini dihasilkan oleh induksi elektromagnet akibat gerakan kereta. Ketika posisi kereta beberapa sentimeter dibawah pusat magnet dinding ini, maka kutub Selatan dinding akan menarik kereta ke atas dan kutub Utaranya akan mendorong kereta juga ke atas. Gaya tarik dan gaya dorong ini membuat kereta melayang , tidak menyentuh rel sama sekali.

Dinding yang memagari lintasan kereta ini tidak hanya berfungsi untuk menarik dan mendorong kereta supaya bergerak maju dan mengangkat kereta sehingga bisa melayang. Ada satu fungsi lainnya yang tidak kalah pentingnya, yaitu sebagai pengendali arah laju kereta (guidance). Maksudnya adalah supaya kereta tidak pernah keluar jalur dan tetap berada di tengah-tengah lintasan setiap saat. Prinsip magnet kembali digunakan sebagai pengendali. Ketika kereta oleng ke kiri, gerakan kereta ini mengakibatkan kumparan kawat dinding kiri dan kanan menjadi magnet. Magnet pada dinding kiri dan dinding kanan diusahakan memiliki kutub yang sama, misalnya kutub Utara. Misalnya gerbong kereta yang berhadapan dengan dinding di sisi kiri memiliki kutub Utara juga, dan gerbong kereta yang berhadapan dengan dinding di sisi kanan memiliki kutub Selatan.

Mata Kuliah Bahan Listrik

25 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

Pada sisi kiri akan terjadi tolak-menolak antara kutub Utara dari dinding dan kutub Utara gerbong kereta. Pada sisi kanan terjadi tarik-menarik antara kutub Utara dinding dan kutub Selatan kereta. Gaya-gaya ini akan mengembalikan kereta pada posisi sebelum oleng. Demikian juga jika kereta oleng ke kanan, kereta akan dikembalikan ke posisi semula oleh gaya magnet ini. Jadi gaya magnet ini akan mempertahankan kereta supaya tetap berada di lintasannya (stabil di tengah-tengah lintasan), tidak akan keluar jalur.

Kereta api Maglev yang super cepat ini juga memiliki kelebihan lain yang sudah pasti tidak dimiliki oleh kereta api lainnya. Satu hal yang selalu menjadi ciri khas kereta api adalah suaranya. Kereta api selalu menghasilkan suara ribut dan bising yang mengganggu telinga. Kereta Maglev justru hampir tidak bersuara sama sekali! Ini karena kereta tidak bersentuhan (tidak mengalami gesekan) dengan permukaan apa pun sehingga tidak ada suara yang tercipta akibat gesekan. Teknologi kereta terbang ini semakin maju dengan aplikasi konsep

superkonduktor. Bahan superkonduktor ini dapat menolak medan magnet. Ini berarti magnet yang diletakkan di atas bahan superkonduktor akan melayang (terbang) karena tidak bisa mendekati bahan superkonduktor itu (mengalami gaya tolak).

Dari penemuan-penemuan yang telah dicapai, begitu banyak manfaat yang dapat diraih dari penggunaan superkonduktor. Dari beberapa uji coba hingga saat ini, menimbulkan banyak harapan, bahwa kelak di kemudian hari, superkonduktor suhu tinggi akan mewarnai peralatan-peralatan maupun prduk-produk kelistrikan mutakhir yang memberikan berbagai keuntungan. Yang pasti, dengan kehadiran alat-alat listrik superkonduktor sangat mengefisienkan konsumsi energi listrik yang demikian tinggi. Penghematan yang sangat luar biasa dalam pemakaian energi listrik ini jelas mengurangi biaya yang harus dikeluarkan.

Sungguh merupakan sebuah tantangan besar bagi para ahli dari berbagai bidang untuk memahami lebih jauh fenomena superkonduktor jenis baru ini. Tampaknya

Mata Kuliah Bahan Listrik

26 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

bahan ini akan semakin merajai teknologi pada masa yang akan datang, yaitu abad XXI.

Mata Kuliah Bahan Listrik

27 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan Dari uraian yang telah dibahas di atas, dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Bahan superkonduktor adalah suatu material yang dapat menghantarkan arus listrik tanpa hambatan di bawah suatu nilai suhu tertentu. 2. Suhu kritis suatu bahan superkonduktor adalah suhu dimana terjadi perubahan sifat konduktifitas dari konduktor biasa menjadi

superkonduktor. 3. Superkonduktor dapat hilang sifat konduktifitasnya, apabila suhunya diatas suhu kritisnya dan medannya diatas medan magnetnya. 4. suhu kritis tertinggi suatu bahan superkonduktor yang pernah ditemukan adalah 18,1 K, untuk senyawa Nb3Sn. 5. Beberapa hasil penelitian yang pernah tercatat diantaranya a) Logam logam menovalen adalah bukan superkonduktor. b) Logam logam ferromagnetik dan anti ferromagnetik adalah bukan superkonduktor. c) Konduktor yang baik pada suhu kamar adalah bukan

superkonduktor dan logam superkonduktor sebagai logam normal adalah bukan konduktor yang baik pada suhu kamar. d) Film tipis dari Be, Bi dan Fe adalah menunjukkan sebagai superkonduktor. e) Bismut, Pb dan Te menjadi superkonduktor jika mendapat tekanan yang tinggi 6. Dari beberapa penelitian yang dilakukan oleh para ahli kimia maupun fisikawan, jenis superkonduktor dibagi menjadi dua yaitu : a) Superkonduktor jenis I. Super konduktor jenis I termasuk, Pb, Ag dan Sn. Superkonduktor jenis ini dapat menyalurkan arus sampai kedalaman 104mm pada medan magnet hingga setinggi-tingginya adalah kuat medan magnet Nb dan paduan Pb. Pada saat konduktor

Mata Kuliah Bahan Listrik

28 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

ini menghantarkan arus, tetap akan menimbulkan medan magnet dan tanpa menimbulkan kerugian daya, karena medan listriknya di semua tempat. b) Superkonduktor jenis II. Superkonduktor jenis II, jika medan magnetnya mencapai suhu kritis dan suhu kritisnya relatif, maka keadaan superkonduktor tidak langsung menjadi konduktor normal, tetapi menjadi bahan yang merupakan peralihan atau kondisi dari superkonduktor menjadi konduktor normal. Pada saat

superkonduktor jenis II menghantarkan arus, akan menimbulkan kerugian yang sangat kecil nilainya dan dapat diabaikan. 5.2 Saran Karena sampai saat ini bahan Superkonduktor masih sebatas penelitian, dan hanya beberapa perusahaan besar dunia saja yang melakukan penelitian, banyak masyarakat yang belum memahami ataupun bahkan tidak tahu apa itu superkonduktor. Mungkin sebagai generasi muda dan para praktisi teknik elektro dapat melakukan penelitian dan pengembangan tentang bahan-bahan listrik, khusunya sebagai bahan utama konduktor. Agar dikemudian hari kita bisa menciptakan bahan listrik yang mempunyai sifat superkonduktor asli ciptaan anak negeri.

Mata Kuliah Bahan Listrik

29 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

BAB VI PENUTUP

Demikianlah akhir dari paper yang saya susun, sebagai tugas akhir dari mata kuliah bahan listrik. Saya mengambil tema tentang bahasan Superkonduktor. Karena bahan superkonduktor mempunyai prospek cerah sebagai pengganti penghantar transmisi maupun distribusi jaringan tenaga listrik. Dengan menggunakan bahan superkonduktor, diharapkan tidak terjadi penurunan ataupun kerugian energi selama transmisi dari sisi sumber menuju sisi beban. Superkonduktor merupakan saru-satunya solusi yang tepat untuk menghindari rugi tegangan pada media transmisi. Pada abad 21 ini, superkonduktor akan menjadi sangat populer diberbagai bidang.

Mungkin dari cara penyusunan paper yang saya lakukan ini masih belum mencapai kesempurnaan. Kalau ada data-data ataupun penyajian data yang masih belum relevan dengan yang terjadi di lapangan, mohon kritik membangun untuk menjadikan kesempurnaan dari paper yang saya buat ini. Terima kasih.

Mata Kuliah Bahan Listrik

30 Juni 2009

Bahan Listrik Super Konduktor

Wahyu Susongko

DAFTAR PUSTAKA

[1] Pikatan, Sugata. Mengenal Super Konduktor. Majalah Kristal. Juli 1989. [2] Drs. Muhaimin. Bahan-bahan Listrik untuk Politeknik. Pradnya Paramita, Januari 1993. [3] Bonggas L. Tobing. Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta 2003. [4] Bonggas L. Tobing. Peralatan Tegangan Tinggi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta 2003. [5] Depdiknas. Modul Pembelajaran : Ilmu Bahan Listrik. Depdiknas 2003. [6] Akhadi, Mukhlis. Memanfaatkan Superkonduktor. Majalah Indonesia Power. 2004. [7] Internet. http\\www.google.id\ilmu_elektronika. Mei 2009

Mata Kuliah Bahan Listrik

31 Juni 2009