BAHAN PENGHANTAR LISTRIK

Penghantar yaitu benda atau bahan yang dapat memindahkan muatan listrik.

Fungsi penghantar pada teknik listrik adalah untuk menyalurkan energi listrik dari satu ke

titik lain. Penghantar yang lazim digunakan antara lain : aluminium, tembaga. Sifat dan

karakteristik bahan penghantar yang dibahas lebih bersifat umum tidak mengarah lebih

spesifik pada ilmu bahan. Hal ini disesuaikan dengan aplikasi dilapangan yang lebih

mengarah pada pada kenaikan temperatur dan sifat jenis bahan tersebut. Sifat konduktor

antara lain:

a. Mempunyai banyak elektron bebas.

   Elektron bebas yaitu elektron-elektron yang berada pada lintasan terluar dari struktur

atom.

b. Elektron-elektron pada atom mudah berpindah dari lintasan yang dalam ke lintasan

terluar.

c. Biasanya mudah mengantar panas/kalor seperti : besi, emas, perak, tembaga

    aluminium, kuningan dan lain-lain.Benda cair: larutan elektrolit ( H2SO4 ), air  ( H2O),

    tubuh manusia, tanah dan sebagainya.

1. Aluminium

Aluminium ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya

13. Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium merupakan konduktor

listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas.

Dapat ditempa menjadi lembaran atau ditarik menjadi kawat. Tahan korosi.

Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam

kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan

badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan,

tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan

compact disks.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa1

Aluminium murni mempunyai massa jenis 2,7 g/ cm3 , α nya 1,4.105, titik leleh

6580 C dan titik korosif. Daya hantar aluminium sebesar 35 m/ ohm . mm2 atau kira-

kira 61,4% daya hantar tembaga. Aluminium murni mudah dibentuk 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 misalnya pada : ACSR (Aluminium

Conductor Steel Reinforced), ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced).

Aluminium untuk penghantar kabel berisolasi harus juga aluminium murni, umumnya

digunakan aluminium dengan kemurnian 99,5%, juga tahanan jenis aluminium lunak

untuk hantaran listrik telah dibakukan yakni tidak boleh melebihi : 1/35 = 0,0283

Ωmm2 /m pada suhu 20 oC, atau sama dengan daya hantar sekurang-kurangnya 61%

IACS. Daya hantar aluminium juga dipengaruhi oleh keadaan kekerasanya, tetapi

tidak seperti daya hantar tembaga, aluminium lunak dengan daya hantar 61% IACS

memiliki kuat tarik 60 - 70 N/ mm2 dan daya hantar aluminium keras dengan

kekuatan tarik 150 – 195 N/ mm2 , hanya kira-kira 1% lebih rendah dari daya hantar

aluminium lunak, koefisien suhu aluminium pada 20oC kira-kira 0,004 perderajat

celcius atau sama dengan koefisien suhu tembaga.

Aluminium jauh lebih ringan bila dibandingkan dengan tembaga, berat jenis

aluminium dan tembaga pada suhu 20oC masing-masing 2,7 dan 8,9 kg/m. Karena

daya hantar aluminium hanya 61% IACS, maka untuk tahanan penghantar yang sama

diperlukan luas penampang aluminium : 100/61 = 1,64 x luas penampang tembaga.

Jadi untuk penghantar bulat diperlukan penghantar aluminium dengan diameter :

√1,64 = 1,28 x diameter penghantar tembaga, berat aluminium yang diperlukan untuk

penghantar dengan tahanan yang sama adalah : 1,64 x 2,7/8,9 x 100 % = 50 % dari

berat tembaga.

Jenis penghantar Dayahantar (m/Ωmm2)

Res. jenis (Ωmm2/m)

Kuat tarik (Kg/mm2)

Berat jns (Kg/m)

Cu. murni 58 0,0172 40 8,96

Al. murni 35 0,0283 20 2,70

Al. Campuran 28 0,0357 35 2,72

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa2

Tabel 1. Perbandingan data bahan penghantar

Konstruksi penghantar dari aluminium seperti terlihat pada gambar 1.

Gambar 1. Penampang penghantar dari aluminium

Aluminium terdapat melimpah dalam kulit bumi, yaitu sekitar 7,6 %. Dengan

kelimpahan sebesar itu, aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen

dan silikon, serta merupakan unsur logam yang paling melimpah. Namun, Aluminium

tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya sukar. Mineral aluminium

yang bernilai ekonomis adalah bauksit yang merupakan satu-satunya sumber

aluminium. Kriloit digunakan pada peleburan aluminium, sedang tanah liat banyak

digunakan untuk membuat batu bata, keramik. Di Indonesia, bauksit banyak

ditemukan di pulau Bintan dan di tayan (Kalimantan Barat).

Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroult yang ditemukan oleh Charles M.

Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan

bauksit meliputi 2 tahap :

1. Pemurnian bauksit untuk meperoleh alumina murni.

2. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisis

Pemurnian bauksit melalui cara :

a. Ba direaksikan dengana NaOH(q) . Aluminium oksida akan larut membentuk

NaCl(OH)4.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa3

b. Larutan disaring lalu filtrat yang mengandung NaAl(OH)4 diasamkan dengan

mengalirkan gas CO2 Al mengendap sebagai Al(OH)3

c. Al(OH)3 disaring lalu dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3

tak berair. Bijih –bijih Aluminium yang utama antara lain:

- bauksit

- mika

- tanah liat

Peleburan Alumina

Peleburan ini menggunakan sel elektrolisis yang terdiri atas wadah dari besi

berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode (-) sedang anode (+) adalah

grafit. Campuran Al2O3 dengan kriolit dan AlF3 dipanaskan hingga mencair dan pada

suhu 950 C kemudian dielektrolisis . Al yang terbentuk berupa zat cair dan terkumpul

di dasar wadah lalu dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapat

aluminium batangan (ingot). Anode grafit terus menerus dihabiskan karena bereaksi

dengan O2 sehingga harus diganti dari waktu ke waktu. Untuk mendapat 1 Kg Al

dihabiskan 0,44 anode grafit. 2Al2O3 +3C 4Al + 3CO2

Beberapa nijih Al yang utama :

1. Bauksit (Al2O3. 2H2O)

2. Mika (K-Mg-Al-Slilkat)

3. Tanah liat (Al2Si2O7.2H2O)

Aluminium ada di alam dalam bentuk silikat maupun oksida, yaitu antara lain :

- sebagai silikat misal feldspar, tanah liat, mika

- sebagai oksida anhidrat misal kurondum (untuk amril)

- sebagai hidrat misal bauksit

- sebagai florida misal kriolit.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa4

Penggunaan aluminium yang lain adalah untuk busbar dan karena alasan tertentu

misalnya, karena alasan ekonomi, dibuat penghantar aluminium yang berisolasi,

misalnya : ACSR-OW. Menurut ASA (American Standard Association), paduan

aluminium diberi penandaan seperti ditunjukkan pada tabel 2.

Tabel 2. Penandaan panduan aluminium

Contoh :

1. Penandaan 1045 untuk aluminium tempa, berarti :

a. 1 xxx menunjukkan kemurnian aluminium 99 %

b. x 0 xx tidak ada pemeriksaan terhadap sisa pengotoran 1 % - 0,45 % = 0, 55 %.

c. xx 45 menunjukkan 99,45 % bahan tersebut terbuat dari aluminium.

2. Penandaan 6050 untuk aluminium tempa, berarti :

a. 6 xxx menunjukkan aluminium dengan campuran mayoritas Si dan Si.

b. x 0xx tidak ada pemeriksaan terhadap pengotoran 1 % - 0,5 % = 0,5 %

c. xx45 menunjukkan bahan tersebut terbuat dari paduan magnesium dan silicon

99,5%.

Kawat penghantar aluminium, terdiri dari berbagai jenis, dengan lambang sebagai

berikut:

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa5

a. AAC (All-Aluminium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya

terbuat dari aluminium.

b. AAAC (All-Aluminium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang

seluruhnya terbuat dari campuran aluminium.

c. ACSR (Aluminium Conductor, Steel-Reinforced), yaitu kawat penghantar

aluminium berinti kawat baja.

d. ACAR (Aluminium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar

aluminium yang diperkuat dengan logam campuran.

Gambar 2. Jenis – jenis penghantar aluminium

2. Wolfram

Logam ini berwarna abu-abu keputih-putihan, mempunyai massa jenis 20

g/cm3, titik leleh 34100 C, titik didih 59000 C, α 4,4 . 10-6 per0 C, tahanan jenis 0,055

Ω. mm2/m. Wolfram diperoleh dari tambang yang pemisahannya dari penambangan

dengan menggunakan magnetik atau proses kimia. Dengan reaksi reduksi asam

wolfram (H2WO4) dengan suhu 7000 C diperoleh bubuk wolfram. Bubuk wolfram

tersebut kemudian diebntuk menjadi batangan dengan suatu proses yang disebut

metalurgi bubuk yang menggunakan tekanan dan suhu tinggi (2000 atmosfir, 16000

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa6

C) tanpa terjadi oksidasi. Dengan menggunakan mesin penarik, batang wolfram

diameternya dapat dikecilkan menjadi 0,01 mm (penarikannya dilakukan pada

keadaan panas). Penggunaan wolfram pada teknik listrik antara lain : filament (lampu

pijar, lampu halogen, lampu ganda), elektroda, tabung elektronik.

2.1 Pengelasan busur

Pengelasan busur adalah pengelasan dengan memanfaatkan busur listrik yang

terjadi antara elektroda dengan benda kerja. Elektroda dipanaskan sampai cair dan

diendapkan pada logam yang akan disambung sehingga terbentuk sambungan las.

Mula-mula elektroda kontak/bersinggungan dengan logam yang dilas sehingga

terjadi aliran arus listrik, kemudian elektroda diangkat sedikit sehingga timbullah

busur. Panas pada busur bisa mencapai 5.500 oC.

Las busur bisa menggunakan arus searah maupun arus bolak-balik. Mesin arus

searah dapat mencapai kemampuan arus 1000 amper pada tegangan terbuka

antara 40 sampai 95 Volt. Pada waktu pengelasan tegangan menjadi 18 sampai 40

Volt. Ada 2 jenis polaritas yang digunakan yaitu polaritas langsung dan polaritas

terbalik. Pada polaritas langsung elektroda berhubungan dengan terminal negatif

sedangkan pada polaritas terbalik elektroda berhubungan dengan terminal positif.

Jenis bahan elektroda yang banyak digunakan adalah elektroda jenis logam

walaupun ada juga jenis elektroda dari bahan karbon namun sudah jarang

digunakan. Elektroda berfungsi sebagai logam pengisi pada logam yang dilas

sehingga jenis bahan elektroda harus disesuaikan dengan jenis logam yang dilas.

Las Busur Gas dengan Pelindung Gas Mulia. Proses pengelasan ini

sambungan dibentuk oleh panas yang ditimbulkan oleh busur yang dibangkitkan

diantara elektroda dan benda kerja dimana busur dilindungi oleh gas mulia seperti

argon, helium atau bahkan gas CO2 atau campuran gas lainnya.

Ada dua jenis pengelasan dengan cara ini yaitu : las TIG (tungsten inert gas)

atau disebut juga pengelasan menggunakan elektroda wolfram dengan logam

pengisi, dan las MIG (metal inert gas) atau disebut juga pengelasan menggunakan

elektroda terumpan. Kedua jenis pengelasan ini bisa dilakukan secara manual

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa7

ataupun otomatik serta tidak memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk

melindungi sambungan.

Las busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan)

dikenal pula dengan sebutan las busur wolfram gas. Skema dari pengelasan jenis

ini bisa dilihat pada gambar 15. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung gas

mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda yang didinginkan dengan air.

Pengelasan ini bisa menggunakan arus bolak-baliok ataupun arus searah,

dimana pemilihan tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah polaritas

langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan baja

tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan. Untuk arus bolak-

balik banyak digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor dan

beberapa jenis logam lainnya. Proses ini banyak dilakukan untuk pengelasan pelat

tipis karena biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.

Gambar 3. Diagram proses las busur wolfram gas mulia.

Pengelasan las gas mulia elektroda terumpan bisa dilihat pada gambar 16

dimana antara benda kerja dan elektroda terumpan dilindungi dengangas

pelindung. Efisiensi pengelasan jenis ini lebih tinggi dan kecepatan pengelasan

jauh lebih baik. Pengelasan ini umumnya dilakukan secara otomatik.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa8

Gambar 4. Diagram las busur gas mulia elektroda terumpan.

Gas karbon dioksida sering digunakan sebagai gas pelindung untuk

pengelasan logam baja karbon dan baja paduan rendah.

2.2 Filamen pada lampu pijar

Lampu pijar adalah lampu yang menggunakan filamen untuk menghasilkan

cahaya. Filamen yang paling umum digunakan adalah filamen tungsten.

Gambar 5. Bagian – bagian pada lampu pijar

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa9

Saat bola lampu pijar dihidupkan, arus listrik mengalir menuju filamen

melewati kawat penghubung. Apabila energi dari arus cukup besar, maka

elektron-elektron pada tungsten akan menyerap energi kemudian mengalami

eksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Karena elektron dalam keadaan ini

tidak stabil, maka ia akan segera kembali ke bentuk awal dengan melepaskan

foton menghasilkan cahaya. Selain itu filamen ini juga akan menghasilkan panas

yang bisa mencapai 2000 ºC menyebabkan filamen berpijar.

Filemen yang bersuhu tinggi ini jika kontak dengan udara (oksigen) dapat

menyebabkan nyala api, bahkan ledakan. Oleh karena itu lampu pijar dilindungi

oleh kaca transparan dan ruang disekitarnya dibuat vakum. Pada lampu pijar

modern, ruang vakum diisi oleh gas inert bertekanan rendah untuk menghindari

penghitaman kaca akibat terlepasnya zat tungsten karena suhu yang tinggi. Gas

yang biasa digunakan adalah Nitrogen, Krypton, dan Argon.

Pada suhu tinggi sebagian filamen tungsten akan menguap dan terkondensasi

menempel pada kaca menyebabkan warna hitam. Hal ini dapat mengurangi terang

lampu. Untuk menghindari itu maka ditambahkan gas inert ke dalam lampu.

Partikel tungsten yang menguap akan ditangkap oleh partikel gas dan menempel

kembali ke filamen. Dengan demikian tidak ada tungsten yang menempel pada

kaca menyebabkan warna kaca hitam dan menghalangi cahaya.

Salah satu jenis lampu pijar yang telah menerapkan teknologi ini adalah

lampu halogen. Lampu ini biasa digunakan di kendaraan bermotor.

Gambar 6. Cara kerja lampu pijar

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa10

Keterangan gambar:

1. Daya listrik membuat filamen membara. Pada saat filamen membara, tungsten

akan menguap.

2. Tungsten yang menguap, kemudian terkondensasi pada dinding kaca yang

lebih dingin.

3. Hal ini terjadi terus menerus selama lampu menyala, sehingga semakin lama

kaca lampu akan terlihat menghitam, kemudian hingga suatu saat filamen

tungsten akan terus menipis dan akhirnya putus, lampu mati.

Dengan adanya gas halogen, partikel tungsten tidak akan menempel pada

kaca.

Gambar 7. Cara kerja lampu halogen

Keterangan Gambar:

1. .Terlihat gas halogen diantara gas-gas lainnya dalam lampu halogen.

Secara kimia, gas halogen (butir merah) akan bereaksi dengan uap

tungsten (butir hitam) yang kemudian menghasilkan halida tungsten.

2. Pada saat filamen tungsten membara, tungsten akan menguap.

3. Gas halogen mengikat uap tungsten tadi menjadi tungsten halida.Ketika

halida tersebut menyentuh tungsten filamen yang sedang membara,

senyawa tersebut kembali terpecah dimana gas halogen kembali terlepas

sementara tungsten kembali melekat pada filamen (Halogen-cycle).

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa11

4. Siklus ini berulang terus menerus yang menghasilkan cahaya lampu yang

stabil dan umur lampu yang panjang.

Syarat utama untuk terjadinya halogen-cycle adalah suhu permukaan kaca

lampu harus sangat panas. Suhu harus minimal sekitar 250°C hingga 900°C

(tergantung besar daya lampu). Jika suhu kaca lampu berada di bawah itu,

maka halogen tidak akan mampu mengikat uap tungsten, akibatnya tungsten

akan melekat pada dinding kaca bagian dalam, hingga lama kelamaan kaca

lampu akan menghitam, dan lampu halogen lebih cepat putus.

Kelemahan lampu pijar. Bila suhu pada filamen melewati batas

kemampuan filamen untuk menahan panas, filamen sedikit demi sedikit akan

meleleh dan selanjutnya putus. Akibatnya lampu pijar tidak bisa

memancarkan cahaya lagi. Umur dari lampu pijar kurang lebih sekitar 2000

jam.

Selain itu kelemahan lainnya adalah sebagian besar energi digunakan

untuk menghasilkan panas. Hanya 10 % dari total energi yang menghasilkan

cahaya. Hal ini mengakibatkan lampu pijar sangat tidak efisien.

Pada lampu hemat energi prinsip timbulnya cahaya adalah fenomena

fluorescent. Bagian dalam lampu diisi dengan gas inert dan sedikit senyawa

merkuri. Kaca lapisan dalam dilapisi dengan phosphor. Pada ujung-ujung

lampu terdapat dua elektroda yang berbeda. Saat arus listrik dialirkan, dari

kedua elektroda tadi timbul beda tegangan. Elektron akan meloncat dari

elektroda negatif ke positif. Elektron-elektron ini akan menumbuk atom-atom

merkuri dan menaikkan energi dari elektron sehingga menjadi tidak stabil.

Saat kembali ke keadaan normal, elektron tersebut akan melepaskan photon

dengan panjang gelombang ultraviolet. Photon dengan panjang gelombang ini

tidak dapat dideteksi oleh mata kita. Maka photon ini perlu dikonversi

sehingga dapat memproduksi cahaya dengan panjang gelombang visible yang

dapat dilihat oleh mata. Nah disinilah peran dari lapisan phosphor.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa12

Gambar 8. Bagian dalam lampu fluorescent

Ketika photon dengan panjang gelombang UV menumbuk atom-atom

phosphor, maka elektron-elektron pada atom phosphor akan menghasilkan

energi dengan panjang gelombang visible yang dapat ditangkap mata. Seingga

akan diperoleh cahaya putih yang terang. Dengan sedikit memodifikasi

lapisan phosphor ini akan diperoleh cahaya dengan berbagai warna.

Mekanisme ini hanya memproduksi sedikit panas. Sehingga hampir semua

energi yang digunakan dirubah ke dalam cahaya. Lampu fluoresense ini enam

kali lebih efisien dari pada lampu pijar biasa. Dengan jumlah energi yang

sama, lampu ini akan lebih terang ketimbang lampu pijar.

Namun ada beberapa rumah yang senang menggunakan lampu pijar. Hal

ini karena lampu pijar dapat memberikan kehangatan. Terutama di negara

yang mempunyai musim dingin.

Tabel 3. Perbandingan jenis bahan dan nilai hambatan jenisnya

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa13

3. Air raksa

Air raksa adalah satu-satunya logam yang berbentuk cair pada suhu kamar.

Resistivitasnya adalah 0,95 Ω . mm2/m, koeffisien suhu 0,00027 per0 C. Pada

pemanasan di udara air raksa sangat mudah terjadi oksidasi. Air raksa dan

campurannya khususnya uap air raksa adalah beracun. Penggunaan air raksa antara

lain : gas pengisi tabung-tabung elektronik, penghubung pada saklar air raksa, cairan

pada pompa difusi, elektroda pada instrumen untuk mengukur sifat elektris bahan

dielektrik padat. Logam-logam lain yang juga banyak digunakan pada teknik listrik

diantaranya adalah : tantalum dan niobium. Tantalum dan niobium dipadukan dengan

aluminium banyak digunakan sebagai kapasitor elektrolitik.

3.1 Pompa difusi

Gambar 9. Pompa difusi

Alat ini berguna untuk menguapkan cairan dan untuk menambah tingkat

kevakuman. Cara kerja pompa difusi adalah sebagai berikut: Bagian bawah dari

pompa ini adalah reservoir oli. Pada ujung cerobong atas ditutup dengan suatu

bentuk payung dan membentuk celah yang disebut nozzle. Oli dipanaskan dengan

filament sehingga menguap. Uap oli yang mempunyai besar itu akan melalui

cerobong karena di bagian atas tertutup oleh payung, maka uap akan terpancar ke

bawah sesuai dengan bentuk paying tersebut. Karena pengaruh pendinguinan

(cooling water), uap yang terpancarkan ke bawah itu akan mengembun dan

kembali ke reservoir. Bersamaan dengan terpancarnya uap oli dengan nozzle

momentum uap oli itu akan mendesak gas yang ada disekitar nozzle. Pompa

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa14

mekanik yang dihubungkan dengan saluran gas dari pompa difusi dan dapat

berfungsi memperbesar momentum uap oli. Tanpa pompa depan ini, pompa difusi

tidak dapat berfungsi karena tidak dapat mengeluarkan gas yang telah terdifusi,

karena pompa mekanik inilah yang membuat berfungsinya pompa utama.

Gambar 10. Cara kerja pompa difusi

3.2 Tabung elektronik

Tabung elektronik  masih banyak digunakan dalam banyak aplikasi

pemakaian alat-alat elektronik. Biasanya digunakan sebagai penguat sinyal.

Aplikasi banyak sekali misalnya pada alat transmisi seperti radio dan televisi

ataupun pada osciloscope.

Cara Kerja Tabung Elektronik

Pada dasarnya Tabung bekerja berdasarkan adanya emisi elektron yang terjadi

bila sebuah katode dipanaskan. Sebuah anode akan menangkap elektron-elektron

tersebut sehingga menimbulkan arus dan tegangan anode yang akan digunkan

sebagai penguat sinyal. Sebuah grid dimungkinkan terdapat dalam tabung sebagai

variabel pengatur jalannya elektron tersebut sehingga sinyal dapat dikuatkan

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa15

karena sinyal inilah yang di catu kepada grid sehingga setiap sinyal mendapatkan

penguatan yang linear.

Katoda

  Katoda umumnya merupakan suatu bahan yang bila dipanaskan akan

menyebabakan material elektron di dalamnya mengeksitasi. Perbedaaan  bahan

yang digunakan pada katoda akan menghasilkan emisi yang berbeda-beda pula

kuatnya.

 Ada dua tipe katoda yaitu yang dipanaskan seara langsung dan juga tidak

langsung. Katoda yang dipanaskan secara langsung biasanya berupa kawat yang

ditambahkan material –material seperti senyawa oksida dan karbon. Panas akan

menyebabkan elektron dari material ini mengeksitasi diri, tentu saja besarnya

berbeda-beda tergantung material yang digunakan. Sedangkan untuk tipe yang

keduaanya adalah suatu tabung metal yang dilapisi lapisan yang emissif dan

sebuah heater yang biasanya adalah suatu filamen. Emisi terjadi karena radiasi

yang dipancarkan heater diserap oleh tabung metal tersebut.

Anoda

  Anoda umumnya adalah materi silinder ataupun kotak yang terdapat di

sekeliling elektroda lainnya. Anoda menangkap elektron-elektron yangtereksitasi

sehingga memiliki arus dan tegangan yang bervariasi. Kelebihan daya dari anoda

akan diradiasi dengan syarat adanya sirkulasi udara yang terjadi di sekitar anoda.

 Setelah menangkap elektron-elektron maka anoda akan panas dan untuk itu

diperlukan adanya  suatu sistem pendinginan. Ada tiga macam sistem

pendinginan yang digunakan untuk mencegah kerusakan pada tabung:

Yaitu   dengan udara, artinya digunakan suatu blower untuk mendinginkan anode,

dengan cairan biasanya air diisikan pada sebuah selubung yang menyelimuti

anoda tersebut, dengan konduksi, panas yang ada akan dikurangi dengan cara

mengkonduksikannya dengan suatu konduktor dan dikirimkan ke suatu

penampang panas.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa16

Apapun cara yang digunakan untuk mendinginkan anoda, untuk mencegah

kerusakan pada tabung maka arus yang di catu untuk tabung tidak boleh lebih dari

yang ditentukan dan juga pengistirahatan tabung dapat memperpanjang umur

tabung tersebut. 

Grid

  Adalah pengontrol besar dan cepatnya jalan elektron yang teremisi menuju

ke anoda .  Dengan adanya kontrol ini maka dapat terjadi variasi  Baasa

esarnya arus dan tegangan yang akan terjadi pada anoda tergantung besarnya arus

yang di variasikan padan grid ini. Pada tabel di bawah terdapat macam-macam

tipe tabung yang dibedakan atas banyaknya grid yang terdapat pada tabung

tersebut.

Dioda

 Bentuk paling sederhana dari tabung elektronik yang berfungsi menguatkan arus

yang dicatu pada katoda.

Trioda

 Ini merupakan pendahulunya sebuah transistor. Sebuah grid ditambahkan untuk

mengatur jumlah elektron teremisi  yang menuju anoda. Variasi tegangan pada

grid ini akan menyebabkan variasi tegangan pada anoda dan menyebabkan variasi

arus anoda pula.

Tetroda

 Sebuah grid tambahan terletak di luar grid utama pada trioda yang ditujukan agar

arus pada anoda tidak terlalu banyak bergantung pada tegangan yang terjadi pada

anoda.

Pentoda

 Makin banyaknya grid yang digunakan akan menimbulkan terjadinya emisi

kedua. Yaitu emisi yang terjadi karena elektron-elektron dari katoda menabrak

elektroda lainnya , seperti grid, sehingga elektron itu pecah dan akan tertarik

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa17

kepada elektrodan lain itu. Sebuah grid tambahan digunakan untuk mengontrol

terjadinya emisi kedua ini agar keseluruhan elektron sampai ke anoda.

Beam tetrode

Adalah jenis tabung yang  menggunakan medan listrik ataupun medan magnet

untuk mengendalikan arus elektron dari katoda ke anoda. Elektron yang

menagalir ke anoda akan difokuskan oleh medan-medan tersebut.

Aplikasi tabung elektronik

1. Sebagai Penguat

Dengan menghubungakan suatu beban pada anoda pada suatu tabung maka

tegangan yang bervariasi pada grid akan memberikan variasi tegangan pada beban

dengan jumlah yang lebih besar. Dengan cara ini terjadilah suatu penguatan

sinyal. Berikut ini adalah grafik yang mengambarkan hubungan antara arus yang

terjadi pada grid dan efeknya pada arus yang terjadi  di anoda.

Besarnya peak value(puncak) menggambarkan perbedaan kelas penguatan

yang diperoleh oleh suatu tabung elektronik. Hal ini identik dengan penguatan

yang dilakukan oleh tansistor, karena tabung merupakan nenek moyang transistor.

 Untuk melakukan penguatan sinyal radio biasanya digunakan penguat kelas C

sedangkan  yang lainnya digunakan untuk penguatan sinyal audio biasa.

Cathode-ray Tube

Adalah peralatan yang terdiri dari tabung katoda, sistem defeleksi dan layar

berlapis phospor. Tabung katoda digunakan sebagai penghasil elektron yang akan

ditembakan melalikui grid, grid ini akan mengkontrol elektron yang lewat,

sehingga terjadilah suatu defleksi pada ruang antara grid dan anoda. Defelksi ini

menyebabkan elektron berjalan ke arah layar fosfor dengan arah yang berbeda-

beda yang sesuai dengan sinyal yang dicatu ke grid, dengan cara ini akan muncul

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa18

visualisasi sinyal dengan bentuk-bentuk yang berbeda-beda pada layar fosfor.

Inilah prinsip daripada televisi ataupun juga osciloscope.

 Untuk membentuk suatu gambar maka elektron-elektron di defleksikan sesuai

dengan X dan Y koordinatnya. Untuk itu digunakan  plat defelksi secara

horizontal dan vertikal.

Pada gambar berikut ini terdapat dua buah Catodfe ray tube yang  pertama

adalah tabung untuk osciloscope dan yang kedua untuk radar dan televisi.

Perbedaannya adalah besarnya defleksi yang terjadi pada elektron. Untuk radar

dan televisi tentunya lebih besar sesuai dengan besarnya layar yang diinginkan.

Gambar 13. Tabung Osciloscope

Gambar 14. Tabung Televisi

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa19

3.3 Saklar air raksa (tilt switch)

Saklar jungkir adalah saklar khusus yang menggunakan suatu gumpalan air-raksa

(mercury, hydrargyrum) dalam suatu tabung.. Ketika tabung dimiringkan,

gumpalan air-raksa ini bergulir sehingga membentuk jembatan (bridge) antara dua

kontak, sehingga saklar menutup, dan ketika tabung kembali ke posisi semula,

saklar pun membuka.

Saklar jungkir ini digunakan antara lain dalam sistem peringatan (warning

system) yang mengingatkan orang bahwa sudut kritis kemiringan telah dilampaui.

Contoh saklar jungkir yang digunakan dalam sirkuit sistem peringatan adalah

seperti yang digunakan pada kendaraan angkut biasa, baik sepedamotor maupun

mobil, biasanya sepedamotor dan mobil balap, dan bus, dan juga digunakan pada

kendaraan operasional pertambangan dan pertanian.

Gambar animasi terbawah adalah saklar jungkir yang selubung tabungnya

ditanggalkan, sehingga tampak jelas pasangan kontak dengan bola gumpalan air-

raksa yang berfungsi sebagai jembatannya.

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa20

Daftar Pustaka

___. http://rahman30.wordpress.com/2009/02/01/penghantar-listrik/#more-90

___. http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/11/komponen-utama-dari-saluran-udara.html

___. http://tekniklistrikperminyakan.blogspot.com/2008/10/konduktor-dan-isolator-sears-

zemansky.html

___.http://www.suzuki-thunder.net/kelistrikan-suzuki-thunder-komponen-sistem-

teknologi-dan-rekayasa-f66/listrik-saklar-tombol-dan-relei-t1958.htm

Muhaimin,M.T, Drs. H. A. 1991. Bahan – Bahan Listrik. Jakarta : PT. Pradnya Paramitha

Bahan penghantar aluminium, wolfram, dan air raksa21