Konduktor Baik_Revisi

24
BAHAN LISTRIK “PENGGUNAAN TEMBAGA SEBAGAI BAHAN KONDUKTOR YANG BAIK PADA KABEL LISTRIK” Oleh : Nama : I Kadek Agus Wahyu Raharja NIM : 1404405060 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

description

Konduktor Baik_Revisi

Transcript of Konduktor Baik_Revisi

Page 1: Konduktor Baik_Revisi

BAHAN LISTRIK

“PENGGUNAAN TEMBAGA SEBAGAI BAHAN

KONDUKTOR YANG BAIK PADA KABEL LISTRIK”

Oleh :

Nama : I Kadek Agus Wahyu Raharja

NIM : 1404405060

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2014

Page 2: Konduktor Baik_Revisi

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur saya panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

berkat limpahan Rahmat-Nya sehingga saya dapat menyusun makalah ini dengan

baik dan tepat pada waktunya. Dalam makalah ini saya membahas mengenai tembaga

sebagai bahan penghantar listrik ( konduktor ) yang baik pada kabel listrik.

Makalah ini dibuat dengan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk

membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini.

Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada

semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.

Saya menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada makalah

ini. Oleh karena itu kami mengundang pembaca untuk memberikan saran serta kritik

yang dapat membangun kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat saya harapkan

untuk penyempurnaan makalah selanjutnya.

Akhir kata saya mengucapkan terimakasih atas dukungan dan perhatiannya.

Semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.

Denpasar , November 2014

Penulis

ii

Page 3: Konduktor Baik_Revisi

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR............................................................................................ i

DAFTAR ISI…………………………………………………………………....… ii

BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………… 1

1.1 Latar Belakang………………………………………………………….. 1

1.2 Rumusan Masalah………………………………………………………. 2

1.3 Tujuan…………………………………………………………………... 2

1.4 Manfaat……………………………………………………………….... 2

BAB II PEMBAHASAN......................................................................................... 3

2.1 Landasan Teori………………………………………………………….. 3

BAB III PENUTUP.................................................................................................. 8

3.1 Kesimpulan……………………………………………………………... 8

3.2 Kritik dan Saran……………………………………………………….... 8

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………….. 9

iii

Page 4: Konduktor Baik_Revisi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan Listrik adalah segala jenis benda atau bahan yang dapat digunakan

dalam peralatan, perlengkapan dan alat bantu yang berhubungan secara langsung

ataupun tidak langsung dengan listrik.

Bahan Penghantar (konduktor) adalah bahan yang menghantarkan listrik

dengan mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity)

yang besar dan tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Bahan penghantar listrik

berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Pada umumnya logam bersifat konduktif,

seperti emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan

jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena

harganya yang mahal, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak

digunakan.

Bahan-bahan penghantar adalah bahan yang memiliki banyak elektron bebas

pada kulit terluar orbit. Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan

tersebut. Jika suatu bahan listrik memiliki banyak elektron bebas pada orbit-orbit

elektron, bahan ini memiliki sifat sebagai penghantar listrik.

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa latin yaitu

Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur

ini memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak,

dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga telah digunakan dalam

peradaban sejak 8000 SM, adalah salah satu logam terpenting bagi industri modern.

Tembaga diperlukan karena kemampuannya menghantar panas dan listrik. Tembaga

adalah unsur yang membantu membentuk dunia sebagaimana adanya sekarang.

Dengan sifat bisa dibentuk, tahan karat dan suhu tinggi, bisa didaur ulang, dan

penghantaran listrik serta panas terbaik di antara semua logam komersial, tembaga

sangat dihargai karena penggunaannya dalam penghantaran dan pembangkitan listrik,

1

Page 5: Konduktor Baik_Revisi

juga semua peralatan listrik, termasuk pada kabel listrik maupun perangkat listrik

lainnya. Oleh karena beberapa hal di atas maka penulis mengambil judul

“PENGGUNAAN TEMBAGA SEBAGAI BAHAN KONDUKTOR YANG BAIK

PADA KABEL LISTRIK”.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut :

1. Apa sajakah yang merupakan kriteria dari konduktor yang baik?

2. Bagaimanakah penggunaan tembaga sebagai bahan konduktor yang baik

khususnya pada kabel listrik ?

3. Apakah kelebihan dari pemakaian tembaga dibandingkan dengan bahan

konduktor lainnya ?

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah

1. Mengetahui tentang jenis – jenis bahan konduktor yang baik serta sifat dan

kriterianya.

2. Mengetahui penggunaan tembaga sebagai bahan konduktor yang baik

khususnya pada kabel listrik.

3. Mengetahui kelebihan pemakaian tembaga sebagai bahan konduktor yang

baik dibandingkan bahan konduktor lainnya.

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat dari penulisan makalah ini adalah

1. Memberikan informasi tentang pengertian konduktor dan kriteria dari

konduktor itu sendiri.

2. Dapat memberikan suatu alasan kenapa tembaga lebih baik dibandingkan

dengan bahan konduktor lain dalam hal penggunaannya sebagai bahan

konduktor yang baik.

2

Page 6: Konduktor Baik_Revisi

1.5 Ruang Lingkup Penulisan

Melihat luasnya permasalahan dalam penyusunan makalah ini, maka perlu

dibatasi permasalahannya pada masalah pengertian bahan konduktor, kriteria bahan

konduktor, sifat bahan konduktor, penggunaan tembaga sebagai konduktor, dan

kelebihan tembaga sebagai bahan konduktor.

1.6 Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah dengan

metode kajian pustaka yaitu metode penulisan dengan mengkaji kembali pustaka –

pustaka yang telah ada yang memiliki kaitan dengan materi atau masalah yang

dibahas dalam makalh ini.

3

Page 7: Konduktor Baik_Revisi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konduktor yang Baik

Penghantar dalam teknik elektronika adalah zat yang dapat menghantarkan arus

listrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka

disebut konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang

kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium,

zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besaetapi karenar. Emas

merupaan konduktor yang baik, namun karena sangat mahal harganya, maka secara

ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan. Bahan konduktor

mempunyai daya hantar listrik/kondultivitas ( Electrical Conductivity ) yang besar

dan tahanan listrik/resistansi ( Electrical resistance ) yang kecil. Bahan-bahan yang

dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut.

a. Konduktifitasnya cukup baik.

b. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.

c. Koefisien muai panjangnya kecil.

d. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar

Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:

a. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.

b. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium

yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang

gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.

c. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan

dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).

2.2 Sejarah Tembaga Sebagai Konduktor

Tembaga, logam merah-oranye yang telah digunakan dalam peradaban sejak

8000 SM, adalah salah satu logam terpenting bagi industri modern.Tembaga

diperlukan karena kemampuannya menghantar panas dan listrik; tembaga adalah

unsur yang membantu membentuk dunia sebagaimana adanya sekarang, serta fokus

4

Page 8: Konduktor Baik_Revisi

investasi Vale. Dengan sifat bisa dibentuk, tahan karat dan suhu tinggi, bisa didaur

ulang, dan penghantaran listrik serta panas terbaik di antara semua logam komersial,

tembaga sangat dihargai karena penggunaannya dalam penghantaran dan

pembangkitan listrik, juga semua peralatan listrik, termasuk telepon genggam dan

televisi.

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.

Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini

memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan

permukaan berwarna jingga kemerahan.

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambing

Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa latin yaitu Cuprum.

Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini

memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan

permukaan berwarna jingga kemerahan.

Tembaga yang dikatakan murni sifatnya, yaitu lunak, liat, dan dapat

diregangkan atau mulur. Selain itu juga kemampuannya sebagai penghantar panas

dan penghantar listriknya tinggi, juga tahan korosi. Pada udara terbuka, tembaga

membentuk lapisan pelindung berwarna hijau dari Cu karbonat yang dikenal dengan

nama Platina. Tembaga bila berhubungan langsung dengan asam cuka, akan menjadi

terusi yang beracun.

Sebagai bahan setengah jadi, bahwa tembaga dapat dicor dalam suhu antara 800

-900 0 C untuk dibuat blok atau plat yang nanti nyadi lanjutkan proses rol atau

ditekan untuk dibuat batangan, profil atau pipa, dan lain sebagainya. Dan untuk

pengerjaan selanjutnya seperti proses dingin untuk di buat atau dijadikan lembaran-

lembaran tipis (foil) sampai ketebalan 0,01 mm dan dibuat kawat sampai diameter

0,02 mm, akan tetapi dengan cara tersebut, tembaga akan menja di keras dan rapuh.

Karena sifat mampu bentuknya baik sekali, tembaga dibuat bermacam-macam

kebutuhan barang-barang tempa maupun tekan (forming). Melalui proses pelunakan

ulang (soft anealing) pada temperatur antara 300 - 700 °C akan didapatkan sifat

5

Page 9: Konduktor Baik_Revisi

seperti semula dan harga/nilai keregangannya kembali meningkat. Dan proses

terakhir pada quenching tidak akan kembali keras, melainkan menjadi bahan mampu

tempa.

Tembaga pada umumnya digunakan sebagai bahan kebutuhan perlistrikan,

kawat tambahan solder, pipa-pipa pemanas atau pendingin, penutup atap, dan

khususnya digunakan sebagai bahan paduan maupun logam paduan.

6

Page 10: Konduktor Baik_Revisi

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Landasan Teori

Seperti yang diketahui golongan konduktor yang baik adalah bahan-bahan

logam, elektrolit, dan gas yang terionisasi. Pembawa muatan logam adalah sebagai

electron bebas, sedangkan pada elektrolit dan gas berupa ion-ion positif dan negative

Tembaga adalah unsur kimia yang diberi lambang Cu (Latin: Cuprum).

Logam ini merupakan penghantar listrik dan panas yang baik. Penggunaan tembaga

dapat dilacak sampai 10,000 tahun yang lalu. Sebelum tembaga, diperkirakan hanya

besi dan emas, logam yang terlebih dahulu digunakan manusia.

Tembaga yang dikatakan murni sifatnya, yaitu lunak, liat, dan dapat

diregangkan atau mulur. Selain itu juga kemampuannya sebagai penghantar panas

dan penghantar listriknya tinggi, juga tahan korosi. Pada udara terbuka, tembaga

membentuk lapisan pelindung berwarna hijau dari Cu karbonat yang dikenal dengan

nama Platina. Tembaga bila berhubungan langsung dengan asam cuka, akan menjadi

terusi yang beracun.

Sebagai bahan setengah jadi, bahwa tembaga dapat dicor dalam suhu antara

800 -900 0 C untuk dibuat blok atau plat yang nanti nyadi lanjutkan proses rol atau

ditekan untuk dibuat batangan, profil atau pipa, dan lain sebagainya. Dan untuk

pengerjaan selanjutnya seperti proses dingin untuk di buat atau dijadikan lembaran-

lembaran tipis (foil) sampai ketebalan 0,01 mm dan dibuat kawat sampai diameter

0,02 mm, akan tetapi dengan cara tersebut, tembaga akan menja di keras dan rapuh.

Karena sifat mampu bentuknya baik sekali, tembaga dibuat bermacam-macam

kebutuhan barang-barang tempa maupun tekan (forming). Melalui proses pelunakan

ulang (soft anealing) pada temperatur antara 300 - 700 °C akan didapatkan sifat

seperti semula dan harga atau nilai keregangannya kembali meningkat. Dan proses

terakhir pada quenching tidak akan kembali keras, melainkan menjadi bahan mampu

tempa.

7

Page 11: Konduktor Baik_Revisi

Tembaga pada umumnya digunakan sebagai bahan kebutuhan perlistrikan,

kawat tambahan solder, pipa-pipa pemanas atau pendingin, penutup atap, dan

khususnya digunakan sebagai bahan paduan maupun logam paduan.

Adapun sifat sifat fisika tembaga sebagai berikut :

1. Logam berwarna kemerah-merahan dan berkilauan

2. Dapat ditempa, dibengkokan dan merupakan penghantar panas dan listrik

3. Titik leleh : 1.083ºC, titik didih : 2.301ºC

4. Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3

Dan juga tembaga memiliki sifat kimia sebagai berikut :

1. Dalam udara kering sukar teroksidasi, akan tetapi jika dipanaskan akan membentuk

oksida tembaga (CuO)

2.Dalam udara lembab akan diubah menjadi senyawa karbonat atau karat basa,

menurut reaksi : 2Cu + O2 + CO2 + H2O → (CuOH)2 CO3

3.Tidak dapat bereaksi dengan larutan HCl encer maupun H2SO4encer

4.Dapat bereaksi dengan H2SO4 pekat maupun HNO3 encer dan pekat

Cu + H2SO4 → CuSO4 +2H2O + SO2 Cu + 4HNO3 pekat → Cu(NO3)2 + 2H2O

+ 2NO2 3Cu + 8HNO3 encer → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO

5.Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi

dengan Nikel atau Khrom.

Tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi yaitu 57 Ohm.mm2/m

pada suhu 20ºC Koefisien suhu α tembaga 0,004/ºC. Karakteristik resistivitas

tembaga terhadap suhu adalah tidak linier seperti ditunjukan pada gambar berikut.

ρ(Ωmm2)M ( Gambar 2.1 )

8

Page 12: Konduktor Baik_Revisi

Cara memperkecil penampang batang tembaga menjadi kawat dengan

menggunakan penarik tembaga seperti gambar

(Gambar 2.2)

Untuk memperkecil penampang batang tembaga digunakan batu tarik (die)

yang besarnya beragam, makin ke ujung makin kecil penampang rautannya. Makin

kecil penampang kawat diperlukan, makin banyak tahapan batu tarik yang digunakan.

Bahan batu tarik untuk pembuatan kawat yang cukup besar diameternya adalah

wolframkarbida, sedangkan untuk pembuatan kawat yang diameternya kecil adalah

intan. Selama penarikan akan terjadi penambahan panjang. Untuk itu roda tarik yang

dipasang di belakang batu tarik putarannya atau diameternya dibuat lebih besar.

Sesudah diadakan penarikan terhadap batang tembaga menjadi kawat, tembaga akan

lebih lenting. Keadaan ini kurang baik digunakan sebagai kawat berisolasi atau kabel.

Agar tembaga menjadi lunak kembali perlu diadakan pemanasan. Namun harus

diusahakan selama proses penarikan tidak terjadi oksidasi. Setelah proses pemanasan

selesai, maka proses pembuatan kawat berisolasi atau kabel dimulai. Untuk

penghantar yang penampangnya lebih kecil dari 16 mm2 digunakan penghantar pejal,

9

Page 13: Konduktor Baik_Revisi

sedangkan untuk penghantar yang penampangnya lebih dari 16 mm2 digunakan

penghantar serabut yang dipilin.

Pemberian isolasi pada kawat berisolasi seperti ditunjukkan pada gambar

(Gambar 2.3)

Kawat dari gulungan A ditarik melalui alat ekstrusi B. Selanjutnya pvc yang

keluar dari C didinginkan pada bak pendingin D. Keluar dari D kawat yang sudah

terisolasi diuji dengan pengujian cetusan (spark testing) E, ditarik dengan penarik F

dan selanjutnya digulung dengan penggulung G.

Kelebihan dari penggunaan tembaga sebagai bahan listrik antara lain :

1. Tahanan jenis listrik (Arus listrik yang mengalir dalam penghantar selalui

mengalami tahanan dari penghantar itu sendiri)

2. Koefisien suhu tahanan (Suatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila

terjadi perubahan suhu,memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu dingin,

tentunya akan mempengaruhi besar nilai tahanannya)

3. Timbulnya daya elektro-motoris termo (Sifat ini penting terhadap dua titik

kontak yang terbuat dari dua bahan yang berlainan, karena pada rangkaian

arus akan terbangkit daya elektro motoris – termo tersendiri bila

ada perbedaan suhu. Karena elektromotoris ini dapat tinggi,sehingga dapat

menyimpangkan daya pengukuran arus atau tegangan listrik yang

sangat kecil. Besarnya perbedaan tegangan yang terbangkit tergantung

10

Page 14: Konduktor Baik_Revisi

dari sifat-sifat kedua bahandan sebanding dengan perbedaan

suhunya. Daya elektro-motoris yang terbangkit oleh perbedaan suhu

dinamakan : daya elektro motoristermo)

4. Daya hantar panas (Daya hantar panas ini menunjukkan jumlah panas yang

melalui lapisan bahantiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat.

Pada umumnya logammempunyaidaya hantar panas yang tinggi sedangkan

pada bahan-bahan bukan logam  rendah)

11

Page 15: Konduktor Baik_Revisi

BAB III

PENUTUP

2.1 KesimpulanBahan Penghantar (konduktor) adalah bahan yang menghantarkan listrik

dengan mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity)

yang besar dan tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Bahan penghantar listrik

berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Pada umumnya logam bersifat konduktif

seperti tembaga

Tembaga adalah unsur kimia yang diberi lambing Cu (Cuprum). Logam ini

merupakan penghantar listrik dan panas yang baik. Tembaga yang dikatakan murni

sifatnya, yaitu lunak, liat, dan dapat diregangkan atau mulur. Selain itu juga

kemampuannya sebagai penghantar panas dan penghantar listriknya tinggi, juga tahan

korosi

Tembaga pada umumnya digunakan sebagai bahan kebutuhan perlistrikan,

kawat tambahan solder, pipa-pipa pemanas atau pendingin, penutup atap, dan

khususnya digunakan sebagai bahan paduan maupun logam paduan.

Tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi yaitu 57 Ohm.mm2/m

pada suhu 20ºC Koefisien suhu α tembaga 0,004/ºC. Tembaga memiliki beberapa

kelebihan antara lain : Tahanan jenis listrik, koefisien suhu tahanan, timbulnya daya

elektro-motoris termo, dan daya hantar panas.

2.2 Kritik dan Saran

Dari logam yang digunakan sebagai bahan pengantar, Emas merupakan bahan

yang terbaik, tetapi karena harga yang tinggi dapat diganti dengan tembaga yang juga

memiliki daya tahanan yg rendah.

Demikian makalah yang saya buat, semoga bermanfaat bagi pembaca.

Apabila ada kritik dan saran yang ingin disampaikan, silahkan sampaikan kepada

saya. Apabila terdapat kesalahan mohon dapat memaafkan dan memakluminya.

12

Page 16: Konduktor Baik_Revisi

DAFTAR PUSTAKA

http://www.academia.edu/5727777/bahan-bahan_listrik_Bahan_Penghantar

http://www.miung.com/2013/11/pengertian-konduktor-isolator-dan.html

http://www.vale.com/indonesia/BH/business/mining/copper/Pages/default.aspx

http://www.pengertianahli.com/2014/06/pengertian-konduktor-isolator.html

13