ABSTRAK

Pada praktikum konstanta dielektrik berbagai bahan kali ini praktikan akan

menentukan hubungan antara muatan Q dengan tegangan U yang diukur dengan

menggunakan pelat kapasitor dan menentukan konstanta listrik (€o) yang

ditentukan dari hubungan yang diukur pada point I,serta menentukan nilai Q

dengan praktikum kebergantungan muatan induksi pada tegangan.Teori yang

mendasari praktikum konstanta dielektrik berbagai bahan ini adalah teori

konstanta listrik atau tetapan listrik,kapasitansi dari pelat kapasitor,konstanta

dielektrik,polarisasi dielektrik dan persamaan Maxwell.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Bahan dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang

sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada.Ketika bahan ini berada dalam medan

listrik,muatan listrik yang terkandung didalamnya tidak mengalami pergerakan

sehingga tidak akan timbul arus seperti bahan konduktor ataupun

semikonduktor,tetapi hanya sedikit bergeser dari posisi setimbangnya yang akan

mengakibatkan terciptanya pengutuban dielektrik. Pengutuban tersebut

meneyebabkan muatan positif bergerak menuju kutub negatif. Hal ini

menimbulkan medan listrik internal yang menyebabkan jumlah medan listrik yang

melingkupi bahan dielektrik menurun. Oleh karena itu praktikan akan menentukan

konstanta dielektrik serta hubungannya dengan besaran lain yang berpengaruh

seperti muatan dan potensial.

1.2 IDENTIFIKASI MASALAH

Apa hubungan tetapan Maxwell dengan praktikum konstanta dielektrik

berbagai bahan ?

Bagaimana menentukan hubungan antara muatan dan tegangan melalui

pelat kapasitor ?

Bagaimana cara menenentukan konstanta listrik dari hubungan yang

diukur pada point satu ?

1.3 TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan hubungan antara muatan dan tegangan melalui pelat kapasitor.

2. Menentukan konstanta dielektrik berbagai bahan.

3. Menentukan hubungan muatan dan potensial menggunakan pelat dengan bahan

dielektrik diantara kedua pelat.

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Kapasitor

Kapasitor banyak digunakan dalam sirkit elektronik dan mengerjakan

berbagai fungsi. Pada dasarnya kapasitor merupakan alat penyimpan muatan

listrik yang dibentuk dari dua permukaan (piringan) yang berhubungan, tetapi

dipisahkan oleh suatu penyekat. Bila elektron terpisah dari suatu plat ke plat yang

lain, akan terdapat muatan diantara mereka pada medium penyekat tadi. Muatan

ini disebabkan oleh muatan positif pada plat yang kehilangan elektron dan muatan

negatif pada plat yang memperoleh elektron.

Dari keterangan diatas ditarik kesimpulan bahwa kapasitor dapat dibentuk

dimanapun asalkan kondisi diatas terpenuhi. Dengan kata lain, kapasitor dapat

dibuat berdasarkan cara ini dan kapasitor “yang tidak diharapkan” juga dapat

ditemukan di tempat-tempat tertentu, seperti pada dua jalur kabel terpisah yang

bekerjasama atau pertemuan alat semikonduktor. [1]

Gambar Simbol Kapasitor ..... (1)

2.2Kapasitansi

Muatan (bersimbol Q) diukur dengan satuan coulomb dan kapasitor

memperoleh muatan listrik akan mempunyai tegangan antar terminal sebesar V

volt.

Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi

(bersimbol C). Kapasitansi ini diukur berdasarkan besar muatan yang dapat

disimpan pada suatu kenaikan tegangan. Kapasitansi diukur dalam satuan farad

(bersimbol F)

    .... (2)

C = Kapasitansi

Q = Muatan

V = Tegangan

Sebuah kapasitor mempunyai kapasitansi 1F kalau muatan sebesar 1C

membuat tegangannya naik sebesar 1V. Namun, farad ternyata terlampau besar,

sehingga digunakan microfarad dan satuan yang lebih kecil lainnya. [2]

2.3 Konstanta Dielektrik

Konstanta dielektrik  adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika.

Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatu bahan  bila

diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi

listrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif

terhadap vakum (ruang hampa).Konstanta dielektrik dilambangkan dengan  εr atau

kadang-kadang  , K, atau Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan

didefinisikan sebagai :

.... (3)

Dimana εs  merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut,

dan ε0 adalah permitivitas vakum . Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan

Maxwell dengan menghubungkan intensitas medan listrik dengan kerapatan fluks

listrik Di vakum (ruang hampa), permitivitas ε sama dengan ε0, jadi konstanta

dielektriknya adalah 1.

Permitivitas relatif dari sebuah medium berhubungan dengan kerentatan

listriknya,   melalui persamaan :

..... (4)

2.4 Polarisasi dalam Bahan Dielektrik

Polarisasi dalam Bahan Dielektrik atau yang bisa disebut Dielektrisitas

adalah karakter tingkatan suatu bahan dielektrik apabila terpolarisasi oleh medan

listrik. Apabila suatu bahan dielektrik dipengaruhi medan listrik, maka muatan

negatif dalam bahan dielektrik akan ditarik ke arah yang berlawanan dengan arah

medan listrik, sedangkan muatan positif ditarik ke arah yang searah dengan arah

medan listrik, sehingga muatan positif dan negatif terpisah atau disebut juga

dengan peristiwa terpolarisasi.

Dielektrisitas suatu bahan akan meningkat jika jarak antar atom semakin

kecil dan volume Kristal menjadi lebih kecil sehingga ikatannya akan semakin

kuat dan elektron semakin tidak mudah terlepas dari inti. Sifat dielektris terdapat

pada bahan non sentrosimetri yaitu bahan yang memiliki momen simetrinya > 0.

Permitivitas relatif suatu dielektrik atau disebut juga konstanta dielektrik K

didefinisikan sebagai ukuran dari kemampuan material untuk menyimpan muatan.

Sumber Polarisasi dapat berasal dari polarisasi elektronik, polarisasi ionik,

orientasi dan muatan ruang (space charge), yang akan dijelaskan sebagai berikut.

A.     Polarisasi Elektronik

Polarisasi elektronik terjadi pada semua jenis dielektrik. Polarisasi ini

terjadi karena pergeseran awan elektron pada atom atau molekul karena adanya

medan listrik. Pusat muatan listrik positif dan negatif yang semula berhimpit

menjadi terpisah sehingga terbentuk dipol. Pemisahan titik pusat muatan ini

berlangsung sampai terjadi keseimbangan dengan medan listrik yang

menyebabkannya. Dipol yang terbentuk merupakan dipol tidak permanen artinya

dipol terbentuk selama ada pengaruh medan listrik saja. 

B.  Polarisasi Ionik

  Polarisasi Ionik hanya teramati pada material dengan ikatan ion. Polarisasi

terjadi karena pergeseran ion-ion yang berlawanan tanda karena pengaruh medan

listrik.

Dipol yang terbentuk dalam polarisasi ionik merupakan dipol tidak

permanen. Polarisasi ionik terjadi lebih lambat dari polarisasi elektronik. Apabila

diberikan medan searah, diperlukan waktu lebih lama untuk mencapai keadaan

seimbang. Demikian pula jika medan dihilangkan posisi ion akan kembali pada

posisi semula dalam waktu lebih lama dari polarisasi elektronik.

C.  Polarisasi Orientasi

Polarisasi ini terjadi pada material yang memiliki molekul asimetris yang

membentuk momen dipole permanen. Dipole-dipole permanen ini akan cenderung

mengarahkan diri sejajar dengan medan listrik; namun tidak semua dipole akan

sejajar dengan arah medan. 

D.         Polarisasi Muatan ruang

Polarisasi muatan ruang  terjadi karena pemisahan muatan-muatan ruang,

yang merupakan muatan-muatan bebas dalam ruang dielektrik. Dengan proses ini

terjadi pengumpulan muatan sejenis di dua sisi dielektrik. Polarisasi ini

berlangsung lebih lambat lagi dan pada waktu medan listrik dihilangkan muatan

ruang dapat menempati posisi yang baru, tidak seluruhnya kembali pada posisi

awal. [3]

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 ALAT dan BAHAN PERCOBAAN

1. Pelat Kapasitor d = 260 nm

Sebagai objek yang diamati

2. Pelat plastik , 283 x 283 m

Sebagai objek yang diamati

3. Pelat f current konduktor

Sebagai objek yang diamati

4. Resistor 10 ohm

Penghambat rangkaian

5. Universal Measuring Ampiflier

Untuk mengukur penguatan

6. Power Supply 0-10 KV

Sebagai sumber tegangan

7. Voltmeter 0,3-300 VDC , 10-300 VAC

Sebagai alat ukur tegangan

8. Kabel koneksi hijau-kuning 100 mm

Sebagai penghubung rangkaian

9. Kabel koneksi merah 500 mm

Sebagai penghubung rangkaian

10. Kabel koneksi biru 500 nm

Sebagai penghubung rangkaian

11. Kabel Screened , BNC , 750 mm

Sebagai penghubung rangkaian

12. Adapter BNC 50 , 4mm

Sebagai sumber daya

3.2 Prosedur PercobaanA.Menentukan Konstanta Listrik €o

1.Menentukan luas penampang kapasitor (A) yang diketahui d = 260nm

2.Mengatur tegangan Uc pada 1,5KV

3.Mengatur jarak pelat kapasitor sekecil mungkin (1mm) dan mengukur tegangan

V dan Q

4.Memvariasikan jarak d (d=1,5 ;2,0 ;3,0 ;dan 3,5mm) dan melakukan

pengukuran seperti point kedua.

5.Dengan menggunakan data yang diperoleh untuk menghitung €o

B.Kebergantungan Muatan Induksi pada Tegangan

1.Mengukur jarak antar pelat d = 2mm

2.Mengukur tegangan V (volt) dengan pemberian Uc sebesar

0,5 ;1,0 ;1,5 ;2,0 ;2,5;3,0 ;3,5 KV

3.Menentukan nilai Q

4.Dengan menggunakan data yang diperoleh untuk menghitung €o

BAB IV

PEMBAHASAN4.1 DATA PERCOBAAN

Uc = 1500 V

d(m) Uc(V) Utotal0,001 1500 0,0380,0015 1500 0,0240,002 1500 0,0220,0025 1500 0,020,003 1500 0,020,0035 1500 0,02

Uc = 2000 V

d(m) Uc(V)Utotal

0,001 2000 0,020,0015 2000 0,02

0,002 20000,018

0,0025 20000,018

0,003 20000,018

0,0035 20000,018

Uc = 2500 V

d(m) Uc(V)Utotal

0,001 25000,018

0,0015 25000,018

0,002 25000,018

0,0025 25000,018

0,003 25000,018

0,0035 25000,018

Uc = 3000 V

d(m) Uc(V)Utotal

0,001 30000,018

0,0015 30000,018

0,002 30000,018

0,0025 30000,018

0,003 30000,018

0,0035 30000,018

B. Kebergantungan Muatan Induksi Induksi pada tegangan

d = 2mm

d(m) Uc(V)Utotal

0,002 500 0,020,002 1000 0,02

0,002 15000,022

0,002 20000,022

0,002 25000,024

0,002 30000,026

0,002 35000,026

d= 7mm

d(m) Uc(V)Utotal

0,007 500 0,020,007 1000 0,020,007 1500 0,020,007 2000 0,020,007 2500 0,020,007 3000 0,020,007 3500 0,02

d = 12mm

d(m) Uc(V)Utotal

0,012 5000,018

0,012 1000 0,020,012 1500 0,020,012 2000 0,020,012 2500 0,020,012 3000 0,020,012 3500 0,02

d = 17 mm

d(m) Uc(V)Utotal

0,017 5000,018

0,017 1000 0,020,017 1500 0,020,017 2000 0,020,017 2500 0,020,017 3000 0,020,017 3500 0,02

4.2 PENGOLAHAN DATA PERCOBAAN

A.Menentukan Konstanta Listrik

C=220 nF = 0.22 .10−6 F

;ε 0=Q. d

A .Uc

Q=U × C

Uc = 1500 V

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,001 1500 0,038 8,36E-091,04979E-

13

0,0015 1500 0,024 5,28E-099,94538E-

14

0,002 1500 0,022 4,84E-091,21555E-

130,0025 1500 0,02 4,4E-09 1,3813E-13

0,003 1500 0,02 4,4E-091,65756E-

130,0035 1500 0,02 4,4E-09 1,93382E-

13

Uc = 2000 V

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,001 2000 0,02 4,4E-094,14391E-

14

0,0015 2000 0,02 4,4E-096,21586E-

14

0,002 2000 0,018 3,96E-097,45903E-

14

0,0025 2000 0,018 3,96E-099,32379E-

14

0,003 2000 0,018 3,96E-091,11885E-

13

0,0035 2000 0,018 3,96E-091,30533E-

13

Uc = 2500 V

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,001 2500 0,018 3,96E-092,98361E-

14

0,0015 2500 0,018 3,96E-094,47542E-

14

0,002 2500 0,018 3,96E-095,96723E-

14

0,0025 2500 0,018 3,96E-097,45903E-

14

0,003 2500 0,018 3,96E-098,95084E-

14

0,0035 2500 0,018 3,96E-091,04426E-

13

Uc = 3000 V

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,001 3000 0,018 3,96E-092,48634E-

14

0,002 3000 0,018 3,96E-093,72952E-

14

0,002 3000 0,018 3,96E-094,97269E-

14

0,003 3000 0,018 3,96E-096,21586E-

14

0,003 3000 0,018 3,96E-097,45903E-

140,0035 3000 0,018 3,96E-09 8,7022E-14

B. Kebergantungan Muatan Induksi Pada Tegangan

d = 2 mm

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,002 500 0,02 4,4E-093,31513E-

13

0,002 1000 0,02 4,4E-091,65756E-

13

0,002 1500 0,022 4,84E-091,21555E-

13

0,002 2000 0,022 4,84E-099,11659E-

140,002 2500 0,024 5,28E-09 7,9563E-14

0,002 3000 0,026 5,72E-097,18277E-

14

0,002 3500 0,026 5,72E-096,15666E-

14

d = 7 mm

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,007 500 0,02 4,4E-091,16029E-

12

0,007 1000 0,02 4,4E-095,80147E-

13

0,007 1500 0,02 4,4E-093,86765E-

13

0,007 2000 0,02 4,4E-092,90073E-

13

0,007 2500 0,02 4,4E-092,32059E-

13

0,007 3000 0,02 4,4E-091,93382E-

13

0,007 3500 0,02 4,4E-091,65756E-

13

d = 12 mm

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,012 500 0,018 3,96E-091,79017E-

12

0,012 1000 0,02 4,4E-099,94538E-

13

0,012 1500 0,02 4,4E-096,63025E-

13

0,012 2000 0,02 4,4E-094,97269E-

13

0,012 2500 0,02 4,4E-093,97815E-

13

0,012 3000 0,02 4,4E-093,31513E-

13

0,012 3500 0,02 4,4E-092,84154E-

13

d = 17 mm

d(m) Uc(V)Utotal Q(coulomb) εo

0,017 500 0,018 3,96E-092,53607E-

12

0,017 1000 0,02 4,4E-091,40893E-

12

0,017 1500 0,02 4,4E-099,39285E-

13

0,017 2000 0,02 4,4E-097,04464E-

13

0,017 2500 0,02 4,4E-095,63571E-

13

0,017 3000 0,02 4,4E-094,69643E-

13

0,017 3500 0,02 4,4E-094,02551E-

13

GRAFIK

0.000 0.001 0.002 0.003 0.0040

0.0000000010.0000000020.0000000030.0000000040.0000000050.0000000060.0000000070.0000000080.000000009

f(x) = − 1.30742857142857E-06 x + 8.22171428571429E-09R² = 0.623041474654378

Grafik Hubungan Q terhadap d

Q(coulomb)Linear (Q(coulomb))

d(m)

Q (C

oulo

mb)

0 1000 2000 3000 40000

0.000000001

0.000000002

0.000000003

0.000000004

0.000000005

0.000000006

0.000000007

f(x) = 5.02857142857143E-13 x + 4.02285714285714E-09R² = 0.941176470588235

Grafik Hubungan Q terhadap Uc

Series2Linear (Series2)

Uc (V)

Q (

Coul

omb

)

4.3 ANALISA PERCOBAAN

Pada parktikum kali ini praktikan akan menentukan konstanta listrik €o

dan melakukan praktikum kebergantungan Muatan Induksi pada

Tegangan.Didalam praktikum ini praktikan akan menentukan nilai konstanta

listrik €o dan juga menentukan nilai muatan Q.Untuk menentukan dan

mendapatkan €o digunakan rumus ε 0=Q. d

A .Uc dan untuk menentukan dan

mendapatkan nilai muatan Q digunakan rumus Q = Uc x C.

Untuk hasil grafik nilai muatan Q terhadap jarak d yang didapatkan

praktikan,grafik tersebut berbanding lurus dengan benar secara teori.Jika nilai Q

kecil dan nilai d besar maka nilai Q akan semakin kecil,karena nilai Q berbanding

terbalik dengan d.Maka hasil yang didapatkan Q akan semakin kecil dan grafik

yang didapatkan praktikan terbukti benar secara teori.

Dan untuk hasil grafik nilai muatan Q terhadap Uc didapatkan hasil grafik

yang naik dengan konstan.Hasil grafik yang didapatkan praktikan terbukti benar

secara teori karena teori nya adalah Q = Uc x C.Jika Uc mempunyai nilai yang

besar maka nilai muatan Q akan mempunyai hasil yang besar juga.

BAB V

SIMPULANV.1 SIMPULAN

1. Untuk menentukan konstanta listrik digunakan rumus :

ε 0=Q.dA .Uc

2.Untuk menentukan muatan Q digunakan rumus :

Q = Uc x C

3.Untuk nilai Uc dan d sudah ditentukan oleh modul praktikum Eksperimen I B.

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://elektrojiwaku.blogspot.com/2011/03/teori-kapasitor.html

[2] http://id.wikipedia.org/wiki/Konstanta dielektrik

[3] http://deastrea.blogspot.com/2011/12/teori-dielektrisitas.html