TUGAS TERSTRUKTUR

MATA KULIAH FISIKA INSTRUMENTASI

MENGUKUR PERMITIVITAS DIELEKTRIK BAHAN

DENGAN MENGGUNAKAN METODE LISSAJOUS

Disusun Oleh :

Rosiana Dwi Saputri

H1E008014

KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK

JURUSAN MIPA

PROGRAM STUDI FISIKA

PURWOKERTO

2010

Mengukur Permitivitas Dielektrik Bahan

dengan Menggunakan Metode Lissajous

A. Permitivitas Dielektrik Bahan

Sifat dielektrik merupakan sifat yang dimiliki oleh setiap bahan. Secara umum,dielektrik dikaitkan dengan bahan isolator yang digunakan untuk mengisi ruang antara duakeeping kapasitor. Jika kedua keping tersebut diberikan beda potensial, maka ruang diantara kedua keping akan muncul medan listrik dan pada bahan akan terbentuk dipolelistrik.

Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstantadalam ilmu fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatubahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energilistrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadapvakum (ruang hampa).

Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau kadang-kadang , K,atau Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan didefinisikan sebagai

dimana εs merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut, dan ε0 adalah permitivitasvakum/. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell dengan menghubungkanintensitas medan listrik E dengan kerapatan fluks listrik D. Di vakum (ruang hampa),permitivitas ε sama dengan ε0, jadi konstanta dielektriknya adalah 1.

Permitivitas relatif dari sebuah medium berhubungan dengan susceptibility (kerentanan)listriknya, melalui persamaan

Mengukur Permitivitas Dielektrik Bahan

dengan Menggunakan Metode Lissajous

A. Permitivitas Dielektrik Bahan

Sifat dielektrik merupakan sifat yang dimiliki oleh setiap bahan. Secara umum,dielektrik dikaitkan dengan bahan isolator yang digunakan untuk mengisi ruang antara duakeeping kapasitor. Jika kedua keping tersebut diberikan beda potensial, maka ruang diantara kedua keping akan muncul medan listrik dan pada bahan akan terbentuk dipolelistrik.

Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstantadalam ilmu fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatubahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energilistrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadapvakum (ruang hampa).

Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau kadang-kadang , K,atau Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan didefinisikan sebagai

dimana εs merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut, dan ε0 adalah permitivitasvakum/. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell dengan menghubungkanintensitas medan listrik E dengan kerapatan fluks listrik D. Di vakum (ruang hampa),permitivitas ε sama dengan ε0, jadi konstanta dielektriknya adalah 1.

Permitivitas relatif dari sebuah medium berhubungan dengan susceptibility (kerentanan)listriknya, melalui persamaan

Mengukur Permitivitas Dielektrik Bahan

dengan Menggunakan Metode Lissajous

A. Permitivitas Dielektrik Bahan

Sifat dielektrik merupakan sifat yang dimiliki oleh setiap bahan. Secara umum,dielektrik dikaitkan dengan bahan isolator yang digunakan untuk mengisi ruang antara duakeeping kapasitor. Jika kedua keping tersebut diberikan beda potensial, maka ruang diantara kedua keping akan muncul medan listrik dan pada bahan akan terbentuk dipolelistrik.

Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstantadalam ilmu fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatubahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energilistrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadapvakum (ruang hampa).

Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau kadang-kadang , K,atau Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan didefinisikan sebagai

dimana εs merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut, dan ε0 adalah permitivitasvakum/. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell dengan menghubungkanintensitas medan listrik E dengan kerapatan fluks listrik D. Di vakum (ruang hampa),permitivitas ε sama dengan ε0, jadi konstanta dielektriknya adalah 1.

Permitivitas relatif dari sebuah medium berhubungan dengan susceptibility (kerentanan)listriknya, melalui persamaan

B. Metode Lissajous

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk megukur nilai permitivitasdielektrik suatu bahan, yaitu Tegangan Langkah, Metode Lissajous, Metode RonggaResonansi dan Jembatan Schering. Salah satu metode yang sering dilakukan adalah metodeLissajous. Metode ini dapat dilakukan dengan menggunakan langkah – langkah sebagaiberikut :

a. Sampel yang akan di uji diletakkan pada keping plat sejajar yang terbuat daritembaga sehingga membentuk suatu kapasitor dengan sampel sebagai bahandielektriknya.

b. Tegangan bolak – balik dengan nilai frekuensi yang dapat divariasikan dipasangpada kedua electrode dari keping plat tembaga seperti pada gambar dibawah ini

c. Sudut rugi tangent diperoleh dari kurva lissajous yang ditampilkan pada CRO

'tan

"

C

R

I

I

d. Hubungan antara Vx dengan nilai VT dapat dinyatakan sebagai berikut :)sin( tVTVx (1)

Vy = VR sin (ωt + φ) (2)

e. Sinyal Vx dan sinyal Vy pada frekuensi resonansi akan membentuk kurvaLissajous sebagaimana tampak pada gambar di bawah ini :

VR

\VT

VVθ

Gambar Lissajous dengan VT terhubung ke X dan VR ke Y

f. Terlihat bahwa pada saat Vy = 0, maka Vx = Vθ. Demikian juga pada saat Vy = 0maka (ωt + φ) = п atau ωt = п – φ, sehingga persamaan satu 1 dan 2 dapatdituliskembali sebagai ungkapan

Vx = VT sin (п – φ) = VT sin φ

g. Jika generator isyarat mensuplai sinyal dengan frekuensi tertentu, maka nilai ε’ danε” dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

T

RR VfA

dV

VA

dIIVC

0

0

00 2

"'

Besaran ε’ merupakan komponen real atau permitivitas dielektrik, sedangkan besaran ε”merupakan komponen imaginer atau rugi dielektrik dari bahan uji yang akan dicari.