BAHAN PENGHANTAR LISTRIK
-
Upload
panji-areksa -
Category
Documents
-
view
326 -
download
13
Transcript of BAHAN PENGHANTAR LISTRIK
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