struktur atom

1. STRUKTUR ATOM
Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan
elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya.Inti atom mengandung campuran proton
yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang
tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya
elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya
membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama
bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda
bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah
proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur
kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.
Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun
sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat
dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan
ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat
tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia.
Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur
dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak
dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan
kemudian berhasil memodelkan atom.
Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil
dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan
khusus seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat

2. pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling
tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhan
radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan
neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi,
ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan
menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras.
Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan memengaruhi sifat-sifat
magnetis atom tersebut.
1. Partikel Dasar adalah partikel-partikel pembentuk atom yang terdiri dari elektron, proton
dan neutron.
a. Proton : partikel pembentuk atom yang mempunyai massa sama dengan satu sma
(amu) dan bermuatan +1.
b. Neutron : partikel pembentuk atom yang bermassa satu sma (amu) dan netral.
c. Elektron : partikel pembentuk atom yang tidak mempunyai massa dan bermuatan -1.
2. Nukleus adalah Inti atom yang bermuatan positif, terdiri dari proton dan neutron.
3. Notasi Unsur ( Nomor Atom dan Massa Atom )
Henry Gwyn-Jeffreys mengusulkan istilah nomor atom (Z) untuk menyebutkan jumlah
proton. Massa atom ataau nomor massa (A) untuk menyebutkan jumlah nucleon ( jumlah
proton + neutron ) dalam inti atom. Cara penulisan nomor atom (Z) dan massa atom (A)
→ X = tanda atom (unsur)
A = nomor atom
Z = massa atom
Nomor atom (Z) = jumlah electron (e) = jumlah proton (p)

3. Massa atom (A) = jumlah proton + neutron
Jumlah neutron = A - Z
Pada atom netral, berlaku: jumlah elektron = jumlah proton.
4. Atom Tak Netral
Atom Tak Netral adalah atom yang bermuatan listrik karena kelebihan atau
kekurangan elektron bila dibandingkan dengan atom netralnya.
a. Atom bermuatan positif bila kekurangan elektron, disebut kation.
b. Atom bermuatan negatif bila kelebihan elektron, disebut anion.
Contoh:
 Cl- : anion dengan kelebihan 1 elektron
 O2 : anion dengan kelebihan 2 elektron
 Na+ : kation dengan kekurangan 1 elektron
 Mg2- : kation dengan kekurangan 2 elektron
5. Isotop
Atom-atom dari unsur yang sama dapat memiliki massa yang berbeda, ini disebut
isotop. Jadi, isotop adalah unsure-unsur sejenis yang memiliki jumlah proton sama tetapi
jumlah neutron berbeda. Atau isotop adalah unsur-unsur sejenis yang memiliki nomor atom
sama tetapi massa atom berbeda, Contoh: Isotop oksigen
6. Isobar
Isobar adalah unsur yang bilangan massanya sama, tetapi berbeda nomor atomnya.
7. Isoton

4. Isoton adalah unsur dengan jumlah neutron yang sama.
8. Iso Elektron
Iso Elektron adalah atom/ion dengan jumlah elektron yang sama. Contoh: Na+ dengan
Mg2+ dan K+ dengan Ar.
Perkembangan Model Atom
Seorang filsuf Yunani yang bernama Democritus berpendapat bahwa jika suatu benda
dibelah terus menerus, maka pada saat tertentu akan didapat akan didapat bagian yang tidak
dapat dibelah lagi. Bagian seperti ini oleh Democritus disebut atom. Istilah atom berasal dari
bahasa yunani “a” yang artinya tidak, sedangkan “tomos” yang artinya dibagi. Jadi, atom
artinya tidak dapat dibagi lagi. Pengertian ini kemudian disempurnakan menjadi, atom adalah
bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibelah lagi namun namun masih memiliki
sifat kimia dan sifat fisika benda asalnya.
Atom dilambangkan dengan ZXA, dimana A = nomor massa (menunjukkan massa
atom, merupakan jumlah proton dan neutron), Z = nomor atom (menunjukkan jumlah
elektron atau proton). Proton bermuatan positif, neutron tidak bermuatan (netral), dan
elektron bermuatan negatif. Massa proton = massa neutron = 1.800 kali massa elektron.
Atom-atom yang memiliki nomor atom sama dan nomor massa berbeda disebut isotop, atom-atom
yang memiliki nomor massa sama dan nomor atom berbeda dinamakan isobar, atom-atom
yang memiliiki jumlah neutron yang sama dinamakan isoton.

5. MODEL-MODEL ATOM
1. MODEL ATOM JOHN DALTON
Pada tahun 1808, John Dalton yang merupakan seorang guru di Inggris, melakukan
perenungan tentang atom. Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Democritus.
Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa atom berbentuk pejal. Dalam renungannya
Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom:
a. Setiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atom
b. Atom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama
c. Atom dari unsur berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
d. Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia,
atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak dapat dihancurkan
e. Atom-atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut molekul
f. Dalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetap
g. Reaksi kimia merupakan proses penggabungan atau pemisahan atom dari unsur-unsur
yang terlihat.
Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu :
a. Hukum Kekekalan Massa ( hukum Lavoisier ) : massa zat sebelum dan sesudah reaksi
adalah sama.
b. Hukum Perbandingan Tetap ( hukum Proust ) : perbandingan massa unsur-unsur yang
menyusun suatu zat adalah tetap.
Kelemahan Model Atom Dalton :

6. a. Tidak dapat membedakan pengertian atom den molekul. Dan atom ternyata bukan
partikel yang terkecil,
b. Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain,
c. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik dari materi,
d. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak
peluru. Seperti gambar berikut ini:
Model Atom Dalton seperti bola pejal
Percobaan Lavosier

7. Mula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A, tetapi setelah
beberapa hari merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan
volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri
oksida). Untuk menguji fakta ini, Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida, kemudian
dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan sejumlah volume
gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama
2. MODEL ATOM J.J. THOMPSON
Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati electron. Dia menemukan bahwa semua
atom berisi elektron yang bermuatan negatif. Dikarenakan atom bermuatan netral, maka
setiap atom harus berisikan partikel bermuatan positif agar dapat menyeimbangkan muatan
negatif dari elektron. Menurutnya atom :
a. atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron
seperti kismis.
b. jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya.
biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang
pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model
atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

8. Kelebihan Model Atom Thomson :
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan
merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahan Model Atom Thomson :
Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola
atom tersebut.
3. MODEL ATOM RUTHERFORD
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Erners Masreden)
melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis
emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif
dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas.
Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah
atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan
dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila
partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel
alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden
diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan
lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
a. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan

9. b. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka
didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
c. Partikel tersebut merupakan partikel yang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta
bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000
merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000
lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan
model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom
terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang
bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral
yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:
Kelemahan :
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori
fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama -

10. kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti
dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong
kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda.
Apa yang terjadi? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala
Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford
adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.
4. Model Atom Bohr
Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan
atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini
berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti
atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari
Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai
berikut:
a. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam
atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron
dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
b. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak
ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
c. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain.
Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan
persamaan planck, ΔE = hv.

11. d. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu,
terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan
kelipatan dari h/2Π atau nh/2Π, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu
yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit
elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan
semakin tinggi tingkat energinya.
Percobaan Bohr
Kelebihan dan Kelemahan
Kelebihan :

12. Atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya
elektron.
Kelemahan :
Model atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack
5. MODEL ATOM MODERN
Dikembangkan berdasarkan Teori Mekanika Kuantum yang disebut mekanika
gelombang; diprakarsai oleh 3 ahli yaitu :
a. Louis Victor de Broglie, Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu
sebagai materi dan sebagai gelombang.
b. Werner Heisenberg, Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang
bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang
mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja.
c. Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr), Berhasil menyusun
persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika
gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital
yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat
ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
Model Atom Modern :

13. a. Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron
bergerak mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang
membentuk kulit atom.
b. Orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu
dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
c. Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
d. Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu
elektron kemungkinan ditemukan.
e. Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan elektron ditemukan
dan sebaliknya.

14. PENGERTIAN PITA ENERGI
 Pita energi adalah kumpulan garis pada tingkat energi yang sama akan saling
berimpit dan membentuk pita
 Tingkat- tingkat energi pada digambarkan dengan cara yang sama dengan
atomtunggal.Interaksi anataratom pada kristal hanya terjadi pada elektron bagian
luar sehingga tingkat enrgi elektron pada orbit bagian dalam tidak berubah
 Pada orbit bagian luar terdapat elktron yang sangat banyak dengan tingkat- tingkat energi
yang berimpit satu sama lain
 Berdasarkan asas Pauli, dalam suatu tingkat energi tidak boleh terdapat lebih dari
satuelektron pada keadaan yang sama , maka apabila ada elektron yang berada
padakeadaan yang sama akan terjadi pergeseran tingkat energi sehingga tidak pernah ada
garis – garis energi yang bertindihan.
JENIS-JENIS PITA ENERGI
a. Pita valensi adalah pita energi teratas yang terisi penuh oleh electron,
b. pita konduksi adalah pita energi di atas pita valensi yang terisi sebagian atau
tidak terisi oleh elektron,
c. Pita terlarang adalah pita energi di antara pita valensi dan pita konduksi dimana
elektron-elektron tidak diperbolehkan ada pada pita energi ini. Energi yang diperlukan
untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi adalah sebesar energi
pita terlarang.

15. Pada umumnya, antara pita valensi dan pita konduksi terdapat suatu celah yang disebutcelah
energi (celah terlarang)
Perbedaan jenis bahan berdasarkan pita energinya :
1. Isolator
2. Semikonduktor
3. Konduktor
1. Isolator
Bahan-bahan isolator mempunyai pitalarangan yang cukup lebar. Untuk memindahkan
elektron dari pita valensi kepita konduksi diperlukan energi yang lebih besar. Karena
elektron-elektron ini sukar bergerak maka bahan isolator sukar menghantarkan arus listrik.
Isolator memilki struktur pita energi seperti pada gambar. pita konduksi tidak terisi oleh
elektron , sedangkan celah energi antara pita valensi dan pita konduksi cukup besar ( sekitar
5 eV ) sehingga tidak ada elektron yang bergerak bebas . Oleh karena itu, apabila bahan
isolator dihubungkan dengan sumber tegangan listrik , tidak akan terjadi aliran muatan.

16. 2. Semikonduktor
Bahan-bahan semikonduktor mempunyai pita larangan yang lebih sempit. Untuk
memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi diperlukan energi yang lebih kecil.
Elektron-elektron dapat bergerak pada bahan semikonduktor dengan energi yang kecil.
Ciri-ciri semikonduktor :
• Struktur pita energi pada semikonduktur hampir sama dengan struktur pita energi pada
isolator .
• Akan tetapi celah energi antara pita valensi dan pita konduksi pada isolator relatif kecil,
yaitu sekitar 1,1 eV. Pada suhu rendah, semikonduktur akan berperilaku seperti isolator,
sedangkan pada suhu tinggi elektron yang berada pada pita valensi akan memperoleh
energi kinetik yang mampu untuk memindahkan elektron ke pita konduksi sehingga
pada pita konduksi terdapat elektron yang dapat bergerak bebas.

17. Gambar pita energi semikonduktor pada suhu rendah
3. Konduktor
Bahan-bahan konduktor tidak mempunyai pita larangan. Antara pita valensi dan pita
konduksinya bisa saling bertumpuk. Elektron-elektron dapat bergerak bebas pada bahan
konduktor.

18. Ciri-ciri konduktor :
 Logam dikenal sebagai konduktor yang baik.
 Pada umumnya, konduktor memiliki struktur pita energi seperti pada logam natrium.
 Karena pita konduksi hanya terisi sebagian , maka elektron – elektron pada pita
konduksi dapat bergerak bebas.
 Pada saat ujung –ujung konduktor dihubungkan dengan sumber tegangan listrik, akan
terjadi aliran muatan ( aliran elektron pada pita konduksi ) sesuai dengan arah medan
listriknya.
DISTRIBUSI ENERGI ZAT PADAT

19. http://social-evolutions.blogspot.com/2012/06/pengertian-material- isolator.html
Gambar Struktur Pita Energi Isolator. Pita terlarang yang besar ini memisahkan pita
valensi yang terisi dengan pita konduksi yang kosong, Gambar Struktur Pita Energi
Semikonduktor. Lebar pita relatif kecil, EG = 1 eV. Pada saat suhu naik, elektron pada pita
valensi mampu berpindah ke pita konduksi. Karena adanya elektron di pita konduksi
akibatnya bahan itu menjadi sedikit konduktif, Gambar Struktur Pita Energi Konduktor.
Pita konduksi terisi sebagian, jika ada medan listrik luar elektron akan memperoleh tambahan
energi sehingga berpindah yang berakibat timbul arus listrik.
Gambar dan penjelasan di atas merupakan jawaban dari pertanyaan atas adanya klasfikasi
material menurut sifat kelistrikannya. Jadi tampak di atas, untuk menjelaskan konsep
konduktivitas material tersebut digunakan konsep pita-pita energi.

20. BAHAN LISTRIK
Dalam perkembangannya industri bahan tidak pernah berhenti selalu bermunculan
bahan-bahan baru, bahan yang dimodifikasi. Untuk itu spesifikasi atau catalog dari bahan
yang dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya harus dipelajari agar penggunaan dari bahan
tersebut tepat. Segala jenis benda atau bahan yang dapat digunakan dalam peralatan, dan alat
bantu yang berhubungan secara langsung ataupun tidak langsung dengan listrik.
Pentingnya mengetahui jenis dan sifat bahan,agar dapat :
1. Memperlakukan/memanfaatkan bahan dengan sebaik-baiknya
2. Mengetahui batasan aman/bahaya suatu bahan
Bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
1. 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. Perhatikan fungsi kabel, kumparan/lilitan pada alat listrik yang
anda jumpai. Juga pada saluran transmisi/distribusi. Dalam teknik listrik, bahan
penghantar yang sering dijumpai adalah tembaga dan alumunium.
2. Bahan Penyekat (Insulator/isolator) adalah bahan yang befungsi untuk menyekat
(misalnya antara 2 penghantar); agar tidak terjadi aliran listrik/kebocoran arus apabila
kedua penghantar tersebut bertegangan. Jadi bahan penyekat harus mempunyai tahanan
jenis besar dan tegangan tembus yang tinggi. Bahan penyekat yang sering ditemui dalam
teknik listrik adalah : plastik, karet, dan sebagainya.

21. 3. Bahan Setengah Penghantar (Semi Konduktor) adalah bahan yang mempunyai daya
hantar lebih kecil dibanding bahan konduktor, tetapi lebih besar dibanding bahan isolator.
Dalam teknik elektronika banyak dipakai semi konduktor dari bahan germanium (Ge) dan
silicon (Si). Dalam keadaan aslinya, Ge dan Si adalah bahan pelikan dan merupakan
isolator. Di Pabrik bahan-bahan tersebut diberi kotoran. Jika bahan tersebut dikotori
dengan alumunium maka diperoleh bahan semikonduktor type P (bahan yang kekurangan
elektron/mempunyai sifat positif). Jika dikotori dengan fosfor maka yang dipeoleh adalah
semikonduktor jenis N (bahan yang kelebihan electron, sehingga bersifat negative). Ge
mempunyai daya hantar lebih tinggi dibandingkan Si, sedangkan Si lebih tahan panas
dibanding Ge.
4. Bahan Magnetik (Magnetic Materials) dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu
ferro magnetic, para-magnetic dan dia-magnetic. Bahan ferro-magnetic adalah bahan
yang mempunyai permeabilitas tinggi dan mudah sekali dialiri garis-garis gaya magnet.
Contoh bahan yang mempunyai permeabilitas tinggi adalah besi, besi pasir, stalloy, dan
sebagainya. Selain itu sering dijumpai magnet yang merupakan magnet permanen,
misalnya alnico, cobalt, baja arang, dan sebagainya. Baja untuk magnet sering dijumpai
pada pelat-pelat motor/generator, pelat-pelat transformator, dan sebagainya. Dalam
bidang elektronika, digunakan bahan magnet misalnya pada speaker, alat-alat ukur
elektronika, dan sebagainya.
5. Bahan Super Konduktor. Pada tahun 1911, Kamerligh Onnes mengukur perubahan
tahanan listrik yang disebabkan oleh perubahan suhu Hg dalam helium cair. Dia
menemukan bahwa tahanan listrik tiba-tiba hilang pada suhu 4,153°K. Sampai saat ini
telah ditemukan sekitar 24 unsur hantaran super dan lebih banyak lagi paduan dan

22. senyawa yang menunjukkan sifat-sifat hantaran super. Temperatur kritisnya berkisar
antara 1 samapai 19° Kelvin. Bahan-bahan lead (timah), tin (timah patri), alumunium, dan
mercury, pada sushu mendekati 0°K mempunyai resistivitas nol.
6. Bahan Nuklir. Bahan nuklir sering dipakai sebagai bahan baker reaktor nuklir.
Reaktor nuklir adalah pesawat yang mengandung bahan-bahan nuklir yang dapat
membelah, yang disusun sedemikian sehingga suatu reaksi berantai dapat berjalan dalam
keadaan dan kondisi terkendali. Dengan sendirinya syarat agar suatu bahan dapat
dipergunakan sebagai bahan bakar nuklir adalah bahan yang dapat mengadakan fisi
(pembelahan atom). Dalam reaktor nuklir digunakan bahan bakar uranium 235,
plutonium-239, uranium-233.
7. bahan serat optik Serat optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari
kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan
untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang
digunakan biasanya adalah laser atau LED[1]. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120
mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca
lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat
sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan
sebagai saluran komunikasi. Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat
menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur
(bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih
banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian
serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi[2]. Pada
prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat

23. didalamnya. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun
gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
8. bahan khusus
Adalah bahan-bahan lain yang digunakan secara tidak langsung sebagai bahan utama
peralatan listrik misalnya untuk memperindah bentuk peralatan listrik.
Dalam pemilihan jenis bahan listrik, selain sifat listrik, perlu dipertimbangkan beberapa sifat
lain dari bahan, yaitu :
A. Sifat Mekanis, yaitu perubahan bentuk dari suatu benda padat akibat adanya gaya-gaya
dari luar yang bekerja pada benda tersebut. Jadi adanya perubahan itu tergantung kepada
besar kecilnya gaya, bentuk benda, dan dari bahan apa benda tersebut dibuat.
Jika tidak ada gaya dari luar yang bekerja, maka ada tiga kemungkinan yang akan terjadi
pada suatu benda :
• Bentuk benda akan kembali ke bentuk semula, hal ini karena benda mempunyai sifat kenyal
(elastis)
• Bentuk benda sebagian saja akan kembali ke bentuk semula, hal ini hanya sebagian saja
yang dapat kembali ke bentuk semula karena besar gaya yang bekerja melampaui batas
kekenyalan sehingga sifat kekenyalan menjadi berkurang.
• Bentuk benda berubah sama sekali, hal ini dapat terjadi karena besar gaya yang bekerja jauh
melampaui batas kekenyalan sehingga sifat kekenyalan sama sekali hilang.
B. Sifat Fisis, Benda padat mempunyai bentuk yang tetap (bentuk sendiri), dimana pada suhu
yang tetap benda padat mempunyai isi yang tetap pula. Isi akan bertambah atau memuai jika
mengalami kenaikkan suhu dan sebaliknya benda akan menyusut jika suhunya menurun.

24. Karena berat benda tetap , maka kepadatan benda akan bertambah, sehingga dapat
disimpulkan sebagai berikut :
• Jika isi (volume) bertambah (memuai), maka kepadatannya akan berkurang
• Jika isinya berkurang (menyusut), maka kepadatan akan bertambah
• Jadi benda lebih padat dalam keadaan dingin daripada dalam keadaan panas
C. Sifat Kimia, berkarat adalah termasuk sifat kimia dari suatu bahan yang terbuat dari
logam. Hal ini terjadi karena reaksi kimia dari bahan itu sendiri dengan sekitarnya atau bahan
itu sendiri dengan bahan cairan. Biasanya reaksi kimia dengan bahan cairan itulah yang
disebut berkarat atau korosi. Sedangkan reaksi kimia dengan sekitarnya disebut pemburaman.
Pengujian sifat mekanis bahan perlu dilakukan untuk mendapatkan informasi spesifikasi
bahan. Melalui pengujian tarik akan diperoleh besaran-besaran kekuatan tarik, kekuatan
mulur, perpanjangan, reduksi penampang, modulus elastis, resilien, keuletan logam, dan lain-lain.
Selain sifat-sifat tersebut dengan tidak secara terlalu teknis, perlu diperhatikan kekerasan
(hardness) dan kemampuan menahan goresan (abrasion). Contoh sifat fisis yang sering
diperlukan adalah berat jenis, titik lebur, titik didih, titik beku, kalor lebur, dan sebagainya.
Juga sifat perubahan volume, wujud, dan panjang terhadap perubahan suhu. Perkaratan
adalah contoh sifat bahan akibat reaksi kimia; reaksi antara logam dengan oksigen yang ada
di udara. Sifat kimia juga termasuk sifat bahan yang beracun, kemungkinan mengadakan
reaksi dengan garam, asam, dan basa.

25. SIFAT DAN BAHAN LISTRIK
Sifat bahan listrik dapat dikelompokkan menjadi :
1. Resisitivitas
Sesuai dengan fungsinya, bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi yang
resistivitasnya besar tak terhingga. Tetapi pada kenyataannya bahan yang demikian itu belum
bisa diperoleh. Sampai saat ini semua bahan isolasi pada teknik listrik masih mengalirkan
arus listrik (walaupun kecil) yang lazim disebut arus bocor. Hal ini menunjukkan bahwa
resistansi bahan isolasi bukan tidak terbatas besarnya. Besarnya resistansi bahan isollasi
sesuai dengan.
Hukum Ohm adalah
Ri =
Ri = resistansi isolasi (ohm)
V = tegangan yang digunakan (volt)
Ib = arus bocor (ampere)
Resistivitas volume pada umumnya disebut resistivitas saja. Besarnya resistivitas volume
adalah
Rv = pv
pv - adalah resistivitas volume dengan (ohm - meter)
l - adalah panjang bagian yang dilewati arus (m)
S - adalah luas penampang (m2)
Besarnya resistivitas permukaan di antara 2 bidang selebar b pada jarak a adalah :

26. Gambar llustrasi perhitungan resistansi
Rp = ps
PS adalah resistivitas permukaan dengan satuan ohm. Derinisi darl resistivitas permukaan PS
adalah resistansi pada permukaan persegi suatu bahan waktu arus mengalir di sisi lain dari
penampang tersebut.
Beberapa hal yang harus diperhatikan sehubungan dengan resistivitas adalah :
a. Baik resistivitas volume maupun resistivitas permulaan akan berkurang besarnya jika suhu
dinaikkan. Banyak bahan yang mempunyai pv dan pp yang bc--s.ar pada suhu kamar, tetapi,
turun drastis pada suhu C.
b. Untuk bahan isolasi yang higroskopis, di daerah-daerah yang lembab resistivitasnya akan
turun secara mencolok.
c. Resistivitas akan turun jika tegangan yang diberikan naik dari 3 hal tersebut diatas, maka pada
pemakaian sehari-hari dalam pemakaian bahan isolasi misaInya untuk daerah kerja yang
suhunya tinggi atau lembab, harus dipilib bahan yang sesuai baik bahan maupun tegangan
kerjanya.
2. Permitivitas
Setiap bahan isolasi mempunyai permitivitas. Hal ini bagi bahan -bahan yang
digunakan sebagai elektrik kapasitor. Kapasitansi suatu kapasitor tergantung beberapa faktor
yaitu : luas permukaan, jarak antara keping-keping kapasitor serta dielektriknya.
3. Sudut Kerugian Dielektrik
Pada saat bahan isolasi diberi tegangan bolak balik, maka terdapat energi yang diserap
oleh bahan tersebut. Akibatnya terdapat faktor kapasitif. Hubungan vektoris antara tegangan
dan arus pada bahan isolasi Besarnya kerugian yang diserap bahan isolasi adalah berbanding
lurus dengan tegangan V volt, frekuensi f hertz, kapasitansi C farad.

27. 4. Sifat terhadap Panas
Pada penghantar yang dilewati arus listrik selalu terjadi kerugian daya. Kerugian daya
ini selanjutnya didesipasikan dalam bentuk energi panas. Untuk itu perlu dipelajari pengaruh
panas terhadap bahan-bahan isolasi karena panas dapat mempengaruhi bahan isolasi dalam
hal : sifat kelistrikan, kekuatan mekanis, kekerasan, viskositas, ketahanan terhadap pengaruh
kimia dan sebagainya. Suatu bahan isolasi dapat rusak disebabkan oleh panas dalam kurun
waktu tertentu. Waktu tersebut dikatakan sebagai umur panas bahan isolasi. Sedangkan
kemampuan bahan menahan suatu panas tanpa terjadi kerusakan disebut ketahanan panas
(heat resistance). Klasifikasi bahan isolasi menurut IEC (International Electrotechnical
Commission) didasarkan atas batas suhu kerja bahan.
5. Sifat Fisis dan Kimia
Beberapa sifat fisis dan kimia yang akan dibahas di sini adalah; sifat kemampuan
larut, resistansi kimia, higroskopisitas, permeabilitas uap, pengaruh tropis dan resistansi radio
aktif.
JENIS- JENIS BAHAN ISOLASI :
Bahan Isolasi Cair
Bahan isolasi cair digunakan sebagai bahan pengisi pada beberapa peralatan listrik,
misalnya : transformator, pemutus beban, rheostat. Dalam hal ini bahan isolasi cair berfungsi
sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai pendingin. Karena itu persyaratan untuk bahan cair
yang dapat digunakan untuk isolasi antara lain : mempunyai tegangan tembus dan daya
hantar panas yang tinggi.
1. Minyak Transformator
Minyak transformator adalah minyak mineral yang diperoleh dengan pemurnian
minyak mentah. Dalam pemakaiannya, minyak ini karena pengaruh panas dari rugi-rugi di
dalam transformator akan timbul hidrokarbon. Selain berasal dari minyak mineral, minyak
transformator dapat pula yang dapat dibuat dari bahan organik, misalnya : minyak trafo
Piranol, Silikon. Sebagai bahan isolasi, minyak transformator harus mempunyai tegangan
tembus yang tinggi. Pengujian tegangan tembus minyak transformator dapat dilakukan
dengan menggunakan peralatan seperti ditunjukkan pada Gambar Alat pengujian tegangan
tembus minyak transformator.

28. 2. Proses Pemurnian Minyak Transformator
Minyak transformator dapat dikotori oleh uap air, fiber (misalnya : kertas, kayu,
tekstil), damar dan sebagainya, Hal ini dapat mempengaruhi kemurnian minyak
transformator. Bentuk dari pengotoran dapat bermacam-macam yaitu : meleleh dan
mencairnya bahan-bahan yang digunakan di dalam transformator, partikelpartikel yang
mengapung pada minyak, partikel-partikel yang mengendap di dasar tangki, pada belitan atau
pada intinya.
Cara untuk memperpanjang umur minyak transformator adalah dengan
mencampurkan senyawa tertentu antara lain : paraoki dipenilamin akan berwarna kemerah-merahan.
a. Pemanasan.
Pada cara ini minyak transformator dipanasi hingga titik didih air pada perangkat
khusus yang disebut Penggodok minyak (Oil Boiler). Air yang terkandung di dalam minyak
akan menguap.
Cara ini dianggap sebagai cara yang paling sederhana dalam hal pemurnian minyak
transformator. Dengan cara ini bahan-bahan pencemar padat, misalnya fiber, jelaga, akan
tetap tinggal di dalam minyak.
b. Penyaringan.
Pada metode ini digunakan kertas khusus untuk menyaring minyak yang tercemar.
Untuk mempercepat waktu penyaringan, digunakan tekanan. Air yang terkandung di dalam
minyak transformator diserap dengan kertas higroskopis. Dengan cara ini baik air maupun
partikel-partikel pencemar lainnya akan tersaring sekaligus.
Bahan Isolasi Padat
Kaca dan porselin adalah tergolong bahan mineral, tetapi penggunaannya tidak pada
bentuk atau keadaan alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan pemanasan
(pembakaran), pengerasan dan pelumeran. Itulah sebabnya maka pembahasannya dipisahkan
dengan pembahasan bahan mineral pada bab sebelumnya.

29. 1. Kaca
Kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-bahan yang dilelehkan,
tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga. Kaca pada umumnya terdiri dari
campuran silikat dan beberapa senyawa antara lain : borat, pospat. Kaca dibuat dengan cara
melelehkan beberapa senyawa silikat (pasir), alkali (Na dan K) dengan bahan lain (kapur,
oksida timah hitam). Karena itu sifat dari kaca tergantung dari komposisi bahan-bahan
pembentuknya tersebut.
2. S i t o l
Sitol mempunyai bahan dasar kaca yang merupakan pengembangan baru. Pemakaian
sitol adalah sangat luas, struktur dan sifat-sifatnya adalah diantara kaca dan keramik. Sitol
juga disebut keramik-kaca atau kaca kristal. Yang banyak dijumpai dipasaran antara lain :
pyroceram, vitoceram. Sitol mempunyai struktur kristal yang halus (hal ini yang
membedakannya dengan kaca biasa) tetapi berongga.
3. Porselin
Porselin adalah bahan isolasi kelompok keramik yang sangat penting dan luas
penggunaannya. Istilah bahan -bahan keramik adalah digunakan untuk semua bahan
anorganik yang dibakar dengan pembakaran pada suhu tinggi dan bahan asal berubah
substansinya. Bahan dasar dari porselin adalah tanah liat. Ini berarti bahan dasar tersebut
mudah dibentuk pada waktu basah, tetapi menjadi tahan terhadap air dan kekuatan
mekaniknya naik setelah dibakar. Penggunaan isolator dari porselin antara lain : isolator tarik,
isolator penyangga, rol isolator.

30. JENIS-JENIS BAHAN SEMIKONDUKTOR :
Semi konduktor saat ini mempunyai peranan penting di bidang elektronika dan
penggunaannya tidak terbatas pada arus lemah. Hal penting dalam semi konduktor adalah
memahami susunan pita dan atom konduksi elektroniknya baik pada bahan konduktor
maupun pada semi konduktor. Pada bahan tersebut terdapat pita konduksi maupun pita
valensi, dimana kedua pita tersebut saling menumpuk, dan pada isolator jarak keduanya
cukup jauh. Pada semi konduktor jarak keduanya tidak terlalu jauh dan ini memungkinkan
terjadinya tumpang tindih jika dipengaruhi : panas, medan magnet, dan tegangan yang cukup
tinggi. Silikon dan germanium murni disebut semi konduktor intrinsik jika belum
mendapatkan bahan tambahan, sedangkan yang sudah mendapatkan bahan tambahan disebut
ekstrinsik. Bahan tambahan yang dimaksud arsenikum (As) atau boron (B).
a. Semi konduktor Intrinsik
Telah dibahas sebelumnya, untuk menjadikan pita valensi bertumpang tindih dengan
pita konduksi diantaranya diperlukan medan. Sebagai contoh : Si mempunyai celah energi 1
ev. Ini diperkirakan beda energi antara dua inti ion yang terdekat dengan jarak ± 1 A (
m). Maka dari itu diperlukan gradien medan ± 1 V/ m untuk menggerakan elektron dari
bagian atas pita valensi ke bagian bawah pita konduksi. Namun gradien sebesar itu kurang
praktis. Kemungkinan lain untuk keadaan transisi yaitu tumpang tindih kedua pita dapat
diperoleh dengan pemanasan. Pada suhu kamar ada juga beberapa elektron yang melintasi
celah energi dan hal ini menyebabkan terjadinya semi konduksi. Pada semi konduktor
intrinsik, konduksi tersebut disebabkan proses intrinsik dari bahan tanpa adanya pengaruh
tambahan. Kristal Si dan Ge murni adalah semi konduktor intrinsik. Elektron-elektron yang
dikeluarkan dari bagian teratas pita valensi ke bagian pita konduksi karena energi termal
adalah penyeban konduksi. Karena perpindahan elektron dari pita valensi, maka pada pita
valensi terjadi lubang di setiap tempat yang ditinggalkan elektron tersebut.
Suatu semi konduktor intrinsik mempunyai lubang yang sama pada pita valensi dan
elektron pada pita konduksi. Pada pemakaian elektron yang lari ke pita konduksi dari pita
valensi, misalnya karena panas dapat dipercepat menggunakan keadaan kosong yang
memungkinkan pada pita konduksi. Pada waktu yang sama lubang pita valensi juga bergerak
tetapi berlawanan arah dengan gerakan elektron.

31. b. Semi Konduktor Ekstrinsik
Pada semi onduktor ekstrinsik konduksi dapat dilakukan setelah adanya penyuntikan
bahan penambah atau pengotoran dari luar (ekstraneous inqurities). Proses penyuntikan
bahan tambahan terhadap semi konduktor murni disebut doping. Penambahan bahan tersebut
kepada semi konduktor murni akan meningkatkankonduktivitas semi konduktor.

32. JENIS-JENIS BAHAN SUPER KONDUKTOR :
Bahan konduktor yang dijumpai sehari-hari, selalu mempunyai resistansi. Hal ini
disebabkan bahan-bahan tersebut mempunyai resistivitas.
Terdapat dua perangkat yang umum menggunakan super konduktor, yaitu :
a. Elektromagnet
Karena konduktor tidak mempunyai kerugian yang disebabkan resistansi, maka
dimungkinkan membuat selenoide dengan super konduktor tanpa kerugian yang
menimbulkan panas. Selenoide dengan arus yang sangat kecil pada medan magnet nol untuk
kawat yang digunakan memungkinkan membangkitkan sebuah medan magnet tipis dari
lilitan. Karena dengan bahan super konduktor memungkinkan membuat elektromagnet yang
kuat dengan ukuran yang kecil. Aplikasi dari elektromagnet dengan super konduktor antara
lain : komponen Magneto Hidro Dinamik.
b. Elemen Penghubung
Karena super konduktor mempunyai Hc dan Tc, maka dalam pemakaian super
konduktor sebagai elemen penghubung dapat menggunakan pengaruh salah satu besaran di
atas. Artinya suatu gawai penghubung yang menggunakan super konduktor akan dapat
berubah sifatnya dari super konduktor menjadi konduktor biasa karena pengubahan suhu atau
medan magnet di atas nilai kritisnya. Pemutus arus yang bekerja dipengaruhi oleh magnetik
dielektrik Cryotron, misalnya digunakan pada pemutus komputer.
Selain bahan penyekat atau isolator di atas, ada bahan lain yang juga banyak
digunakan dalam teknik ketenagalistrikan yaitu bahan penghantar atau sering dinamakan
dengan istilah konduktor. Suatu bahan listrik yang akan dijadikan penghantar, juga harus
mempunyai sifat-sifat dasar penghantar itu sendiri seperti : koefisien suhu tahanan, daya
hantar panas, kekuatan tegangan tarik dan lain-lain. Disamping itu juga penghantar
kebanyakan menggunakan bentuk padat seperti tembaga, aluminium, baja, seng, timah, dan
lain-lain. Untuk keperluan komunikasi sekarang banyak digunakan bahan penghantar untuk
media transmisi telekomunikasi yaitu menggunakan serat optik.
Erat kaitannya dengan keperluan pembangkitan energi listrik, yaitu suatu bahan
magnetik yang akan dijadikan sebagai medium untuk konversi energi, baik dari energi listrik
ke energi mekanik, energi mekanik ke energi listrik, energi listrik menjadi energipanas atau
cahaya, maupun dari energi listrik menjadi energi listrik kembali. Bahan magnetik ini
tentunya harus memenuhi sifat-sifat kemagnetan, dan parameterparameter untuk dijadikan

33. sebagai bahan magnet yang baik. Dalam pemilihan bahan magnetik ini dapat dikelompokkan
menjadi tiga macam, yaitu ferromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik. Suatu bahan yang
sekarang lagi ngetren dan paling banyak sedang dilakukan riset-riset di dunia ilmu
pengetahuan dan teknologi yaitu bahan semi konduktor. Berkembang nya dunia elektronika
dan komputer saat ini adalah merupakan salah satu peranan dari teknologi semi konduktor.
Bahan ini sangat besar peranannya pada saat ini pada berbagai bidang disipilin ilmu terutama
di bidang teknik elektro seperti teknologi informasi, komputer, elektronika, telekomunikasi,
dan lain -lain. Berkaitan dengan bahan semi konduktor, pada saat ini dapat dikelompokkan
menjadi dua macam yaitu semi konduktor dan super konduktor.