Konduktor dan Isolator (Sears Zemansky-Page 561-562)

Teori Dasar Konduktor dan Isolator
Jika salah satu ujung kawat tembaga dihubungkan pada tombol sebuah elektroskop, dan yang satu lagi dibelitkan pada sebatang gelas, dan jika kemudian sebatang karet disentuhkan pada ujung kawat yg berada dekat batang gelas itu, daun-daun elektroskop akan menjarang. Bisa dijelaskan bahwa ada perpindahan muatan melalui/ lewat kawat selanjutnya disebut dengan konduktor/penghantar.
Jika kawat diatas diganti dengan benang sutera/ pita karet, maka daun-daun elektroskop akan saling menjauhi, maka benang suter/ pita karet disebut sebagai Isolator/ penyekat.
Konduktor memungkinkan muatan dapat bergerak melalui suatu bahan sedangkan isolator tidak.
Logam pada umumnya adalah penghantar yang baik, sedangkan bukan logam merupakan merupakan penyekat. Valensi positif logam dan bahwasanya logfam membentuk ion positif dalam larutan, menandakan bahwa atom logam mudah melepaskan satu atau lebih elektron luarnya. Berarti dalam konduktor logam, misal kawat tembaga, elektron luarnya akan terlepas beberapa buah dari tiap atomnya dan dapat bergerak bebas didalamnya, dan boleh dikatakan sama seperti molekul gas dapat bergerak bebas dalam ruang diantara butir-butir pasir yang ditempatkan dalam bejana. Elektron bebas ini sering disebut "Gas Elektron". Inti positif dan elektron yang tersisa tidak berubah posisinya.
Fenomena memberi muatan melalui persentuhan tidak terbatas pada karet dengan bulu atau bahkan pada isolator pada umumnya. Setiap 2 bahan yang tidak sama memperlihatkan efek tersebut, tetapi konduktor harus ada pegangan yang bersifat penyekat, sebab kalau tidak muatan akan hilang.

Penghantar (Konduktor)
Sifat Dasar PenghantarBeberapa sifat penting yang dimiliki penghantar ialah : tahanan jenis listrik,koefisien suhu tahanan, daya hantar panas, kekuatan tegangan tarik, dan timbulnyadaya elektro-motoris termo.
a. Daya Hantar ListrikArus listrik yang mengalir dalam penghantar selalui mengalami tahanan daripenghantar itu sendiri. Besarnya tahanan tergantung bahannya, dan besarnya tahanantiap meter dengan penampang 1 mm2 pada suhu 200C dinamakan tahanan jenisb. Koefisien Suhu TahananSuatu bahan akan mengalami perubahan isi apabila terjadi perubahan suhu,memuai jika suhu naik dan menyusut jika suhu dingin, tentunya akan mempengaruhibesar nilai tahanannya,c. Daya Hantar PanasDaya hantar panas ini menunjukkan jumlah panas yang melalui lapisan bahantiap satuan waktu dalam satuan kkal/m.jam, derajat. Pada umumnya logam mempunyaidaya hantar panas yang tinggi sedangkan pada bahan-bahan bukan logam rendah.d. Kekuatan Tegangan Tariksifat mekanis ini penting untuk hantaran di atas tanah, maka bahan yang dipakaiharus diketahui kekuatannya lebih -lebih menyangkut tegangan tinggi. Penghantarlistrik dapat berbentuk padat, cair, atau gas. Yang berbentuk padat umumnya logam,elektrolit dan logam cair (air raksa) merupakan penghantar cair, dan udara yangdiionisaikan dan gas-gas mulia (neon), kripton, dan sebagainya) sebagai penghantarbentuk gas.e. Timbulnya Daya Elektro Motoris-TermoSifat ini penting terhadap dua titik kontak yang terbuat dari dua bahan yangberlainan, karena pada rangkaian arus akan terbangkit daya elektro motoris -termotersendiri bila ada perbedaan suhu. Karena elektromotoris ini dapat tinggi, sehinggadapat menyimpangkan daya pengukuran arus atau tegangan listrik yang sangat kecil.Besarnya perbedaan tegangan yang terbangkit tergantung dari sifat-sifat kedua bahandan sebanding dengan perbedaan suhunya. Daya elektro-motoris yang terbangkit olehperbedaan suhu dinamakan : daya elektro motoris termo.
Macam-Macam Bahan PenghantarFungsi penghantar pada teknik listrik adalah untuk menyalurkan energi listrikdari satu titik ke titik lain. Penghantar yang lazim digunakan antara lain : tembaga danaluminium. Beberapa bahan penghantar yang masih ada dan relevansinya, antara lain :a. Aluminiumb. Tembagac. Bajad. Wolframe. Molibdenumg. Air Raksah. Bahan-Bahan resistivitas Tinggii. Timah Hitamj. Bimetal

Penyekat (Isolator)
Bahan penyekat atau sering disebut dengan istilah isolasi adalah suatu bahanyang digunakan dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian-bagian yang berteganganatau bagian-bagian yang aktif. Sehingga untuk bahan penyekat ini perlu diperhatikanmengenai sifat-sifat dari bahan tersebut, sepeti : sifat listrik, sifat mekanis, sifat termal,ketahanan terhadap bahan kimia, dan lain-lain.
a. Sifat Listrikyaitu suatu bahan yang mempunyai tahanan jenis listrik yang besar agar dapatmencegah terjadinya rambatan atau kebocoran arus listrik antara hantaran yang berbedategangan atau dengan tanah. Karena pada kenyataannya sering terjadi kebocoran, makaharus dibatasi sampai sekecil-kecilnya agar tidak melebihi batas yang ditentukan olehperaturan yang berlaku (PUIL : peraturan umum instalasi listrik).b. Sifat MekanisMengingat sangat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka perlu dipertimbangkankekuatannya supaya dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan karena akibat salahpemakaian. Misal memerlukan bahan yang tahan terhadap tarikan, maka dipilih bahandari kain bukan dari kertas karena lain lebih kuat daripada kertas.c. Sifat TermisPanas yang timbul pada bahan akibat arus listrik atau arus gaya magnitberpenga-ruh kepada penyekat termasuk pengaruh panas dari luar sekitarnya.Apabila panas yang terjadi cukup tinggi, maka diperlukan pemakaian penyekat yang tepat agarpanas tersebut tidak merusak penyekatnya.d. Sifat KimiaAkibat panas yang cukup tinggi dapat mengubah susunan kimianya, begitu pulakelembaban udara atau basah disekitarnya. Apabila kelembaban dan keadaan basahtidak dapat dihindari, maka harus memilih bahan penyekat yang tahan air, termasukjuga kemungkinan adanya pengaruh zat-zat yang merusak seperti : gas, asam, garam,alkali, dan sebagainya.
Bentuk PenyekatBentuk penyekat menyerupai dengan bentuk benda pada umumnya, yaitu : padat,cair, dan gas sesuai dengan kebutuhannya.a. Penyekat bentuk padatBeberapa macam penyekat bentuk padat sesuai dengan asalnya, diantaranya :(1) Bahan tambang, seperti : batua pualam, asbes, mika, mekanit, mikafolium,mikalek, dan sebagainya.(2) Bahan berserat, seperti : benang, kain, (tekstil), kertas, prespan, kayu, dll.(3) Gelas dan keramik(4) Plastik(5) Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya.(6) Bahan -bahan lain yang dipadatkan.b. Penyekat bentuk cairPenyekat dalam bentuk cair ini yang paling banyak digunakan adalah minyaktransformator dan macam-macam minyak hasil bumi.c. Penyekat bentuk gasPenyekat dalam bentuk gas ini dapat dikelompokkan ke dalam : udara dan gas -gaslain, seperti : Nitrogen, Hidrogen dan Carbondioksida (CO2), dan lain-lain.
Pembagian Kelas Bahan PenyekatBerdasarkan suhu maksimum yang diizinkannya, maka bahan penyekat listrikdapat dibagi menjadi :1. Kelas YYang termasuk dalam kelas ini adalah bahan berserat organis (seperti kertas, karton,katun, sutera, dan sebagainya) yang tidak dicelup dalam bahan pernis atau bahanpencelup laiinya. Termasuk juga bahan termoplastik yang dapat lunak pada suhurendah.2. Kelas AYaitu bahan berserat dari kelas Y yang telah dicelup dalam pernis atau kompon atauyang terendam dalam cairan dielektrikum (seperti penyekat fiber pada transformatoryang terendam minyak). Bahan -bahan ini adalah katun, sutera, dan kertas yang telahdicelum, termasuk kawat email (enamel) yang terlapis damar-oleo dan damanpolyamide.3. Kelas EYaitu bahan penyekat kawat enamel yang memakai bahan pengikat polyvinylformal,polyurethene dan damar epoxy dan bahan pengikat lain sejenis dengan bahanselulosa, pertinaks dan tekstolit, film triacetate, film dan serat polyethyleneterephthalate.4. Kelas BYaitu bahan bukan organik (seperti : mika, gelas, fiber, asbes) yang dicelup ataudirekat menjadi satu dengan pernis atau kompon, dan biasanya tahan panas (dengandasar minyak pengering, bitumin sirlak, bakelit, dan sebagainya).5. Kelas FYaitu bahan bukan organik yang dicelup atau direkat menjadi satu dengan eposide,polyurethane atau pernis lain yang tahan panas tinggi.6. Kelas HYaitu semua bahan komposisi bahan dasar mika, asbes dan gelas fiber dicelup dalamsilikon dan tidak mengandung sesuatu bahan organis seperti kertas, katun dll.7. Kelas CYaitu bahan bukan organik yang tidak dicelup dan tidak terikat dengan zat-zatorganik, seperti : mika, mikanit, yang tahan panas (menggunakan bahan pengikatbukan organik), mikalek, gelas dan bahan keramik. Hanya satu bahan organis sajayang termasuk kelas C yaitu polytetrafluoroethylene (teflon).