Wikipedia

Dielektrik: Perbedaan antara revisi

Jelajahi riwayat secara interaktif
Revisi selanjutnya →
Konten dihapus Konten ditambahkan
VisualTeks wiki
Oi sanjaya (bicara | kontrib)
123 suntingan
←Membuat halaman berisi '''Dielektrik'' adalah sejenis bahan Isolator listrik yang dapat dikutubkan (''polarized'') dengan cara menempatkan bahan dielektrik dalam [[...'
 
Iripseudocorus (bicara | kontrib)
1.456 suntingan
perbaikan kesalahan tik
(47 revisi perantara oleh 25 pengguna tidak ditampilkan)
Baris 1:
{{rapikan}}
''Dielektrik'' adalah sejenis bahan [[Isolator listrik]] yang dapat [[Dielektrik#Pengutuban|dikutubkan]] (''polarized'') dengan cara menempatkan bahan dielektrik dalam [[medan listrik]]. Ketika bahan ini berada dalam medan listrik, muatan listrik yang terkandung di dalamnya tidak akan mengalir, sehingga tidak timbul arus seperti bahan [[Penghantar listrik|konduktor]], tapi hanya sedikit bergeser dari posisi setimbangnya mengakibatkan terciptanya ''pengutuban dielektrik''. Oleh karena pengutuban dielektrik, muatan positif bergerak menuju kutub negatif medan listrik, sedang muatan negatif bergerak pada arah berlawanan (yaitu menuju kutub positif medan listrik) Hal ini menimbulkan medan listrik internal (di dalam bahan dielektrik) yang menyebabkan jumlah keseluruhan medan listrik yang melingkupi bahan dielektrik menurun.<ref>[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162630/dielectric Dielectric]. Encyclopedia Britannica</ref> Jika bahan dielektrik terdiri dari molekul-molekul yang memiliki ikatan lemah, molekul-molekul ini tidak hanya menjadi terkutub, namun juga sampai bisa tertata ulang sehingga sumbu simetrinya mengikuti arah medan listrik.<ref name=britannica1/>
'''Dielektrik''' adalah sejenis bahan [[isolator listrik]] yang dapat diberikan polarisasi dengan cara menempatkan bahan dielektrik dalam [[medan listrik]]. Ketika bahan ini berada dalam medan listrik, [[muatan listrik]] yang terkandung di dalamnya tidak akan mengalir, sehingga tidak timbul arus [[listrik]] seperti bahan [[Penghantar listrik|konduktor]], tetapi hanya sedikit bergeser dari posisi setimbangnya sehingga mengakibatkan terciptanya pengutuban dielektrik. Oleh karena pengutuban dielektrik, muatan positif bergerak menuju kutub negatif medan listrik, sedang muatan negatif bergerak pada arah berlawanan (yaitu menuju kutub positif medan listrik). Hal ini menimbulkan medan listrik internal (di dalam bahan dielektrik) yang menyebabkan jumlah keseluruhan medan listrik yang melingkupi bahan dielektrik menurun.<ref>[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162630/dielectric Dielectric]. Encyclopedia Britannica</ref> Jika bahan dielektrik terdiri dari molekul-molekul yang memiliki ikatan lemah, molekul-molekul ini tidak hanya menjadi terkutub, tetapi juga sampai bisa tertata ulang sehingga sumbu simetrinya mengikuti arah medan listrik.<ref name=britannica1/>
 
Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti [[konduksikonduktivitas listrik]]nya yang rendah, seperti "dielektrik", namuntetapi istilah "dielektrik" biasanya digunakan untuk bahan-bahan isolator yang memiliki tingkat kemampuan pengutuban tinggi yang besarannya diwakili oleh [[konstanta dielektrik]]. Contoh umum tentang dielektrik adalah sekat isolator diantaradi antara plat konduktor yang terdapat dalam [[kapasitor]]. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik padanya merubahmengubah muatan listrik pada kutub-kutub [[Kondensator|kapasitor]].<ref name=britannica1>
{{cite encyclopedia|title = Dielectrics (physics)|encyclopedia = Britannica
|pages = 1|publisher =|year = 2009|id = Online
|accessdate = 2009-08-12}}</ref>
 
Penelitian tentang sifat-sifat bahan dielektrik berhubungan erat dengan kemampuannya menyimpan dan melepaskan energi listrik dan magnetik.<ref>[[Arthur R. von Hippel]], dalam salah satu karyanya, ''Dielectric Materials and Applications'', menyatakan: "''Bahan-bahan dielektrik''... bukanlah termasuk kelas bahan yang biasa disebut isolator, namuntetapi bahan-bahan ''non-metal'' ini dilihat dari sifat interaksinya dengan kelistrikan, kemagnetan, atau medan elektromagnetik--Jadi bahan-bahan gas, cair, dan padat dapat juga termasuk dielektrik--juga karena kemampuannya menyimpan dan melepaskan kembali energi listrik dan magnetik." (Technology Press of MIT and John Wiley, NY, 1954).</ref> Sifat-sifat dielektrik sangat penting untuk menjelaskan berbagai fenomena dalam bidan [[elektronika]], [[optika]], dan [[fisika zat padat]].
 
Istilah "dielektrik" pertama kali dipergunakan oleh [[William Whewell]] (dari kata "dia" dari yunani yang berarti "lewat" dan "elektrik") sebagai jawaban atas permintaan dari [[Michael Faraday]].<ref>{{Cite book|author=J. Daintith|title=Biographical Encyclopedia of Scientists|publisher=CRC Press|year=1994|isbn=0750302879|page=943}}</ref>
 
== Kerentanan kelistrikan ==
'''Kerentanan kelistrikan''' X<sub>e</sub> pada bahan dielektrik adalah ukuran seberapa mudah bahan ini dikutubkan dalam medan listrik, yang pada akhirnya menentukan [[permitivitas]] listrik sehingga mempengaruhi sifat-sifat lain dalam bahan dielektrik tersebut, misalnya nilai [[kapasitansi]] jika dipergunakan dalam [[kapasitor]].
 
nilai kerentanan listrik ini didefinisikan melalui sebuah konstanta perbandingan antara medan listrik '''E''' dan pengkutuban bahan dielektrik '''P''' sedemikian rupa sehingga:
 
<!-- TEKS DIBAWAH INI DIAMBIL DARI en PADA 27 JULI 2011 UNTUK SAYA TERJEMAHKAN, JANGAN DIHAPUS DULU --
 
 
==Electric susceptibility==
{{Main|permittivity}}
 
The '''electric susceptibility''' χ<sub>e</sub> of a dielectric material is a measure of how easily it [[polarization density|polarizes]] in response to an electric field. This, in turn, determines the electric [[permittivity]] of the material and thus influences many other phenomena in that medium, from the capacitance of [[capacitors]] to the [[speed of light]].
 
It is defined as the constant of proportionality (which may be a [[tensor]]) relating an electric field '''E''' to the induced dielectric [[polarization (electrostatics)|polarization density]] '''P''' such that
 
:<math>
Baris 26 ⟶ 20:
</math>
 
wheredi mana <math>\, \varepsilon_0</math> is theadalah [[Vacuum permittivity|electric permittivity ofPermitivitas freeruang spacehampa]].
 
TheKerentanan susceptibilitysebuah ofbahan amemiliki mediumhubungan isdengan relatedpermitivitas to its relative permittivityrelatifnya <math>\, \varepsilon_r</math> byyaitu:
 
:<math>\chi_e\ = \varepsilon_r - 1.</math>
 
Sehingga dalam ruang hampa,
So in the case of a vacuum,
 
:<math>\chi_e\ = 0. </math>
 
The [[electricPerpindahan displacementmedan listrik]] '''D''' is related toberhubungan thedengan polarizationkerapatan densitypengkutuban '''P''' bymelalui:
 
:<math>
Baris 42 ⟶ 36:
</math>
 
=== Penyebaran (dispersi) dan hukum sebab dan akibat ===
===Dispersion and causality===
Secara umum, sebuah bahan tidak dapat langsung terkutub (''polarized'') secara mendadak pada saat berada dalam medan listrik. Bentuk umum rumus sebagai fungsi waktu pengutuban ini adalah:
In general, a material cannot polarize instantaneously in response to an applied field. The more general formulation as a function of time is
 
:<math>\mathbf{P}(t)=\varepsilon_0 \int_{-\infty}^t \chi_e(t-t') \mathbf{E}(t')\, dt'.</math>
 
ThatArtinya is,pengkutuban theterjadi polarizationsebagai isbentuk apembelokan ([[convolutionkonvolusi]]) ofterhadap themedan electriclistrik fieldpada atmasa previouslampau times(waktu withsebelumnya) time-dependentdengan susceptibilitynilai givenkerentanan bylistrik saat ini yang bernilai <math>\chi_e(\Delta t)</math>. Batas Theatas upper limit of thisdari [[integral]] can beini extendeddapat toterus infinitydiperpanjang assampai welltak ifterhingga one defineskarena <math>\chi_e(\Delta t) = 0</math> foruntuk <math>\Delta t < 0</math>. AnRespon instantaneouspengutuban responsemendadak correspondsdapat toterjadi karena [[DiracFungsi delta functiondirac]] susceptibilitydengan kerentanan <math>\chi_e(\Delta t) = \chi_e \delta(\Delta t)</math>.
 
Namun perhitungan menjadi lebih mudah dalam sistem linear jika menggunakan rumus [[Transformasi Fourier]] dan menulis persamaan ini sebagai fungsi frekuensi. Karena adanya [[teorema konvolusi]], bentuk integral berubah menjadi perkalian sederhana,
 
It is more convenient in a linear system to take the [[continuous Fourier transform|Fourier transform]] and write this relationship as a function of frequency. Due to the [[convolution theorem]], the integral becomes a simple product,
:<math>\mathbf{P}(\omega)=\varepsilon_0 \chi_e(\omega) \mathbf{E}(\omega).</math>
 
Perlu diperhatikan bahwa frekuensi sederhana ini bergantung pada nilai kerentanan, atau nilai permitivitas. Bentuk grafik kerentanan berdasar frekuensi ini memberi sifat [[dispersi]] pada bahan dielektrik.
Note the simple frequency dependence of the susceptibility, or equivalently the permittivity. The shape of the susceptibility with respect to frequency characterizes the [[dispersion (optics)|dispersion]] properties of the material.
 
MoreoverLebih jauh, thebahwa factpengutuban thathanya thebergantung polarizationpada canmedan onlylistrik dependpada onwaktu the electric field at previous timeslampau (i.e.yaitu <math>\chi_e(\Delta t) = 0</math> foruntuk <math>\Delta t < 0</math>), asebagai consequencekonsekuensi ofatas [[causality]]hukum sebab-akibat, imposespengutuban memiliki [[Kramers–Kronighubungan relation|Kramers–Kronig constraints]] on thepada susceptibilitykerentanan <math>\chi_e(0)</math>.
 
== Pengutuban dielektrik ==
==Dielectric polarization==
 
=== Permodelan atom sederhana ===
===Basic atomic model===
 
[[ImageBerkas:dielectric model.svg|rightka|thumbjmpl|400px|ElectricInteraksi fieldmedan interactionlistrik withdengan anpermodelan [[atom]] underdielektrik the classical dielectric modelklasik.]]
 
Dalam pendekatan teori klasik tentang permodelan dielektrik, sebuah bahan terbuat dari [[atom|atom-atom]]. Tiap atom terdiri dari awan bermuatan negatif ([[elektron]]) terikat dan meliputi titik bermuatan positif di tengahnya. Dengan keberadaan medan listrik di sekeliling atom ini maka awan bermuatan negatif tersebut berubah bentuk, seperti yang terlihat pada gambar yang atas-kanan .
In the classical approach to the dielectric model, a material is made up of atoms. Each atom consists of a cloud of negative charge (Electrons) bound to and surrounding a positive point charge at its center. In the presence of an electric field the charge cloud is distorted, as shown in the top right of the figure.
 
Hal ini dapat dipandang secara sederhana sebagai [[dwikutub]] dengan menggunakan [[prinsip-prinsip superposisi]]. Dwikutub ini dicirikan oleh [[momen dwikutub listrik|momen dwikutubnya]], yaitu besaran vektor yang ditampilkan pada gambar sebagai panah biru dengan tanda ''M''. Yang berperan membentuk perilaku dielektrik adalah Hubungan antara medan listrik dan momen dwikutubnya. (Catatan bahwa pada gambar momen dwikutub digambarkan mengarah pada arah yang sama dengan medan listrik, hal ini tidak selalu benar-benar terjadi, dan ini hanya merupakan penyederhanaan saja, tetapi penggambaran seperti ini biasanya masih sesuai untuk berbagai bahan.)
This can be reduced to a simple [[dipole]] using the [[superposition principle]]. A dipole is characterized by its [[electrical dipole moment|dipole moment]], a vector quantity shown in the figure as the blue arrow labeled ''M''. It is the relationship between the electric field and the dipole moment that gives rise to the behavior of the dielectric. (Note that the dipole moment is shown to be pointing in the same direction as the electric field. This isn't always correct, and it is a major simplification, but it is suitable for many materials.)
 
Ketika medan listrik hilang, atom-atom pada bahan tersebut kembali pada keadaan sebelumnya. Waktu yang diperlukan untuk berubah-ubah keadaan ini disebut waktu [[Relaksasi (fisika)|Relaksasi]]; grafiknya berbentuk penurunan secara ekponensial.
When the electric field is removed the atom returns to its original state. The time required to do so is the so-called [[Relaxation (physics)|relaxation]] time; an exponential decay.
 
Permodelan di atas merupakan penggambaran sederhana saja, pada praktiknya perilaku dielektrik sangat bergantung pada situasinya. Makin rumit situasinya (membutuhkan akurasi lebih) makin rumit pula permodelan yang harus dibuat untuk menjelaskan perilaku bahan dielektrik secara akurat. Permasalahan paling mendasar adalah:
This is the essence of the model in physics. The behavior of the dielectric now depends on the situation. The more complicated the situation the richer the model has to be in order to accurately describe the behavior. Important questions are:
* Apakah medan listrik dalam bahan tersebut konstan ataukah berubah sejalan waktu?
*Is the electric field constant or does it vary with time?
** Jika berubah sejalan waktu, seberapa besar perubahannya?
**If the electric field does vary, at what rate?
* Bagaimana ciri-ciri bahan tersebut?
*What are the characteristics of the material?
** Apakah arah medan listrik merupakan [[isotropi]] yang penting?
**Is the direction of the field important ([[isotropy]])?
** Apakah bahan tersebut [[homogen]]?
**Is the material the same all the way through ([[Homogeneity (physics)|homogeneous]])?
** Adakah batasan-batasan yang harus diperhatikan?
**Are there any boundaries/interfaces that have to be taken into account?
* Apakah harus diperhatikan bila sistemnya [[sistem linear|linear]] atau [[sistem nonlinear|nonlinear]]?
*Is the system [[Linear system|linear]] or do [[Nonlinear system|nonlinearities]] have to be taken into account?
 
Hubungan antara medan listrik '''E''' dan momen dwikutub '''M''' mempengaruhi perilaku bahan dielektrik, yang mana pada bahan tertentu, dapat dicirikan melalui fungsi '''F''' dengan persamaan:
The relationship between the electric field '''E''' and the dipole moment '''M''' gives rise to the behavior of the dielectric, which, for a given material, can be characterized by the function '''F''' defined by the equation:
:<math>\mathbf{M} = \mathbf{F}(\mathbf{E})</math>.
 
Ketika medan listrik dan jenis bahan telah ditentukan, lalu ditentukan fungsi ''F'' paling sederhana untuk mendapatkan hasil paling mendekati dari sifat yang diinginkan.
When both the type of electric field and the type of material have been defined, one then chooses the simplest function ''F'' that correctly predicts the phenomena of interest. Examples of phenomena that can be so modeled include:
 
=== Pengutuban dwikutub ===
*[[Refractive index]]
'''Pengutuban dwikutub''' adalah pengutuban pada [[kutub molekul|kutub-kutub molekulnya]]. Pengutuban jenis ini berakibat pengutuban secara permanen, contohnya ikatan asimetris antara atom [[oksigen]] dan [[hidrogen]] pada [[air]], yang akan mempertahankan sifat-sifat pengutuban walaupun medan listrik sudah hilang. Pengutuban jenis ini membentuk pengutuban makroskopis.
*[[Group velocity dispersion]]
*[[Birefringence]]
*[[Self-focusing]]
*[[Harmonic generation]]
 
Jika medan listrik dari luar dipaparkan pada bahan tertentu, jarak antara muatan dalam atom, yang terkait dengan [[ikatan kimia]]nya, tidak berubah selama terkutub; namun, kutub-kutubnya akan berputar. Putarannya tergantung pada [[torsi]] dan [[viskositas]] molekul yang bersangkutan. Karena perputaran ini tidak dapat terjadi secara mendadak, pengutuban dwikutub belum terjadi ketika frekuensi pengutuban masih rendah. Jarak waktu respon muatan listrik karena adanya medan listrik ini menimbulkan [[gesekan]] dan [[panas]].
===Dipolar polarization===
Dipolar polarization is a polarization that is particular to [[polar molecule]]s. This polarization results from permanent dipoles, e.g. asymmetric bonds between oxygen and hydrogen atoms, which retain polarization in the absence of an external electric field. The assembly of these dipoles forms a macroscopic polarization.
 
=== Pengutuban ion ===
When an external electric field is applied, the distance between charges, which is related to [[chemical bond]]ing, remains constant in the polarization; however, the polarization itself rotates. This rotation occurs on a timescale which depends on the [[torque]] and the surrounding local [[viscosity]] of the molecules. Because the rotation is not instantaneous, dipolar polarizations lose the response to electric fields at the lowest frequency in polarizations. The delay of the response to the change of the electric field causes [[friction]] and heat.
'''Pengutuban ion''' adalah pengutuban yang terjadi karena adanya perpindahan relatif antara [[ion]] negatif dan positif dalam molekul yang bersangkutan, misalnya pada [[Garam|NaCl]]).
 
Sering kristal atau molekul tidak terdiri hanya satu jenis atom saja, distribusi muatan listrik di sekitar atom kristal atau molekul cenderung positif atau negatif. Akibatnya, ketika getaran molekul menginduksi perpindahan muatan dalam atom, titik setimbang muatan positif dan negatif mungkin tidak berada pada lokasi yang sama. Titik setimbang ini mempengaruhi simetri sebaran muatan listrik. Ketika titik setimbang ini tidak setimbang, pengkutuban terjadi dalam kristal atau molekul tersebut. Inilah pengutuban ion.
===Ionic polarization===
Ionic polarization is polarization which is caused by relative displacements between positive and negative [[ion]]s in [[ionic crystal]]s (for example, [[Sodium chloride|NaCl]]).
 
Pengutuban ion menyebabkan [[transisi feroelektrik]] dan juga pengutuban dwipolar. Transisi yang disebabkan berubahnya urutan arah kutub permanen sepanjang garis tertentu, disebut '''transisi fase ''order-disorder'''''. Sedang transisi yang disebabkan oleh pengutuban ion dalam kristal disebut transisi fase pergeseran.
If crystals or molecules do not consist of only atoms of the same kind, the distribution of charges around an atom in the crystals or molecules leans to positive or negative. As a result, when lattice vibrations or molecular vibrations induce relative displacements of the atoms, the centers of positive and negative charges might be in different locations. These center positions are affected by the symmetry of the displacements. When the centers don't correspond, polarizations arise in molecules or crystals. This polarization is called '''ionic polarization'''.
 
== Dispersi dielektrik ==
Ionic polarization causes [[ferroelectric effect|ferroelectric transition]] as well as [[dipolar polarization]]. The transition, which is caused by the order of the directional orientations of permanent dipoles along a particular direction, is called '''order-disorder phase transition'''. The transition which is caused by ionic polarizations in crystals is called '''displacive phase transition'''.
Dalam ilmu fisika, '''dispersi dielektrik''' adalah ketergantungan bahan dielektrik pada nilai permitivitasnya pada frekuensi tertentu ketika adanya medan listrik. Karena adanya jeda waktu antara pengutuban dan perubahan medan listrik, permitivitas bahan dielektrik menjadi sangat rumit, diperlukan fungsi dengan [[bilangan kompleks]] dari frekuensi medan listrik. Hal ini sangat penting dalam penggunaan bahan dielektrik dan analisis sistem pengutuban.
 
Kejadian umum atas fenomena ini disebut sebagai [[dispersi bahan]]: yaitu respon yang tergantung pada frekuensi dari suatu bahan untuk menghantarkan gelombang (''wave propagation'').
==Dielectric dispersion==
In physics, '''dielectric dispersion''' is the dependence of the permittivity of a dielectric material on the frequency of an applied electric field. Because there is always a lag between changes in polarization and changes in an electric field, the permittivity of the dielectric is a complicated, [[complex number|complex-valued]] function of frequency of the electric field. It is very important for the application of dielectric materials and the analysis of polarization systems.
 
Ketika frekuensi meningkat:
This is one instance of a general phenomenon known as [[material dispersion]]: a frequency-dependent response of a medium for wave propagation.
# Pengutuban dwikutub tidak mungkin mengejar perubahan medan listrik ketika memasuki daerah [[gelombang mikro]] sekitar 10<sup>10</sup>&nbsp;[[Hertz|Hz]];
# Ketika memasuki daerah [[infra-merah]] atau infra-merah-jauh sekitar 10<sup>13</sup> Hz, pengutuban ion tidak lagi merespon terhadap medan listrik;
# Pengutuban listrik benar-benar tidak mungkin terjadi ketika frekuensi memasuki daerah [[ultraungu]] sekitar 10<sup>15</sup>&nbsp;Hz.
 
Dalam frekuensi di atas ultraungu, permitivitas mendekati nilai konstanta ''ε''<sub>0</sub> untuk semua bahan, di mana ''ε''<sub>0</sub> adalah permitivitas ruang hampa. Karena permitivitas merupakan kekuatan hubungan antara medan listrik dan pengutuban, jika pengutuban tidak lagi merespon medan listrik, maka permitivitas menurun.
When the frequency becomes higher:
# it becomes impossible for dipolar polarization to follow the electric field in the [[microwave]] region around 10<sup>10</sup>&nbsp;[[Hertz|Hz]];
# in the [[infrared]] or far-infrared region around 10<sup>13</sup> Hz, ionic polarization loses the response to the electric field;
# electronic polarization loses its response in the ultraviolet region around 10<sup>15</sup>&nbsp;Hz.
 
== Relaksasi dielektrik ==
In the frequency region above ultraviolet, permittivity approaches the constant ''ε''<sub>0</sub> in every substance, where ''ε''<sub>0</sub> is the permittivity of the free space. Because permittivity indicates the strength of the relation between an electric field and polarization, if a polarization process loses its response, permittivity decreases.
'''Relaksasi dielektrik''' adalah komponen jeda waktu dalam [[permitivitas relatif|konstanta dielektrik]] suatu bahan. Jeda ini biasanya disebabkan oleh jeda waktu yang diperlukan molekul bahan sampai terkutub (''polarized'') ketika mengalami perubahan medan listrik disekitar bahan dielektrik (misalnya, kapasitor yang dialiri [[arus listrik]]). Relaksasi dielektrik ketika terjadi perubahan medan listrik dapat dipersamakan dengan adanya [[histerisis]] ketika terjadi perubahan [[medan magnet]] (dalam [[induktor]] atau [[transformer]]). Dalam [[sistem linier]], relaksasi secara umum berarti jeda waktu sebelum respon yang diinginkan muncul, oleh karena itu relaksasi diukur sebagai nilai relatif terhadap keadaan dielektrik stabil yang diharapkan (''equilibrium''). Jeda waktu antara munculnya medan listrik dan terjadinya pengutuban berakibat berkurangnya [[energi bebas gibbs|energi bebas]] (G) tanpa dapat dikembalikan.
 
Dalam ilmu [[fisika]], '''relaksasi dielektrik''' mengacu pada waktu respon relaksasi bahan dielektrik atas medan listrik dari luar pada frekuensi gelombang mikro. Relaksasi ini sering diterangkan dalam permitivitas sebagai fungsi terhadap [[frekuensi]], yang mana, dalam sistem ideal, dapat dinyatakan dalam persamaan Debye. Namun di lain pihak, pergeseran pengutuban ion dan pengutuban elektron menunjukkan perilaku sejenis [[resonansi]] atau [[osilasi]]. Ciri proses pergeseran sangat bergantung pada struktur, komposisi, dan lingkungan sekitar dari bahan.
==Dielectric relaxation==
'''Dielectric relaxation''' is the momentary delay (or lag) in the [[dielectric constant]] of a material. This is usually caused by the delay in molecular polarization{{Disambiguation needed|date=June 2011}} with respect to a changing electric field in a dielectric medium (e.g. inside capacitors or between two large [[Electrical conductor|conducting]] surfaces). Dielectric relaxation in changing electric fields could be considered analogous to [[hysteresis]] in changing [[magnetic field]]s (for [[inductor]]s or [[transformer]]s). Relaxation in general is a delay or lag in the response of a [[linear system]], and therefore dielectric relaxation is measured relative to the expected linear steady state (equilibrium) dielectric values. The time lag between electrical field and polarization implies an irreversible degradation of [[Gibbs free energy|free energy]](G).
 
Jumlah panjang gelombang yang bisa dipancarkan sebagai radiasi ketika terjadinya relaksasi dielektrik dapat ditemukan menggunakan Hukum Hemmings yang pertama
In [[physics]], '''dielectric relaxation''' refers to the relaxation response of a dielectric medium to an external electric field of microwave frequencies. This relaxation is often described in terms of permittivity as a function of [[frequency]], which can, for ideal systems, be described by the Debye equation. On the other hand, the distortion related to ionic and electronic polarization shows behavior of the [[resonance]] or [[oscillator]] type. The character of the distortion process depends on the structure, composition, and surroundings of the sample.
 
The number of possible wavelengths of emitted radiation due to dielectric relaxation can be equated using Hemmings' first law (named after Mark Hemmings)
 
:<math>n = \frac{l^2-l}{2} </math>
 
di mana
where
:''n'' adalah jumlah panjang gelombang yang bisa dipancarkan sebagai radiasi
:''n'' is the number of different possible wavelengths of emitted radiation
:<math>l</math> isadalah thejumlah numbertingkat of energy levels (including ground level)energi.
 
=== Relaksasi Debye relaxation===
'''DebyeRelaksasi relaxationDebye''' isadalah therespon dielectricrelaksasi relaxationdari responsesekumpulan ofdwikutub anyang ideal,tak noninteractingberinteraksi populationsatu ofsama dipoleslain, tosecara anideal, alternatingatas externalberubahnya electricmedan field.listrik Itdari isluar. usuallyBiasanya expressednilainya indinyatakan thesebagai complexpermitivitas permittivitykompleks <math>\varepsilon\,\!</math> ofdari abahan mediumsebagai asfungsi aterhadap functionfrekuensi of the field'smedan [[frequency]]listrik <math>\omega</math>:
 
:<math>
Baris 132 ⟶ 121:
</math>
 
wheredi mana <math>\varepsilon_{\infty}</math> isadalah thepermitivitas permittivitypada atbatas thefrekuensi high frequency limittertinggi, <math>\Delta\varepsilon = \varepsilon_{s}-\varepsilon_{\infty}</math> wheredi mana <math>\varepsilon_{s}</math> ismerupakan thepermitivitas static,statis lowberfrekuensi frequency permittivityrendah, anddan <math>\tau</math> isadalah the characteristicciri [[relaxationwaktu timerelaksasi]] ofdari bahan theyang mediumbersangkutan.
 
ThisModel relaxationrelaksasi modelseperti wasini introducedpertama bykali anddiperkenalkan named(dan afterdinamai thesesuai chemistyang memperkenalkan) oleh [[Peter Debye]] (pada tahun 1913).<ref>
P. Debye (1913), Ver. Deut. Phys. Gesell. 15, 777; reprinted 1954 in collected papers of Peter J.W. Debye Interscience, New York</ref>
 
===Variants ofVariasi thepersamaan Debye equation===
* [[Cole–ColePersamaan equationCole–Cole]]
* [[Persamaan Cole–Davidson]]
*[[Cole–Davidson equation]]
* [[Relaksasi Havriliak–Negami]]
*[[Havriliak–Negami relaxation]]
* Fungsi Kohlrausch–Williams–Watts (Transformasi Fourier atas [[fungsi ekponensial diregangkan]])
*Kohlrausch–Williams–Watts function (Fourier transform of [[stretched exponential function]])
 
==Applications Penerapan ==
===Capacitors Kapasitor ===
 
{{Main|capacitorkapasitor}}
 
[[ImageBerkas:Capacitor schematic with dielectric.svg|thumbjmpl|uprightlurus|ChargePemisahan separationmuatan inlistrik adalam parallel-platelempengan capacitor[[konduktor causeslistrik|konduktor]] ansejajar internalmenimbulkan electricmedan fieldlistrik internal. ABahan dielectricdielektrik (orangeoranye) reducesmengurangi themedan field andinternal increasessambil themenambah capacitance[[kapasitansi]].]]
 
Kapasitor yang diproduksi untuk komersial biasanya menggunakan bahan dielektrik [[zat padat|padat]] yang memiliki permitivitas tinggi sebagai pemisah antara muatan positif dan negatif yang disimpan. Bahan ini sering pula disebut sebagai "dielektrik kapasitor".<ref>
Commercially manufactured capacitors typically use a [[solid]] dielectric material with high permittivity as the intervening medium between the stored positive and negative charges. This material is often referred to in technical contexts as the "capacitor dielectric".<ref>
{{Ref patent
|country=United States
Baris 168 ⟶ 157:
</ref>
 
Keuntungan yang jelas terlihat jika menggunakan bahan dielektrik semacam ini adalah mencegah dua plat konduktor yang mana terdapat muatan listrik saling berhubungan langsung. Dan yang lebih penting, permitivitas tinggi memungkinkan lebih banyak muatan listrik yang tersimpan pada [[potensial listrik|potensial]] yang sama. Kerapatan muatan listrik σ<sub>ε</sub> yang bisa disimpan jika menggunakan bahan dielektrik linear dengan permitivitas '''ε''' dan ketebalan '''d''' untuk memisah dua konduktor dapat dihitung dengan
The most obvious advantage to using such a dielectric material is that it prevents the conducting plates on which the charges are stored from coming into direct electrical contact. More significant, however, a high permittivity allows a greater charge to be stored at a given voltage. This can be seen by treating the case of a linear dielectric with permittivity ε and thickness d between two conducting plates with uniform charge density σ<sub>ε</sub>. In this case the charge density is given by
 
:<math>\sigma_{\epsilon}=\epsilon\frac{V}{d}</math>
 
and thedan [[capacitancekapasitansi]] per unitsatuan arealuas byadalah
 
:<math>c=\frac{\sigma_{\epsilon}}{V}=\frac{\epsilon}{d}</math>
 
Dari sini, bisa kita lihat bahwa semakin besar ε makin besar pula muatan yang disimpan (σ<sub>ε</sub>) dan akhirnya makin besar pula nilai kapasitansinya.
From this, it can easily be seen that a larger ε leads to greater charge stored and thus greater capacitance.
 
Bahan dielektrik yang digunakan dalam kapasitor juga dipilih yang sulit [[ionisasi|terionisasi]] agar kapasitor dapat dipergunakan pada potensial tinggi tanpa khawatir bahan dielektrik terionisasi dan mengalirkan arus (arus bocor).
Dielectric materials used for capacitors are also chosen such that they are resistant to [[ionization]]. This allows the capacitor to operate at higher voltages before the insulating dielectric ionizes and begins to allow undesirable current.
 
=== Resonator dielektrik ===
===Dielectric resonator===
'''[[Osilator resonator dielektrik]]''' (DRO -- ''Dielectric Resonator Oscillator'') adalah komponen elektronika yang menghasilkan [[resonansi]] dalam rentang frekuensi sempit, biasanya pada pita gelombang mikro. Komponen ini terdiri dari "''puck''" keramik yang memiliki konstanta dielektrik besar dan [[faktor lesapan]] (''dissipation factor'') rendah. Resonator semacam ini digunakan untuk mendapatkan frekuensi acuan dalam rangkaian osilator. Resonator dielektrik tak-terlindung (''unshielded'') dapat ditemui pada [[Antena Resonator Dielektrik]] (DRA -- ''Dielectric Resonator Antenna'').
{{Main|dielectric resonator}}
 
== Dielektrik dalam praktik ==
A ''dielectric resonator oscillator'' (DRO) is an electronic component that exhibits [[resonance]] for a narrow range of frequencies, generally in the microwave band. It consists of a "puck" of ceramic that has a large dielectric constant and a low [[dissipation factor]]. Such resonators are often used to provide a frequency reference in an oscillator circuit. An unshielded dielectric resonator can be used as a [[Dielectric Resonator Antenna]] (DRA).
Bahan dielektrik dapat berupa [[zat padat]], [[zat cair]], atau [[gas]]. Bahkan, ruang hampa-pun dapat dianggap bahan dielektrik walaupun konstanta dielektrik relatifnya merupakan identitas (bernilai 1).
 
Tampaknya dielektrik dalam bentuk padat lebih umum dipergunakan dalam ilmu kelistrikan, dan banyak zat padat merupakan [[isolator]] yang baik. Beberapa contoh antara lain [[porselen]], [[kaca]], dan sebagian besar [[plastik]]. [[Udara]], [[nitrogen]], dan [[belerang hexafluoride]] adalah tiga [[gas]] yang umum digunakan sebagai bahan dielektrik.
==Some practical dielectrics==
* Pelapis industrial seperti parylene bertindak sebagai penghalang dielektrik antara bahan yang dilapisi dan lingkungan sekitar.
Dielectric materials can be solids, liquids, or gases. In addition, a high vacuum can also be a useful, lossless dielectric even though its relative dielectric constant is only unity.
* Minyak yang digunakan dalam [[transformer]] (terutama yang besar) berguna sebagai bahan dielektrik cair dan sebagai pendingin. Bahan dielektrik cair memiliki konstanta dielektrik yang lebih tinggi, sehingga bisa dipergunakan dalam kapasitor [[tegangan tinggi]] sehingga mencegah terjadinya muatan bocor bila terjadi korona dan juga meningkatkan nilai kapasitansi.
* Karena bahan dielektrik menghambat arus listrik, permukaan bahan dielektrik bisa saja menangkap muatan listrik berlebih yang ''terlepas''. Hal ini dapat terjadi secara tidak sengaja ketika bahan dielektrik tergesek atau tersentuh bahan lain sehingga terjadi [[efek tribolistrik]]. Namun kadang kala kejadian seperti ini justru diinginkan seperti dalam [[generator Van De Graff]] atau [[elektroforus]], atau dapat pula kejadian ini malah merusak seperti dalam pelepasan [[listrik statis]].
* Bahan dielektrik khusus yang disebut [[elektret]] dapat menyimpan muatan listrik cukup lama, hampir seperti magnet yang mampu menyimpan medan magnet.
* Beberapa bahan dielektrik mampu menghasilkan potensial listrik ketika mengalami [[tekanan]], atau dapat berubah bentuk ketika diberi potensi listrik. Sifat ini disebut sebagai sifat [[piezoelektrik]]. Bahan piezoelektrik merupakan jenis dielektrik yang sangat berguna dalam berbagai alat.
* Beberapa bahan dielektrik dalam bentuk [[kristal]] [[ion]] dan [[polimer]] memiliki momen dwikutub sendiri, yang dapat dimodifikasi oleh medan listrik dari luar. Perilaku ini disebut efek [[feroelektrik]]. Bahan-bahan ini berperilaku seperti bahan [[feromagnetisme|feromagnetik]] ketika terpapar medan magnet. Bahan feroelektrik sering kali memiliki konstanta dielektrik yang sangat besar, sehingga bahan-bahan jenis ini sangat berguna dalam pembuatan kapasitor.
 
== Referensi ==
Solid dielectrics are perhaps the most commonly used dielectrics in electrical engineering, and many solids are very good insulators. Some examples include [[porcelain]], [[glass]], and most [[plastic]]s. Air, [[nitrogen]] and [[sulfur hexafluoride]] are the three most commonly used [[gaseous dielectric]]s.
* Classical Electrodynamics,John David Jackson Published by Wiley,1998 ISBN7130932X,780471309321
*[[Industrial coating]]s such as [[parylene]] provide a dielectric barrier between the substrate and its environment.
*[[Mineral oil]] is used extensively inside electrical [[transformer]]s as a fluid dielectric and to assist in cooling. Dielectric fluids with higher dielectric constants, such as electrical grade [[castor oil]], are often used in [[high voltage]] capacitors to help prevent [[corona discharge]] and increase capacitance.
*Because dielectrics resist the flow of electricity, the surface of a dielectric may retain ''stranded'' excess electrical charges. This may occur accidentally when the dielectric is rubbed (the [[triboelectric effect]]). This can be useful, as in a [[Van de Graaff generator]] or [[electrophorus]], or it can be potentially destructive as in the case of [[electrostatic discharge]].
*Specially processed dielectrics, called [[electret]]s (which should not be confused with [[ferroelectric]]s), may retain excess internal charge or "frozen in" polarization. Electrets have a semipermanent external electric field, and are the electrostatic equivalent to magnets. Electrets have numerous practical applications in the home and industry.
*Some dielectrics can generate a potential difference when subjected to mechanical [[Stress (physics)|stress]], or change physical shape if an external voltage is applied across the material. This property is called [[piezoelectricity]]. Piezoelectric materials are another class of very useful dielectrics.
*Some ionic [[crystal]]s and [[polymer]] dielectrics exhibit a spontaneous dipole moment which can be reversed by an externally applied electric field. This behavior is called the [[ferroelectric]] effect. These materials are analogous to the way [[ferromagnetic]] materials behave within an externally applied magnetic field. Ferroelectric materials often have very high dielectric constants, making them quite useful for capacitors.
 
==See also==
{{colbegin|3}}
*[[Application of tensor theory in physics]]
*[[Clausius-Mossotti relation]]
*[[dielectric strength]]
*[[dielectric spectroscopy]]
*[[Dispersion (optics)]]
*[[EIA Class 1 dielectric]]
*[[EIA Class 2 dielectric]]
*[[electrorotation]]
*[[electret]]
*[[Havriliak–Negami relaxation]]
*[[high-k]]
*[[low-k]]
*[[leakage]]
*[[Linear response function]]
*[[Magnetic susceptibility]]
*[[Maxwell's equations]]
*[[Metamaterial]]
*[[paraelectricity]]
*[[QBD (electronics)]]
*[[RC delay]]
*[[Rotational Brownian motion]]
{{colend}}
 
==References==
*Classical Electrodynamics,John David Jackson Published by Wiley,1998 ISBN7130932X,780471309321
{{Reflist}}
 
== Pranala luar ==
==External links==
* [http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html Electromagnetism] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110603233123/http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html |date=2011-06-03 }} - A chapter from an online textbook
* [http://wiki.4hv.org/index.php/Dielectric_Sphere_in_Electric_Field Dielectric Sphere in an Electric Field] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070116093447/http://wiki.4hv.org/index.php/Dielectric_Sphere_in_Electric_Field |date=2007-01-16 }}
* [http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/dielectrics/index.php DoITPoMS Teaching and Learning Package "Dielectric Materials"]
* {{Wikisource-inline|list=
**{{Cite Americana|Dielectric|noicon=x}}
**{{Cite EB1911|Dielectric|noicon=x}}
}}
 
[[Kategori:Dielektrik| ]]
{{Polarization states}}
[[Kategori:Listrik]]
 
[[Kategori:Medan listrik]]
[[Category:Dielectrics| ]]
[[Kategori:Medan magnet]]
[[Category:Electricity]]
[[Kategori:Konsep fisika dasar]]
[[Category:Electric and magnetic fields in matter]]
[[Kategori:Ilmu material]]
[[Category:Fundamental physics concepts]]
[[Kategori:Besaran]]
[[Category:Materials science]]
[[Category:Metamaterials]]
[[Category:Physical quantities]]
[[Category:Radio electronics]]
 
[[es:Dieléctrico]]
 
 
-->
Diperoleh dari "https://wiki-indonesia.club/wiki/Dielektrik"