Selasa, 28 April 2009

Saluran udara tegangan ekstra tinggi

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Langsung ke: navigasi, cari
Menara transmisi listrik

SUTET adalah singkatan dari Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi dengan kekuatan 500 kV yang ditujukan untuk menyalurkan energi listrik dari pusat-pusat pembangkit yang jaraknya jauh menuju pusat-pusat beban sehingga energi listrik bisa disalurkan dengan efisien.

Berbagai macam kekhawatiran muncul akan dampak SUTET terhadap kesehatan bagi penduduk yang tinggal di wilayah yang dilewati jalur SUTET.

[sunting] Penelitian dan dampak

  • Hasil penelitian yang sangat mempengaruhi pandangan masyarakat dunia tentang hubungan kanker otak pada anak dengan paparan medan elektromagnetik adalah hasil penelitian Wertheimer dan Leper tahun 1979, yang sempat menggoncangkan dunia karena risiko positif yang dilaporkannya. Sejak penelitian tersebut, berbagai studi epidemiologi dan laboratorium lainnya dilakukan sebagai replikasi dan eskpansi penelitian Wertheimer di berbagai negara. Namun hasil yang didapat justru beragam, bahkan sebagian besar bersifat kontradiktif. Dilaporkan, studi Feyching dan Ahlboum, 1993, meta analisisnya merupakan penelitian yang mendukung hasil Wertheimer, sedangkan studi National Cancer Institute (NCI) tahun 1997 di Amerika Serikat, studi Kanada 1999, studi Inggris 1999-2000 dan studi Selandia Baru menemukan hasil yang tidak mendukung Wertheimer.
  • Sebuah studi yang dilakukan oleh Dr. Gerald Draper dan koleganya dari Chilhood Cancer Research Group di Oxford University dan Dr. John Swanson, penasehat sains di National Grid Transco, menemukan bahwa anak-anak yang tinggal kurang dari 200 meter dari jalur tegangan tinggi, saat dilahirkan memiliki resiko menderita leukimia sebesar 70 persen daripada yang tinggal dari jarak 600 meter atau lebih. Ditemukan lima kali lipat lebih besar kasus leukimia pada bayi yang dilahirkan di daerah sekitar SUTET atau sebesar 400 dalam setahun dari 1 persen jumlah penduduk yang tinggal di daerah tersebut. Secara keseluruhan, anak-anak yang hidupnya dalam radius 200 meter dari tiang tegangan tinggi sekitar 70 persen diantaranya terkena leukimia dan yang hidup antara 200-600 meter sekitar 20 persen dibandingkan dengan yang tinggal lebih dari 600 meter. Walaupun demikian, peningkatan resiko leukemia masih ditemukan pada jarak dimana besar medan listrik bernilai di bawah kondisi di dalam rumah, sehingga disimpulkan bahwa peningkatan resiko leukemia tidak diakibatkan oleh medan listrik atau medan magnet yang diakibatkan oleh SUTET [1]
  • Berdasarkan hasil penelitian Dr. dr. Anies, M.Kes. PKK, pada penduduk di bawah SUTET 500 kV di Kabupaten Pekalongan, Kabupaten Pemalang, dan Kabupaten Tegal (2004) menunjukkan bahwa besar risiko electrical sensitivity pada penduduk yang bertempat tinggal di bawah SUTET 500 kV adalah 5,8 kali lebih besar dibandingkan dengan penduduk yang tidak bertempat tinggal di bawah SUTET 500 kV. Secara umum dapat disimpulkan bahwa pajanan medan elektromagnetik yang berasal dari SUTET 500 kV berisiko menimbulkan gangguan kesehatan pada penduduk, yaitu sekumpulan gejala hipersensitivitas yang dikenal dengan electrical sensitivity berupa keluhan sakit kepala (headache), pening (dizziness), dan keletihan menahun (chronic fatigue syndrome). Hasil penemuan Anies menyimpulkan bahwa ketiga gejala tersebut dapat dialami sekaligus oleh seseorang, sehingga penemuan baru ini diwacanakan sebagai "Trias Anies".
  • Corrie Wawolumaya dari Bagian Ilmu Kedokteran Komunitas Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia pernah melakukan penelitian terhadap pemukiman di sekitar SUTET. Hasilnya tidak ditemukan hubungan antara kanker leukemia dan SUTET [2]
  • John Moulder mencoba menarik kesimpulan dari ratusan penelitian tentang dampak SUTET terhadap kesehatan. Moulder menyimpulkan bahwa tidak ada hubungan sebab akibat antara medan tegangan listrik dan kesehatan manusia (termasuk kanker). Walaupun demikian medan tegangan listrik belum bisa dibuktikan benar-benar aman. Selain itu disepakati juga bahwa jika ada bahaya kesehatan terhadap manusia, maka itu hanya terjadi pada sebagian kecil kelompok [3].
  • WHO berkesimpulan bahwa tidak banyak pengaruh yang ditimbulkan oleh medan listrik sampai 20 kV/m pada manusia dan medan listrik sampai 100 kV/m tidak mempengaruhi kesehatan hewan percobaan. Selain itu, percobaan beberapa sukarelawan pada medan magnet 5 mT hanya memiliki sedikit efek pada hasil uji klinis dan fisik [4]

Minggu, 26 April 2009

मदन magnet

Medan Magnet

Hukum Biot Savart

Sebuah kawat apabila dialiri oleh arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang garis-garis gayanya berupa lingkaran-lingkaran yang berada di sekitar kawat tersebut. Arah dari garis-garis gaya magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan (apabila kita menggenggam tangan kanan ibu jari sebagai arah arus listrik sedang keempat jari yang lain merupakan arah medan magnet)
(Hk. Oersteid)

Keterangan :

Apabila sebuah jarum kompas ditempatkan disekitar kawat berarus ( lihat gambar), maka jarum kompas akan mengarah sedemikian sehinga selalu mengikuti arah medan magnet



Keterangan :

Kuat medan magnet di suatu titik di sekitar kawat berarus listrik disebut induksi magnet (B).
Besar Induksi maget (B) oleh Biot dan Savart dinyatakan :

  • Berbanding lurus dengan arus listrik (I)
  • Berbanding lurus dengan panjang elemen kawat penghantar (ℓ)
  • Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik itu ke elemen kawat penghantar
  • Berbanding lurus dengan sinus sudut antara arah arus dan garis penghubung titik itu ke elemen kawat penghantar

Secara matematis untuk menentukan besarnya medan magnet disekitar kawat berarus listrik digunakan metode kalkulus. Hukum Biot Savart tentang medan magnet disekitar kawat berarus listrik adalah

Keterangan:

  • dB = perubahan medan magnet dalam tesla ( T )
  • k =
  • μo = permeabilitas ruang hampa =
  • i = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
  • dl = perubahan elemen panjang dalam meter (m)
  • θ = Sudut antara elemen berarus dengan jarak ke titik yang ditentukan besar medan
    magnetiknya
  • r = Jarak titik P ke elemen panjang dalam meter (m)

Medan Magnet

Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus

Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik. Dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil kuat medan magnetnya.

Berdasarkan perumusan matematik oleh Biot-Savart maka besarnya kuat medan magnet disekitar kawat berarus listrik dirumuskan dengan :

  • B = Medan magnet dalam tesla ( T )
  • μo = permeabilitas ruang hampa =
  • I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
  • a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)

Arah medan magnet menggunakan aturan tangan kanan

Medan magnet adalah besaran vector, sehingga apabila suatu titik dipengaruhi oleh beberapa medan magnet maka di dalam perhitungannya menggunakan operasi vektor.
Berikut ditampilkan beberapa gambar yang menunnjukkan arah arus dan arah medan magnet.
Arah medan magnet didaerah titik P ( diatas kawat berarus listrik ) menembus bidang menjauhi pengamat sedang didaerah titik Q dibawah kawat berarus listrik menembus bidang mendekati pengamat.
Tanda titik menunjukkan arah medan menembus bidang mendekati pengamat.
Tanda silang menunjukkan arah medan menembus bidang menjauhi pengamat.
Tanda anak panah biru menunjukkan arah arus listrik.

Pada sumbu koordinat x, y, z kawat berarus listrik berada pada bidang xoz dan bersilangan dengan sb. Z negative. Arah arus listrik searah dengan sumbu x positif.
Jarak antara kawat I dengan titik pusat koordinat (O) adalah a maka besarnya medan magnet dititik (O) tersebut searah dengan sumbu y negative.

Keterangan gambar:
I = arus listrik
B = medan magnet
Tanda panah biru menunjukkan arah arus llistrik

Contoh :

Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 5 miliampere berada diruang hampa . Tentukan besarnya induksi magnetic pada titik yang berada sejauh 10 cm disebelah kanan kawat, bila kawat vertikal ?

Jawab :
Diketahui : I = 5 miliampere = 5 . 10 – 3 Ampere
a = 10 cm = 0,1 meter
Ditanya : B = ………….?
Dijawab :

Sebuah kawat berada pada sumbu x dialiri arus listrik sebesar 2 A searah dengan sumbu x positif . Tentukan besar dan arah medan magnet dititik P yang berada pada sumbu y berjarak 4 cm dari pusat koordinat 0 ( lihat gambar) ?

Dijawab :
Dketahui : I = 2 A
a = 4 . 10 – 2 m
Ditanya : Besar dan arah B ….. ?
Dijawab :

Medan Magnet di Sekitar Kawat Melingkar

Besar dan arah medan magnet disumbu kawat melingkar berarus listrik dapat ditentukan dengan rumus :

Keterangan:

  • BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalam tesla ( T)
  • I = kuat arus pada kawat dalam ampere ( A )
  • a = jari-jari kawat melingkar dalam meter ( m )
  • r = jarak P ke lingkaran kawat dalam meter ( m )
  • θ = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalam derajad (°)
  • x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m )

dimana

Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung

  • B = Medan magnet dalam tesla ( T )
  • μo = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 -7 Wb/amp. m
  • I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
  • a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)
    = jari-jari lingkaran yang dibuat

Arah ditentukan dengan kaidah tangan kanan
Perhatikan gambar

Sebuah kawat melingkar berada pada sebuah bidang mendatar dengan dialiri arus listrik

Apabila kawat melingkar tersebut dialiri arus listrik dengan arah tertentu maka disumbu pusat lingkaran akan muncul medan magnet dengan arah tertentu. Arah medan magnet ini ditentukan dengan kaidah tangan kanan.
Dengan aturan sebagai berikut:
Apabila tangan kanan kita menggenggam maka arah ibu jari menunjukkan arah medan magnet sedangkan keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrik

Keterangan gambar :

Sebuah kawat melingkar dialiri arus listrik sebesar 4 A (lihat gambar). Jika jari-jari lingkaran 8 cm dan arak titik P terhadap sumbu kawat melingkar adalah 6 cm maka tentukan medan magnet pada :
a. pusat kawat melingkar ( O )
b. dititik P

Jawab :
Diketahui : I = 4 A
a = 8 cm = 8 . 10 – 2 m
x = 6 cm = 6 . 10 – 2 m

sin θ = a / r = 8 / 10 = 0,8
Ditanya : a. Bo = ……. ?
b. BP = ……. ?
Dijawab :

Medan Magnet pada Solenoida

Sebuah kawat dibentuk seperti spiral yang selanjutnya disebut kumparan , apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang.

Kumparan ini disebut dengan Solenida

Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O) Solenoida dapat dihitung

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T )
μ0 = permeabilitas ruang hampa = 4п . 10 -7 Wb/amp. M
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
N = jumlah lilitan dalam solenoida
L = panjang solenoida dalam meter ( m )

Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan arah medan magnet pada Solenoida.

Besarnya medan magnet di ujung Solenida (titik P) dapat dihitung:

BP = Medan magnet diujung Solenoida dalam tesla ( T )
N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
L = Panjang Solenoida dalam meter ( m )

Contoh :
Sebuah Solenoida panjang 2 m memiliki 800 lilitan. Bila Solenoida dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukan induksi magnet pada :
a. Pusat solenoida
b. Ujung solenoida

Jawab :
Diketahui : I = 0,5 A
L = 2 meter
N = 800 lilitan
Ditanya : a. Bo = ............ ?
b. BP = .......... ?
Dijawab :

Pendahuluan

Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran kumparan.

Besarnya medan magnet ditengah-tengah Toroida ( pada titik-titik yang berada pada garis lingkaran merah ) dapat dihitung

  • Bo = Meda magnet dititik ditengah-tengah Toroida dalam tesla ( T )
  • N = jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitan
  • I = kuat arus listrik dalam ampere ( A )
  • a = rata-rata jari2 dalam dan jari-jari luar toroida dengan satuan meter ( m )
  • a = ½ ( R1 + R2 )

Pada gambar anda anak panah merah adalah arah arus sedang tanda panah biru arah medan magnet.

Contoh :
Sebuah Toroida terdiri dari 6000 lilitan dialiri arus listrik sebesar 10 A . Jika jari-jari dalam dan luar berturut-turut 2 dan 4 meter . Tentukan besarnya induksi magnet ditengah toroida !
Jawab :
Diketahui : N = 6000 lilitan
I = 10 A
R1 = 2 meter
R2 = 4 meter
a = ½ ( 2 + 4 ) = 3 m
Ditanya : Bo = ……… ?
Dijawab :


Medan listrik

Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik, seperti elektron, ion, atau proton, dalam ruangan yang di sekitarnya. Medan listrik memiliki satuan N/C atau dibaca newton/coulomb. Medan listrik umumnya dipelajari dalam fisika dan bidang-bidang terkait. Secara tak langsung bidang elektronika telah memanfaatkan medan listrik dalam kawat konduktor (kabel).

Daftar isi

[sembunyikan]

Asal medan listrik

Rumus matematika untuk medan listrik dapat diturunkan melalui Hukum Coulomb, yaitu gaya antara dua titik muatan:

\mathbf{F} = \frac{q_1 q_2}{\left|\mathbf{r}\right|^2}\mathbf{\hat r}.

Menurut persamaan ini, gaya pada salah satu titik muatan berbanding lurus dengan besar muatannya. Medan listrik didefinisikan sebagai suatu konstan perbandingan antara muatan dan gaya[1]:

\mathbf{F} = q\mathbf{E}
\mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q} {\left|\mathbf{r}\right|^2}\mathbf{\hat r}

Maka, medan listrik bergantung pada posisi. Suatu medan, merupakan sebuah vektor yang bergantung pada vektor lainnya. Medan listrik dapat dianggap sebagai gradien dari potensial listrik. Jika beberapa muatan yang disebarkan menghasiklan potensial listrik, gradien potensial listrik dapat ditentukan.

Konstanta k

Dalam rumus listrik sering ditemui konstanta k sebagai ganti dari \!1/4\pi\epsilon_0 (dalam tulisan ini tetap digunakan yang terakhir), di mana konstanta k\! tersebut bernilai [2]:

\! k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \approx 8.99 \times 10^9 N m2 C-2

yang kerap disebut konstanta kesetaraan gaya listrik [3].

[sunting] Menghitung medan listrik

Untuk menghitung medan listrik di suatu titik \! \vec{r} akibat adanya sebuah titik muatan \! q yang terletak di \! \vec{r}_q digunakan rumus [4]

\vec{E}(\vec{r}-\vec{r}_q) \equiv \vec{E}(\vec{r};\vec{r}_q) \equiv \vec{E}(\vec{r}) = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q} {\left|\vec{r} - \vec{r}_q\right|^3} \left(\vec{r} - \vec{r}_q \right)

Penyederhanaan yang kurang tepat

Umumnya untuk melakukan penyederhanaan dipilih pusat koordinat berhimpit dengan titik muatan \! q yang terletak di \! \vec{r}_q sehingga diperoleh rumus seperti telah dituliskan pada permulaan artikel ini, atau bila dituliskan kembali dalam notasi vektornya:

\vec{E}(\vec{r}) = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q} {\left|\vec{r}\right|^3} \vec{r}

dengan vektor satuan \! \hat{r}

\hat{r} = \frac{\vec{r}}{\left| \vec{r} \right|} = \frac{\vec{r}}{r}.

Disarankan untuk menggunakan rumusan yang melibatkan \! \vec{r}_q dan \! \vec{r} karena lebih umum, dan dapat diterapkan untuk kasus lebih dari satu muatan dan juga pada distribusi muatan, baik distribusi diskrit maupun kontinu. Penyederhanaan ini juga kadang membuat pemahaman dalam menghitung medan listrik menjadi agak sedikit kabur. Selain itu pula karena penyederhanaan ini hanya merupakan salah satu kasus khusus dalam perhitungan medan listrik (kasus oleh satu titik muatan di mana titik muatan diletakkan di pusat koordinat).

Tanda muatan listrik

Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol (tidak terdapat muatan atau jumlah satuan muatan positif dan negatif sama) dan negatif. Nilai muatan ini akan mempengaruhi perhitungan medan listrik dalam hal tandanya, yaitu positif atau negatif (atau nol). Apabila pada setiap titik di sekitar sebuah (atau beberapa) muatan dihitung medan listriknya dan digambarkan vektor-vektornya, akan terlihat garis-garis yang saling berhubungan, yang disebut sebagai garis-garis medan listrik. Tanda muatan menentukan apakah garis-garis medan listrik yang disebabkannya berasal darinya atau menuju darinya. Telah ditentukan (berdasarkan gaya yang dialami oleh muatan uji positif), bahwa

  • muatan positif (+) akan menyebabkan garis-garis medan listrik berarah dari padanya menuju keluar,
  • muatan negatif (-) akan menyebabkan garis-garis medan listrik berarah menuju masuk padanya.
  • muatan nol ( ) tidak menyebabkan adanya garis-garis medan listrik.

Gradien potensial listrik

Medan listrik dapat pula dihitung apabila suatu potensial listrik \!U diketahui, melalui perhitungan gradiennya [5]:

\vec{E} = - \vec{\nabla} U

dengan

\vec{\nabla}  = \hat{i} \frac{\partial}{\partial x} + \hat{j} \frac{\partial}{\partial y} + \hat{k} \frac{\partial}{\partial z}

untuk sistem koordinat kartesian.

Energi medan listrik

Medan listrik menyimpan energi. Rapat energi suatu medan listrik diberikan oleh [6]

 u = \frac{1}{2} \epsilon |E|^2

dengan

 \epsilon \! adalah permittivitas medium di mana medan listrik terdapat, dalam vakum  \epsilon = \epsilon_0 \!.
E  \! adalah vektor medan listrik.

Total energi yang tersimpan pada medan listrik dalam suatu volum V\! adalah

 \int_{V} \frac{1}{2} \epsilon |E|^2 \, d\tau

dengan

 d\tau \! adalah elemen diferensial volum.

Distribusi muatan listrik

Medan listrik tidak perlu hanya ditimbulkan oleh satu muatan listrik, melainkan dapat pula ditimbulkan oleh lebih dari satu muatan listrik, bahkan oleh distribusi muatan listrik baik yang diskrit maupun kontinu. Contoh-contoh distribusi muatan listrik misalnya:

  • kumpulan titik-titik muatan
  • kawat panjang lurus berhingga dan tak-berhingga
  • lingkaran kawat
  • pelat lebar berhingga atau tak-berhingga
  • cakram tipis dan cincin
  • bentuk-bentuk lain

Kumpulan titik-titik muatan

Untuk titik-titik muatan yang tersebar dan berjumlah tidak terlalu banyak, medan listrik pada suatu titik (dan bukan pada salah satu titik muatan) dapat dihitung dengan menjumlahkan vektor medan listrik di titik tersebut akibat oleh masing-masing muatan. Dalam kasus ini lebih baik dituliskan

\vec{E}_i(\vec{r}) = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q_i} {\left|\vec{r} - \vec{r}_i\right|^3} \left(\vec{r} - \vec{r}_i \right)

yang dibaca, medan listrik di titik \vec{r} akibat adanya muatan \! q_i yang terletak di \vec{r}_i. Dengan demikian medan listrik di titik \vec{r} akibat seluruh muatan yang tersebar dituliskan sebagai

\vec{E}(\vec{r}) = \sum_{i = 1}^{N} \vec{E}_i(\vec{r})

di mana \! N adalah jumlah titik muatan. Sebagai ilustrasi, misalnya ingin ditentukan besarnya medan listrik pada titik \!P yang merupakan perpotongan kedua diagonal suatu bujursangkar bersisi \!R, di mana terdapat oleh empat buat muatan titik yang terletak pada titik sudut-titik sudut bujursangkar tersebut. Untuk kasus ini misalkan bahwa q_1 = q_3 = +Q\! dan q_2 = q_4 = -Q\! dan ambil pusat koordinat di titik \!P (0,0) untuk memudahkan. Untuk kasus dua dimensi seperti ini, bisa dituliskan pula

\vec{E}_i(\vec{r}) = \vec{E}_i(x,y)

yang akan memberikan

\vec{E}_1(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(\hat i  - \hat j)
\vec{E}_2(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(\hat i  + \hat j)
\vec{E}_3(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(- \hat i  + \hat j)
\vec{E}_4(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(-\hat i  - \hat j)

sehingga

\vec{E}(0,0) = \sum_{i = 1}^{4} \vec{E}_i(0,0)
\vec{E}(0,0) = \vec{E}_1(0,0) + \vec{E}_2(0,0) + \vec{E}_3(0,0) + \vec{E}_4(0,0)
\vec{E}(0,0) = \vec{0}

yang menghasilkan bahwa medan listrik pada titik tersebut adalah nol.

Kawat panjang lurus

Kawat panjang lurus merupakan salah satu bentuk distribusi muatan yang menarik karena bila panjangnya diambil tak-hingga, perhitungan muatan di suatu jarak dari kawat dan terletak di tengah-tengah panjangnya, menjadi amat mudah.

Untuk suatu kawat yang merentang lurus pada sumbu x\!, pada jarak z\! di atasnya, dengan kawat merentang dari -a\! sampai b\! dari titik proyeksi P\! pada kawat, medan listrik di titik tersebut dapat dihitung besarnya, yaitu:

E_z = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{\lambda}{z} \  \left[ \frac{b}{\sqrt{z^2+b^2}} +\frac{a}{\sqrt{z^2+a^2}} \right]

Seperti telah disebutkan di atas, apabila -a \rightarrow -\infty dan b \rightarrow \infty maka dengan menggunakan dalil L'Hospital diperoleh

E_z = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{2\lambda}{z} = \frac{\lambda}{2\pi\epsilon_0z}

Atau bila kawat diletakkan sejajar dengan sumbu-z dan bidang x-y ditembus kawat secara tegak lurus, maka medan listrik di suatu titik berjarak \!r dari kawat, dapat dituliskan medan listriknya adalah

\vec{E}(r) = \frac{\lambda}{2\pi\epsilon_0r} \hat{\rho}

dengan \hat{\rho} adalah vektor satuan radial dalam koordinat silinder:

\hat{\rho} = \hat{i} \cos \phi + \hat{j} \sin \phi

di mana \phi\! adalah sudut yang dibentuk dengan sumbu-x positif।

Semikonduktor

Langsung ke: navigasi, cari

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan semikonduksi yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut materi doping).

Untuk informasi bagaimana semikonduktor digunakan sebagai alat elektronik, lihat alat semikonduktor.

Daftar isi

[sembunyikan]

Doping semikonduktor

Distribusi Fermi-Dirac sebagai dasar struktur pita dalam semikonduktor

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini disebut dopant.

Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat meningkatkan konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu milyar. Dalam sirkuit terpadu modern, misalnya, polycrystalline silicon didop-berat seringkali digunakan sebagai pengganti logam.

Persiapan bahan semikonduktor

Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan dalam proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari material. Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga diperlukan, karena kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi, kembaran, dan retak tumpukan) menganggu properti semikonduktivitas dari material. Retakan kristal merupakan penyebab utama rusaknya perangkat semikonduktor. Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai kesempurnaan yang diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan dasar) kristal dengan diameter antara empat hingga dua belas inci (300 mm) yang ditumbuhkan sebagai silinder kemudian diiris menjadi wafer.

Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor, metode khusus telah dikembangkan untuk memproduksi bahan semikonduktor awal. Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk pertumbuhan kristal menggunakan proses Czochralski. Langkah tambahan yang dapat digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian dikenal sebagai perbaikan zona. Dalam perbaikan zona, sebagian dari kristal padat dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daerah yang dicairkan, sedangkan material yang diinginkan mengkristal kembali sehingga menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan lebih sedikit kesalahan.

Dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang melibatkan heterojunction antara bahan-bahan semikonduktor yang berbeda, konstanta kisi, yaitu panjang dari struktur kristal yang berulang, penting untuk menentukan kompatibilitas antar bahan.