SUPERKONDUKTOR TYPE 1.docx

8/10/2019 SUPERKONDUKTOR TYPE 1.docx

1/25

SUPERKONDUKTOR TYPE 1

Oleh :

Ida Bagus Putu Teguh Brahmantika (1404405008)

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2014

KATA PENGANTAR

Om Swastiastu,


2/25

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karna atas rahmatnya dan

karunia-nya serta kemudahan yang diberikan sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan

Makalah Superkonduktor Type 1.

Makalah Superkonduktor Type 1 ini disesuaikan dengan Kurikulum Tingkat Satuan

Pedidikan untuk dapat memenuhi kebutuhan akan peningkatan kualitas sumber daya manusia.

Tujuan lain dari Makalah ini adalah menciptakan pembelajaraan berbasis kepada mahasiswasehingga mampu menciptaakan karakter mahasiswa yang berani mengeluarkan pendapat, serta dapat

bekerja sama dengan mahasiswa lain, dan yang terpenting adalah menjadikan mahasiswa yang

bertakwa kepada Tuhan berkenan dengan tugas dan kewajiban sebagasi mahasiswa.

Akhirnya, saya ucapkan terima kasih kepada teman-teman yang telah memberikan pendapat

dan konstribusi dalam penyelesaian Makalah yang membahas tentang Superkonduktor Type 1. Saya

menyadari bahwa makalah ini belum sempurna. Saya mengharapkan kritik dan saran dari pihak,

terutama Kakak Senior dan para mahasiswa demi menyempurnakan Makalah selanjutnya.

Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Bukit Jimbaran, 21 September 2014

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR. ii

DAFTAR I SI iii

BAB I.PENDAH ULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 RUMUSAN MASALAH.. . 1


3/25

1.3 TUJUAN ... .......................... 1

BAB II.PEMBAH ASAN.... 2

2.1 PENGERTIAN FRASE. 2

2.2 JENIS- JENIS FRASE 2

2.3 PENGERTIAN KLAUSA. 3

2.4 JENIS- JENIS KLAUSA.... 3

2.5 PENGERTIAN KALIMAT... 5

2.6 JENIS- JENIS KALIMAT.. 5

BAB III.P ENUTUP. 7

3.1 KESIMPULAN. 7

3.2 SARAN.. 7

DAFTAR PUSTAKA. 8

LAMPIRAN 9

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANGSuperkonduktor adalah suatu bahan yang memiliki resistivitas nol pada suhu di bawah suatusuhu tertentu yang disebut dengan suhu kritis. Suhu kritis adalah suhu dimana terjadi

perubahan fase bahan dari keadaan normal menjadi keadaan yang bersifat superkonduktif jikasuhu diturunkan. Pada suhu yang lebih rendah dari suhu kritis ini terjadi magnetisasi di dalam

bahan, yang mana kuat medan magnet yang terjadi sama besar dan berlawanan arah denganmedan magnet luar dimana bahan tersebut berada. Pada keadaan ini secara visual tampak

bahan tersebut melayang diatas bahan magnet yang menunjukkan bahwa bahan tersebut


4/25

bersifat superkonduktor. Peristiwa ini disebut dengan efek Meissner. superkonduktor besarmedan magnet di dalam bahan superkonduktor adalah nol

Gejala superkonduktivitas pertama kali ditemukan oleh Heike Kamerlingh Onees diBelanda pada tahun 1911. Dalam penelitiannya di Laboratorium Leiden mengamatiresistivitas listrik pada merkuri, secara tiba-tiba resitivitas merkuri manjadi nol disekitarsuhu 4 K. Pada tahun-tahun berikutnya suhu kritis superkonduktor sekitar 9 K yang terdapat

pada logam murni Nb. Pada tahun 1933, Walter Meissner dan Robert Ochsenfeldmenemukan fluks magnet ditolak dari dalam bahan superkonduktor. Fenomena ini dikenaldengan istilah efek Meissner. Kemudian tahun 1957, Alexei Abrikosovered memperkenalkansifat fluks magnet pada bahan superkonduktor untuk menggolongkan superkonduktor tipe-Idan tipe-II. Pada tahun 1986, Alex Mller and Georg Bednorz berhasil membuat suatukeramik bersifat superkonduktif dengan suhu krtitis tertinggi 30 K. Kemudian pada bulanFebruari 1987, ditemukan suatu keramik yang bersifat superkonduktif pada suhu 92 K. Suhukritis tertinggi suatu bahan menjadi superkonduktor saat ini adalah 138 K.

Bila superkonduktor memiliki suhu kritis mendekati suhu kamar, maka superkonduktordapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang, antara lain; penggunaan supekonduktor pada

kabel listrik dan penggunaan superkonduktor pada kereta listrik, dimana superkonduktordipasang pada bantalan rel kereta Kereta akan melayang di atas rel, sehingga dapatmenghilangkan gesekan rel dengan kereta. Kereta ini yang dikenal dengan sebutankereta Magnetic Levitation (MAGLEV).

Karakterisasi yang dilakukan untuk mengetahui suatu bahan bersifat superkonduktifadalah uji efek Meissner untuk mengetahui secara kualitatif bahwa bahan bersifatsuperkonduktif, karakterisasi difraksi sinar-X untuk mengetahui struktur kristal dari bahantersebut, dan pengujian suhu kritis ( T c) untuk mengetahui suhu kritis bahan superkonduktor.Dari beberapa karakterisasi yang harus dilakukan, efek Meissner merupakan karakterisasisecara kualitatif untuk mengetahui suatu bahan bersifat superkonduktif. Karakterisasi denganefek Meissner merupakan metode karakterisasi bahan superkonduktor yang akurat dan cepat

B. RUMUSAN MASALAHBerdasarkan paparan pada latar belakang tersebut di atas, tampak bahwa untuk

memenuhi kebutuhan dan mewujudkan impian-impian aplikasi teknologi bahansuperkonduktor penelitian yang dilakukan menjadi berkembang pesat yang sudah tentu harusdiikuti dengan metode karakterisasi yang semakin akurat dan cepat. Bagaimana mekanismeefek Meissner, sehingga dapat digunakan untuk mengetahui suatu bahan bersifatsuperkonduktif secara cepat dan akurat?

C. TUJUANTujuan penulisan makalah ini adalah menjelaskan mekanisme efek Meissner sebagai

karakterisasi kualitatif bahan superkonduktorD. BATASAN MASALAH

Batasan masalah dalam penulisan makalah ini yaitu, menjelaskan metode efek Meissnerdapat digunakan untuk mengetahui suatu bahan bersifat superkonduktif secara capat danakurat.


5/25

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sejarah SuperkonduktorBahan superkonduktor pertama kali ditemukan pada tahun 1911 oleh seorang fisikawan

Belanda dari Universitas Leiden yaitu Heike Kamerlingh Onnes. Pada tanggal 10 Juli 1908, Onnesmencairkan helium dengan cara mendinginkan hingga suhu 4 K atau -269C. Kemudian Onnespada tahun 1911 mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari logam pada suhu yang sangat dingin.Pada saat itu diketahui bahwa hambatan dari suatu logam akan menurun ketika didinginkan dibawah suhu ruang, tetapi belum ada yang dapat mengetahui berapa batas bawah hambatan yangdicapai ketika suhu logam mendekati 0 K atau nol mutlak (Widodo, 2010).

Beberapa ilmuwan lainnya, William Kelvin memperkirakan bahwa elektron yang mengalirdalam konduktor akan berhenti ketika suhu mencapai nol mutlak. Sedangkan ilmuwan yang laintermasuk Onnes memperkirakan bahwa hambatan akan menghilang pada suhu mencapai nolmutlak. Untuk mengetahui yang sebenarnya terjadi, kemudian Onnes mengalirkan arus padakawat merkuri yang sangat murni. Sambil menurunkan suhunya, Onnes mengukur hambatannya.

Ketika pada suhu 4,2 K, Onnes melihat hambatannya tiba-tiba menjadi hilang tetapi arusnyamengalir melalui kawat merkuri terus-menerus. Pada keadaan tidak adanya hambatan, maka arusdapat mengalir tanpa kehilangan energi sedikitpun. Onnes mengalirkan arus pada suatu kumparansuperkonduktor dalam rangkaian tertutup, kemudian sumber arusnya dicabut. Satu tahunkemudian, Onnes mengukur arusnya dan ternyata arus masih tetap mengalir. Kemudian olehOnnes fenomena ini diberi nama superkonduktivitas. Atas penemuannya itu, Onnesdianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1913 (Yuliati, 2010).

Pada tahun 1933, fisikawan Walter Meissner dan Robert Ochsenfeld menemukan bahwa bahansuperkonduktor menolak medan magnet. Telah diketahui bahwa, jika suatu konduktor digerakkan dalam

medan magnet maka arus induksi akan mengalir dalam konduktor tersebut. Akan tetapi, arus dalambahan superkonduktor yang dihasilkan tepat berlawanan dengan medan magnet tersebut, sehinggamaterial superkonduktor tidak dapat ditembus oleh medan magnet. Fenomena ini dikenal denganistilah diamagnetisme dan efek ini kemudian dinamakan Efek Meissner (Ismunandar & Chun, 2002). Padatahun 1957, tiga orang fisikawan yaitu Barden, Cooper dan Schrieffer mengajukan teori tentangsuperkonduktor yaitu bahwa elektron-elektron dalam superkonduktor selalu dalam keadaan berpasang-pasangan dan seluruhnya berada dalam keadaan kuantum yang sama. Pasangan-pasangan ini disebutpasangan Cooper. Teori ini dikenal dengan nama teori BCS. Teori BCS menjadikan ketiga ilmuwan tersebutmemenangkan hadiah Nobel pada tahun 1972 (Pikatan, 1989). Pada tahun 1986 fisikawan dariSwitzerland yaitu Alex Mller and George Bednorz, melakukan penelitian di Laboratorium Riset IBM di

Rschlikon. Mereka berhasil membuat suatu keramik yang terdiri dari unsur lanthanum, barium,tembaga, dan oksigen yang bersifat superkonduktor pada suhu tertinggi 30 K. Penemuan ini menjadi populerkarena selama ini keramik dikenal sebagai isolator dan pada suhu ruang tidak dapat menghantarkanlistrik sama sekali. Setahun kemudian keduanya diberi penghargaan hadiah Nobel (Aruku, 2009). Padabulan Februari 1987, ditemukan suatu keramik yang bersifat superkonduktor pada suhu 90 K. Sehinggadapat didinginkan menggunakan nitrogen cair. Karena suhunya cukup tinggi dibandingkan materialsuperkonduktor yang lain, maka material-material tersebut diberi nama superkonduktor suhu tinggi. Suhutertinggi superkonduktor saat ini adalah 138 K, yaitu untuk bahan Hg0.8Ti 1.2Ba 2Ca 2Cu 3O 8.33 (Ismunandar &Chun, 2002


6/25

B. Karakteristik superkonduktorSuatu bahan dapat dibedakan berdasarkan sifat konduktivitas elektrik atau resistivitasnya. Ada

empat kelompok bahan berdasarkan resistivitasnya, yaitu: isolator (106 -1020 m),semikonduktor (10-4 -106 m), konduktor (10 -8 -10-4 m), dan superkonduktor (nilairesistivitasnya nol) (Juhari, 2005).

I. Tanpa resistivitas ( = 0) pada T < TcPada suhu rendah, bahan superkonduktor memiliki resistivitas samadengan nol ( = 0). Materialyang didinginkan di dalam nitrogen cair atau helium cair, resistivitasnya akan turun seiringdengan penurunan suhu. Pada suhu tertentu, resistivitas material akan turun secara drastismenjadi nol. Suhu dimana resistivitas material turun drastis menjadi nol ini disebut suhu kritis(Tc), yaitu terjadinya transisi dari keadaan normal ke keadaan superkonduktor (Pikatan, 1989).

Hubungan antara suhu dengan resistivitas terlihat pada Gambar 1

.

Gambar 1. Hubungan antara suhu terhadap resistivitas listrik (Pikatan, 1989).

Dari Gambar 1, pada suhu T > Tc bahan dikatakan berada dalam keadaan normal, artinya bahantersebut memiliki resistivitas listrik. Dalam keadaan normal bahan ini dapat berupa konduktor,penghanta r yang jelek atau isolator. Untuk suhu T Tc bahan berada dalam keadaansuperkonduktor, artinya bahan akan menolak medan yang datang, disebabkan karena medanluar yang diberikan selalu sama besar dengan magnetisasi bahan. Hal ini ditandai denganresistivitasnya turun drastis menjadi nol (Pikatan, 1989).

II. Medan magnetik superkonduktor nol (B = 0)Suatu bahan dikatakan sebagai superkonduktor jika menampilkan sifat diamagnetik, yaitumedan magnet (B) sama dengan nol jika bahan didinginkan hingga di bawah Tc dan medanmagnet yang diberikan tidak terlalu tinggi (Sukirman dkk, 2003). Hal ini terjadi karenasuperkonduktor menolak fluks magnet yang mencoba memasuki bahan superkonduktor (Cyrot& Pavuna, 1992).

C. Efek MeissnerPada tahun 1933, Meissner dan Ochsenfeld mengamati sifat kemagnetan superkonduktor.Ternyata superkonduktor berkelakuan seperti bahan diamagnetik sempurna (menolak medanmagnet), sehingga apabila sebuah magnet tetap diletakkan di atas bahan superkonduktor, makamagnet tersebut akan melayang. Hal ini terjadi karena superkonduktor menghasilkan medan magnetdalam bahan yang berlawanan arah dengan medan magnet luar yang diberikan. Fenomena ini


7/25

dikenal dengan nama efek Meissner. Jika bahan superkonduktor yang berada di atas suhu kritisnya(T > Tc) diletakkan di atas suatu medan magnet, maka medan magnet akan menerobos ke dalam

bahan, sehingga terjadi induksi magnet di dalam bahan. Sebaliknya, jika bahan superkonduktoryang berada di bawah suhu kritisnya (T < Tc) dikenai medan magnet, maka superkonduktor akanmenolak medan magnet yang mengenainya (Pikatan, 1989). Efek Meissner bahansuperkonduktor ditunjukkan seperti Gambar 2 dan Gambar 3.

Pada tahun 1935 London bersaudara melalui penelitian sifat elektrodinamik superkonduktormendapatkan bahwa intensitas medan magnet masih dapat menembus bahan superkonduktorwalaupun hanya sebatas permukaan saja, ordenya hanya beberapa ratus angstrom. Sifat rembesan inidinyatakan oleh parameter yang disebut kedalaman rembesan London. Medan magnet ternyataberkurang secara eksponensial terhadap kedalamannya. Sedangkan membesar dengan naiknya suhu. Pada

T = Tc harga tak berhingga besarnya, sehingga medan magnet mampu menerobos ke seluruh bagian bahantersebut, atau dengan kata lain sifat superkonduktor telah hilang digantikan dengan keadaan normalnya.Teori London juga memberikan kesimpulan bahwa dalam bahan superkonduktor arus listrik akan mengalir dibagian permukaannya saja. Hal ini berbeda dengan arus listrik dalam konduktor biasa yang mengalir secaramerata di seluruh bagian konduktor. Perbandingan sifat magnetik pada keadaan normal, superkonduktor


8/25

tipe I dan tipe II adalah seperti pada Gambar 4.

Berdasarkan Gambar 4, superkonduktor tipe I memiliki satu nilai medan magnet kritis (Bc), sedangkansuperkonduktor tipe II memiliki dua nilai medan magnet Sedangkan superkonduktor tipe II, pada daerahmedan magnet B < Bc1 bahan superkonduktor bersifat seperti superkonduktor tipe I dan pada daerah Bc1

Documents

SUPERKONDUKTOR TYPE 1.docx