PIEZOELEKTRIK

Kita sangat membutuhkan listrik dalam kehidupan sehari-hari, tanpa listrik pekerjaan akan terganggu. Listrik merupakan sarana untuk mempermudah pekerjaan. Listrik memberikan tenaga untuk menggerakkan alat-alat elektronik. Listrik pun sangat berperan untuk kemajuan suatu industri.

Sumber  pembangkit listrik yang utama sekarang adalah bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga bila terus-menerus dipakai akan habis. Selain itu,bahan bakar fosil penghasil karbon dioksida yang dapat menyebabkan efek rumah kaca.

Energi altenatif diperlukan  untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil sebagai pembangkit listrik. Salah satunya yaitu piezoelektrik. Piezoelektrik mempunyai kemampuan untuk membangkitkan tegangan listrik bila diberikan gaya mekanik (Wasito, 1997:692). Kata  piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti ditekan dan electric yang bermakna energi listrik, sehingga efek piezoelektrik terjadi dikarenakan medan listrik yang terbentuk karena material dikenai tekanan mekanik.

Pada percobaan ini, akan dibuktikan bahwa tekanan dapat menghasilan tegangan listrik mengunakan pemantik korek api. Palu pegas yang ditekan pada pemantik korek  api akan memukul kristal piezoelektrik, menghasilkan tegangan listrik. Oleh karena itu perlu adanya pengembangan terhadap piezoelektrik sehingga dapat dijadikan sumber energi listrik.

METODELOGI

Metode yang digunakan oleh peneliti adalah metode eksperimen. Dengan merangkai alat kemudian diuji coba dalam sebuah percobaan

Alat dan Bahan

1.         Terminal

2.       Pemantik Korek Api

3.       Multitester digital

4.        Lampu LED

5.       Tang

Prosedur Percobaan

a.        Menyiapkan alat dan bahan

b.        Gulung kabel pada terminal

c.        Lepaskan pematik dari korek api menggunakan tang

d.        Susun alat seperti gambar 1, multitester letakkan di ujung sebelah kiri,  putar sakelar pengatur kearah tegangan DC

Gambar 1 Rangkaian Alat Percobaan

e.        Tekan pematik korek api ke arah lubang terminal dengan tekanan lemah.

f.          Perhatikanlah  angka yang diperlihatkan oleh layar multitester

g.        Lakukan percobaan a-e dengan memberikan tekanan sedang dan kuat pada pemantik korek api.

h.        Lakukan percobaan a-e dengan mengganti multitester digital dengan lampu LED seperti gambar 2

Gambar 2 Rangkaian Alat Percobaan Menggunakan Lampu LED

i.              Perhatikanlah  lampu LED

HASIL        HASIL  DAN PEMBAHASAN

Berdas                     Berdasarkan hasil percobaan diperoleh data seperti pada tabel  berikut:

Tabel 1 pengukuran tegangan DC yang dihasilkan oleh pemantik

korek api dengan tekanan lemah

Tekanan pada pemantik korek api	Tegangan (V)	V2
Lemah	78,2 mV	6115,24 mV2
Lemah	80,7 mV	6512,49 mV2
Lemah	74 mV	5476 mV2
Lemah	78 mV	6084 mV2
Lemah	88,8 mV	7885,44 mV2
Lemah	76,8 mV	5898,24 mV2
Lemah	73,3 mV	5372,89 mV2
Lemah	67,3 mV	4529,29 mV2
Lemah	69,9 mV	4886,01 mV2
Lemah	91,1 mV	8299,21 mV2
	619,2 mV	61058,81 mV2
	383408,64 mV2
	61,92 mV

Tabel 2 pengukuran tegangan DC yang dihasilkan oleh pemantik

korek api dengan tekanan sedang

Tekanan pada pemantik korek api	Tegangan (V)	V2
Sedang	230,1 mV	52946,01 mV2
Sedang	225 mV	50625 mV2
Sedang	224,7 mV	50490,09 mV2
Sedang	221 mV	48841 mV2
Sedang	224,9 mV	50580,01 mV2
Sedang	232,9 mV	54242,41 mV2
Sedang	245,3 mV	60172,09 mV2
Sedang	219,7 mV	48268,09 mV2
Sedang	245,9 mV	60466,81 mV2
Sedang	237,7 mV	56501,29 mV2
	2307,2 mV	533132,8 mV2
	5323171,8 mV2
	230,72 mV

Tabel 3 pengukuran tegangan DC yang dihasilkan oleh pemantik

korek api dengan tekanan kuat

Tekanan pada pemantik korek api	Tegangan (V)	V2
Kuat	350,7 mV	122990,49 mV2
Kuat	336 mV	112896 mV2
Kuat	384,8 mV	148071,01 mV2
Kuat	345,9 mV	119646,81 mV2
Kuat	376,4 mV	141676,96 mV2
Kuat	374,3 mV	140100,49 mV2
Kuat	388,7 mV	151087,69 mV2
Kuat	336,9 mV	113501,61 mV2
Kuat	385,7 mV	148764,49 mV2
Kuat	342,1 mV	117032,41 mV2
	3621,5 mV	1315767,99mV2
	13115262,25mV2
	362,15 mV

                  Pemantik korek api yang ditekan menyebabkan palu pegas memukul kristal piezoelektrik, kristal piezoelektrik ini berbahan dielektrik. Sehingga saat kita memberikan tekanan terhadap bahan dielektrik maka  medan listrik akan terbentuk. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi, penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi atau disebut dengan efek piezoelektrik .

Gaya yang dikerjakan medan listrik terhadap sebuah muatan dan usaha yang dilakukan oleh muatan bergerak tidak bergantung pada lintasan maka gaya listriknya merupakan gaya kekal. Hal ini menyangkut dengan energi potensial listrik. Energi potensial listrik berbanding lurus dengan tegangan. Akibatnya, saat kita menekan bahan dielektrik akan menghasilkan tegangan. Pada saat kita memberikan tekanan lemah terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan  61,92 mV±15,89mV. Jika kita memberi tekanan sedang terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 230,72 mV±3,01mV dan saat diberi tekanan kuat terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 362,15 mV±6,865mV . Besar tegangan akan tergantung pada tekanan yang diberikan pemantik korek api. Tegangan ini juga dapat menghidupkan lampu LED.

Bahan piezoelektrik pada pemantik korek api terbentuk oleh kristal kuarsa (SiO₂) yang terpolarisasi sehingga beberapa bagian molekul bermuatan positif (Si⁺) dan sebagian yang lain bermuatan negatif (O^-) membentuk elektroda-elektroda yang material yang dapat berubah dari gaya mekanik.

Sifat efek piezoelektrik berkaitan dengan terjadinya momen dipol listrik dalam padatan. Muatan yang timbul pada permukaan dielektrik mempunyai hubungan dengan polarisasi. Piezoelektrik adalah efek gabungan dari perilaku listrik dari bahan. Pengaruh muatan bebas yang dihasilkan medan listrik luar dinyatakan oleh perpindahan D. Besaran ini dihubungkan dengan kuat medan listrik dalam dielektrik E.

KESIMPULAN

         Bahan dielektrik mampu menghasilkan potensial listrik ketika mengalami tekanan, sifat ini disebut sebagai sifat piezoelektrik. Pada saat diberikan tekanan lemah terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan  61,92 mV±15,89mV. Jika diberi tekanan sedang terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 230,72 mV±3,01mV dan saat diberi tekanan kuat terhadap pemantik korek api akan menghasikan tegangan 362,15 mV±6,865mV. Besar tegangan tergantung pada tekanan yang kita berikan pada pemantik korek api.Semakin besar tekanan pada pematik korek api maka tegangan yang dihasilkan semakin besar pula.

Daftar Pustaka

Anonim. 2011. http://www.tech-faq.com/piezoelectric-transducer.html, diakses 20 Januari 2013

Chee, CYK. 2006. Piezoelektric Material. http://prijipati .library.usyd. edu.au/ bitstream/2123/709/17/adt-.NU20060210.15574803chapter2. pdf,  diakses 24 April 2013

Iby, Arsal Chayil., Alimin Mahyudin, dan Shahfandi Ahda. 2013.Studi Awal Proses Pemolingan Dan Karakterisasi Sifat Listrik Bahan Piezoelektrik Ramah Lingkungan (0,95-X) Bi0,5na0,5tio3 - 0,05ba0,5tio3 - Xbi0,5k0,5tio3 (Bnt-Bt-Bkt) .urnalsain-unand.com/FilesJurnal/ 8809186001% 20Arsal.pdf‎, diakses 15 April 2013

Haliday, David dan Robert Resnick.-. Fisika Jilid 2 edisi ke 3, Alih Bahasa: Pantur Siaban dan Erwin Sucipto). Jakarta: Erlangga

komala, mohamad. 2011. http://www.korekapigas.com/piezoelectrics-sebuah-cara-baru-untuk-menghasilkan-listrik/, diakses 4 Februari 2013

Sears, Francis Westo dan Mark W. Zemansky. Fisika Untuk Universitas 2. Jakarta: Bina Cipta

Wasito S.1997.Kamus Eksiklopedi Elektronika Inggris-Indonesia. Jakarta: Karya Utama