SIFAT DIELEKTRIK BATUAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.      Latar Belakang

Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatu bahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi listrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadap vakum (ruang hampa).

1.2.     Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:

1.      Untuk mengetahui pengertian dielektrik batuan

2.      Untuk mengetahui sifat kelistrikan batuan

3.   Untuk mengetahui pengaruh frekuensi dielektrik dalam bahan-bahan batuan alam         dan NaCL

4.     Untuk mengetahui penentuan sifat-sifat dielektrik tanah gambut

1.3.     Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut:

1.     Apakah pengertian dari dielektrik batuan?

2.     Bagaimana cara mengetahui sifat kelistrikan batuan?

3.  Apakah frekuensi berpengaruh  pada dielektrik dalam bahan-bahan batuan alam       dan NaCL?

4.    Bagaimana cara mengetahui penentuan sifat-sifat dielektrik tanah gambut?

1.4.     Manfaat

Dengan mempelajari makalah ini maka manfaat yang dapat diperoleh adalah bertambahnya pengetahuan akan sifat dielektrik batuan.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1.   Pengertian Dielektrik Batuan

Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika. Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau kadang-kadang κ, K, atau Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan didefinisikan sebagai

dimana εs merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut, dan ε0 adalah permitivitas vakum. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell dengan menghubungkan intensitas medan listrik E dengan kerapatan fluks listrik D. Di vakum (ruang hampa), permitivitas ε sama dengan ε0, jadi konstanta dielektriknya adalah 1.

Permitivitas relatif dari sebuah medium berhubungan dengan susceptibility (kerentanan) listriknya, χe melalui persamaan

2.2.   Sifat Kelistrikan Batuan

Geolistrik merupakan metode geofisika untuk menngetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC(direct current) yang mepunyai tegangan tinggi yang ke dalam tanah. Sehingga dapat kita ketahui bersama bahwa aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat di golongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.

          Konduksi secara elektronik

Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik di alirkan dalam batuan atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran listrik ini juga di pengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang di lewatinya. Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah resistivitas (tahanan jenis) yang menunjukkan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan maka semakin sulit bahan tersebut menghantarkan arus listrik, begitu pula sebaliknya. Resistivitas memiliki pengertian yang berbeda dengan resistansi (hambatan), dimana resistansi tidak hanya bergantung pada bahan tetapi juga bergantung pada faktor geometri atau bentuk bahan tersebut, sedangkan resistivitas tidak bergantung pada faktor geometri. Jika di tinjau suatu silinder dengan panjang L, luas penampang A, dan resistansi R, maka dapat di rumuskan:

 

Di mana secara fisis rumus tersebut dapat di artikan jika panjang silinder konduktor (L) dinaikkan, maka resistansi akan meningkat, dan apabila diameter silinder konduktor diturunkan yang berarti luas penampang (A) berkurang maka resistansi juga meningkat. Di mana ρ adalah resistivitas (tahanan jenis) dalam Ωm. Sedangkan menurut hukum Ohm, resistivitas R dirumuskan :

 






Sehingga didapatkan nilai resistivitas (ρ)

 

namun banyak orang lebih sering menggunakan sifat konduktivitas (σ) batuan yang merupakan kebalikan dari resistivitas (ρ) dengan satuan mhos/m.

 

Di mana J adalah rapat arus (ampere/m 2 ) dan E adalah medan listrik (volt/m).

Konduksi secara elektrolitik

 Sebagian besar batuan merupakan konduktor yang buruk dan memiliki resistivitas yang sangat tinggi. Namun pada kenyataannya batuan biasanya bersifat porus dan memiliki pori-pori yang terisi oleh fluida, terutama air. Akibatnya batuan-batuan tersebut menjadi konduktor elektrolitik, di mana konduksi arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolitik dalam air. Konduktivitas dan resistivitas batuan porus bergantung pada volume dan susunan pori-porinya. Konduktivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan bertambah banyak, dan sebaliknya resistivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan berkurang. Menurut rumus Archie:

 

di mana ρ e adalah resistivitas batuan, φ adalah porositas, S adalah fraksi pori-pori yang berisi air, dan ρ w adalah resistivitas air. Sedangkan a, m, dan n adalah konstanta. m disebut juga faktor sementasi. Untuk nilai n yang sama, schlumberger menyarankan n = 2.

          Konduksi secara dielektrik

 Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, artinya batuan atau mineral tersebut mempunyai elektron bebas sedikit, bahkan tidak sama sekali. Elektron dalam batuan berpindah dan berkumpul terpisah dalam inti karena adanya pengaruh medan listrik di luar, sehingga terjadi poliarisasi. Peristiwa ini tergantung pada konduksi dielektrik batuan yang bersangkutan, contoh : mika.

2.3.   Pengaruh Frekuensi Dielektrik Dalam Bahan-Bahan Batuan Alam Dan NaCL

Telah ditelaah secara teoritis dan eksperimen gejala dielektrik kompleks dalam bahan-bahan batuan alami dan kristal ionik NaCI, terutama yang berkaitan Iangsung dengan tanggapan frekuensinya terhadap medan listrik AR (arus rangga). Besaran yang menjadi pusat perhatian adalah tetapan dielektrik kompleks bahan yang mengikutsertakan gejala lesapan (dissipasi) energi elektromagnetik melalui pemunculan besaran rugi dielektrik.

Hasilnya menunjukkan jelas adanya pengaruh frekuensi terhadap tetapan dielektrik kompleks, baik bagian imajinernya maupun bagian realnya, dan setiap cuplikan mempunyai frekuensi kritis berbeda, yaitu frekuensi yang menimbulkan dissipasi energi maksimum. 

Dan kajian ini juga berhasil diperoleh nilai-nilai parameter dielektrik Iainnya seperti indeks bias, tetapan dielektrik AS (arus searah) dan waktu relaksasi yang menyatakan waktu yang diperlukan untuk berlangsungnya tumbukan dalam bahan yang menimbulkan dissipasi maksimum.

2.4.   Penentuan Sifat-Sifat Dielektrik Tanah Gambut

   Alasan dipilihnya gambut dalam penelitian karena mempunyai sifat khusus yaitu sifat elastisitas, dielektrik. Dengan adanya sifat-sifat yang istimewa ini, maka banyak sekali aplikasi yang dapat dilakukan antara lain perumahan, jalan, jembatan, pertanian serta sebagai lahan energi konvensional. Aplikasi yang disebut di atas mempunyai arti yang cukup tinggi, sehingga penelitian material ini terus dilakukan khususnya untuk energi konvensional.

Dalam penelitian yang dibahas adalah tentang sifat dielektrik dengan menggunakan metoda seismik. Hal ini karena susahnya untuk mengukur sifat dielektrik secara langsung dilapangan, maka dengan metoda seismik dapat dilakukan dengan mencari hubungannya dengan kecepatan rambat gelombang dan indek bias interval tanah. Dengan diketahuinya kedua hal tersebut maka sifat-sifat dielektrik dapat diketahui.

Tanah adalah suatu interval yang terdiri dari batuan-batuan , mineral-mineral dan senyawa organik yang terjadi jutaan tahun lalu. Batuan, mineral-mineral dan senyawa organik yang terdapat di dalamnya karena pengaruh mekanis dan kimiawi dapat mengalami pelapukan. Tanah yang melapuk dan membusuk pada umumnya terdapat di permukaan bumi dan umumnya banyak pula mengandung air, sehingga tanah ini disebut sebagai tanah rawa. Tanah rawa merupakan suatu proses pelapukan insitu yaitu suatu proses yang terjadi secara alami, melalui proses mekanis dan kimiawi.

Dari kedua proses ini sangat sulit ditentukan proses mana yang terjadi lebih dahulu atau bersamaan. Sifat tanah secara garis besar dapat dibagi menurut sifat mekanis dan kimiawi. Seperti yang telah disebutkan di atas, maka untuk mengetahui sifat-sifat dielektrik harus diketahui sifat-sifat mekanis bahan, dimana sifat-sifat mekanis dapat dibagi atas : sifat fisis dan sifat geologis permalink

BAB III

 PENUTUP

3.1.   Kesimpulan

   Adapun beberapa hal yang dapat disimpulkan dari makalh ini adalah sebagai berikut:

1.  Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif merupakan perbandingan antara    permitivitas statis dari bahan dan permitivitas vakum.

2.  Arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat di golongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.

3.  Secara teoritis dan eksperimen gejala dielektrik kompleks dalam bahan-bahan batuan alami dan kristal ionik NaCI, terutama yang berkaitan Iangsung dengan tanggapan frekuensinya terhadap medan listrik AR (arus rangga). Hasilnya menunjukkan jelas adanya pengaruh frekuensi terhadap tetapan dielektrik kompleks.

4.   Gambut sangat baik digunakan dalam penelitian karena mempunyai sifat khusus yaitu sifat elastisitas, dielektrik.