Dielektrik - Riwayat revisi

Maintenance script: Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi

2026-08-26T08:58:42Z

Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi

← Revisi sebelumnya		Revisi per 26 Agustus 2026 08.58
Baris 1:		Baris 1:
	'''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. 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.		'''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>''Dielectrics (physics)''. 2009. hlm. 1.</ref>

	Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti [[konduktivitas listrik]] yang rendah, tetapi 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 di antara plat konduktor yang terdapat dalam [[kapasitor]]. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik padanya mengubah muatan listrik pada kutub-kutub [[Kondensator\|kapasitor]].		Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti [[konduktivitas listrik]] yang rendah, tetapi 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 di antara plat konduktor yang terdapat dalam [[kapasitor]]. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik padanya mengubah muatan listrik pada kutub-kutub [[Kondensator\|kapasitor]].<ref>''Dielectrics (physics)''. 2009. hlm. 1.</ref>

	Penelitian tentang sifat-sifat bahan dielektrik berhubungan erat dengan kemampuannya menyimpan dan melepaskan energi listrik dan magnetik. Sifat-sifat dielektrik sangat penting untuk menjelaskan berbagai fenomena dalam bidan [[elektronika]], [[optika]], dan [[fisika zat padat]].		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, tetapi 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]].		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>J. Daintith. ''Biographical Encyclopedia of Scientists''. CRC Press. 1994. hlm. 943. ISBN 0750302879.</ref>

	== Kerentanan kelistrikan ==		== Kerentanan kelistrikan ==
Baris 48:		Baris 48:

	== Pengutuban dielektrik ==		== Pengutuban dielektrik ==

	=== Permodelan atom sederhana ===		=== Permodelan atom sederhana ===


	Dalam pendekatan teori klasik tentang permodelan dielektrik, sebuah bahan terbuat dari [[atom]]. Setiap 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 .		Dalam pendekatan teori klasik tentang permodelan dielektrik, sebuah bahan terbuat dari [[atom]]. Setiap 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 .

Baris 118:		Baris 115:
	di mana <math>\varepsilon_{\infty}</math> adalah permitivitas pada batas frekuensi tertinggi, <math>\Delta\varepsilon = \varepsilon_{s}-\varepsilon_{\infty}</math> di mana <math>\varepsilon_{s}</math> merupakan permitivitas statis berfrekuensi rendah, dan <math>\tau</math> adalah ciri [[waktu relaksasi]] dari bahan yang bersangkutan.		di mana <math>\varepsilon_{\infty}</math> adalah permitivitas pada batas frekuensi tertinggi, <math>\Delta\varepsilon = \varepsilon_{s}-\varepsilon_{\infty}</math> di mana <math>\varepsilon_{s}</math> merupakan permitivitas statis berfrekuensi rendah, dan <math>\tau</math> adalah ciri [[waktu relaksasi]] dari bahan yang bersangkutan.

	Model relaksasi seperti ini pertama kali diperkenalkan (dan dinamai sesuai yang memperkenalkan) oleh [[Peter Debye]] pada tahun 1913.		Model relaksasi seperti ini pertama kali diperkenalkan (dan dinamai sesuai yang 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>

	=== Variasi persamaan Debye ===		=== Variasi persamaan Debye ===
Baris 127:		Baris 124:

	== Paraelektrisitas ==		== Paraelektrisitas ==
			Paraelektrisitas adalah sifat dasar bahan dielektrik ketika tensor permitivitas dielektriknya sebanding dengan matriks identitas. Artinya, medan listrik yang diterapkan hanya menyebabkan polarisasi dan/atau penyelarasan dipol yang sejajar dengan arah medan listrik tersebut. Berbeda dengan analoginya pada bahan paramagnetik, suatu bahan paraelektrik tidak harus memiliki [[momen dipol listrik\|dipol listrik]] permanen. Ketika medan listrik dihilangkan, polarisasi dipol akan kembali menjadi nol.<ref>Y. Chiang. ''Physical Ceramics''. John Wiley & Sons. 1997.</ref> Mekanisme yang menyebabkan perilaku '''paraelektrik''' meliputi distorsi [[ion]]-ion individu (pergeseran awan elektron terhadap inti atom) serta polarisasi molekul atau gabungan ion maupun cacat kristal.

	Paraelektrisitas adalah sifat dasar bahan dielektrik ketika tensor permitivitas dielektriknya sebanding dengan matriks identitas. Artinya, medan listrik yang diterapkan hanya menyebabkan polarisasi dan/atau penyelarasan dipol yang sejajar dengan arah medan listrik tersebut. Berbeda dengan analoginya pada bahan paramagnetik, suatu bahan paraelektrik tidak harus memiliki [[momen dipol listrik\|dipol listrik]] permanen. Ketika medan listrik dihilangkan, polarisasi dipol akan kembali menjadi nol. Mekanisme yang menyebabkan perilaku '''paraelektrik''' meliputi distorsi [[ion]]-ion individu (pergeseran awan elektron terhadap inti atom) serta polarisasi molekul atau gabungan ion maupun cacat kristal.

	Paraelektrisitas dapat terjadi pada fase [[kristal]] di mana dipol-dipol listrik tidak saling sejajar, sehingga memiliki potensi untuk menyelaraskan diri ketika berada dalam medan listrik eksternal dan melemahkan medan tersebut.		Paraelektrisitas dapat terjadi pada fase [[kristal]] di mana dipol-dipol listrik tidak saling sejajar, sehingga memiliki potensi untuk menyelaraskan diri ketika berada dalam medan listrik eksternal dan melemahkan medan tersebut.
Baris 137:		Baris 132:
	Kristal [[litium niobat]] (LiNbO<SUB>3</SUB>) bersifat [[Feroelektrisitas\|feroelektrik]] pada suhu di bawah 1430 [[Kelvin\|K]]. Di atas suhu tersebut, kristal ini mengalami transformasi menjadi fase paraelektrik yang tidak teratur. Demikian pula, berbagai material [[perovskit]] lainnya juga menunjukkan sifat paraelektrik pada suhu tinggi.		Kristal [[litium niobat]] (LiNbO<SUB>3</SUB>) bersifat [[Feroelektrisitas\|feroelektrik]] pada suhu di bawah 1430 [[Kelvin\|K]]. Di atas suhu tersebut, kristal ini mengalami transformasi menjadi fase paraelektrik yang tidak teratur. Demikian pula, berbagai material [[perovskit]] lainnya juga menunjukkan sifat paraelektrik pada suhu tinggi.

	Paraelektrisitas telah diteliti sebagai mekanisme yang memungkinkan untuk refrigerasi (pendinginan). Polarisasi bahan paraelektrik dengan menerapkan medan listrik dalam kondisi [[proses adiabatik\|adiabatik]] akan meningkatkan suhunya, sedangkan penghilangan medan listrik akan menurunkan suhunya. Sebuah [[pompa kalor]] yang bekerja dengan mempolarisasi bahan paraelektrik, kemudian membiarkannya kembali ke suhu lingkungan (dengan melepaskan kelebihan panas), setelah itu menghubungkannya dengan benda yang akan didinginkan, dan akhirnya menghilangkan polarisasinya, dapat menghasilkan efek pendinginan.		Paraelektrisitas telah diteliti sebagai mekanisme yang memungkinkan untuk refrigerasi (pendinginan). Polarisasi bahan paraelektrik dengan menerapkan medan listrik dalam kondisi [[proses adiabatik\|adiabatik]] akan meningkatkan suhunya, sedangkan penghilangan medan listrik akan menurunkan suhunya.<ref>U. Kuhn. ''Paraelectric heating and cooling with OH—dipoles in alkali halides''. ''Solid State Communications''. 1965. Vol. 3 (2). hlm. 31. doi:10.1016/0038-1098(65)90060-8.</ref> Sebuah [[pompa kalor]] yang bekerja dengan mempolarisasi bahan paraelektrik, kemudian membiarkannya kembali ke suhu lingkungan (dengan melepaskan kelebihan panas), setelah itu menghubungkannya dengan benda yang akan didinginkan, dan akhirnya menghilangkan polarisasinya, dapat menghasilkan efek pendinginan.

	== Penerapan ==		== Penerapan ==
	=== Kapasitor ===		=== Kapasitor ===
			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>[https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dielektrik&oldid=29467732 sumber pada Wikipedia bahasa Indonesia]</ref>

	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".

	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		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
Baris 172:		Baris 165:

	== Lihat pula ==		== Lihat pula ==

	*[[Dielektrik rendah-κ]]		*[[Dielektrik rendah-κ]]
	*[[Dielektrik tinggi-κ]]		*[[Dielektrik tinggi-κ]]
Baris 179:		Baris 171:
	*[[Rugi-rugi dielektrik]]		*[[Rugi-rugi dielektrik]]
	*[[Spektroskopi dielektrik]]		*[[Spektroskopi dielektrik]]


	~~== Referensi ==~~
	* Classical Electrodynamics,John David Jackson Published by Wiley,1998 ISBN7130932X,780471309321


	== Bacaan lebih lanjut ==		== Bacaan lebih lanjut ==
Baris 195:		Baris 182:
	*		*

			== Referensi ==
			<references />

	== Sumber dan atribusi ==		== Sumber dan atribusi ==

	Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dielektrik&oldid=29467732 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29467732 (2026-07-17T02:05:33Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.		Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dielektrik&oldid=29467732 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29467732 (2026-07-17T02:05:33Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.

			<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->

Maintenance script: Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29467732; atribusi sumber disertakan.

2026-08-26T08:18:14Z

Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29467732; atribusi sumber disertakan.

Halaman baru

'''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. 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.

Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti [[konduktivitas listrik]] yang rendah, tetapi 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 di antara plat konduktor yang terdapat dalam [[kapasitor]]. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik padanya mengubah muatan listrik pada kutub-kutub [[Kondensator|kapasitor]].

Penelitian tentang sifat-sifat bahan dielektrik berhubungan erat dengan kemampuannya menyimpan dan melepaskan energi listrik dan magnetik. 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]].

== Kerentanan kelistrikan ==
'''Kerentanan kelistrikan''' Xe pada bahan dielektrik adalah ukuran seberapa mudah bahan ini dikutubkan dalam medan listrik, yang pada akhirnya menentukan [[permitivitas]] listrik sehingga memengaruhi 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:

:<math>
{\mathbf P}=\varepsilon_0\chi_e{\mathbf E},
</math>

di mana <math>\, \varepsilon_0</math> adalah [[Permitivitas ruang hampa]].

Kerentanan sebuah bahan memiliki hubungan dengan permitivitas relatifnya <math>\, \varepsilon_r</math> yaitu:

:<math>\chi_e\ = \varepsilon_r - 1.</math>

Sehingga dalam ruang hampa,

:<math>\chi_e\ = 0.</math>

[[Perpindahan medan listrik]] '''D''' berhubungan dengan kerapatan pengkutuban '''P''' melalui:

:<math>
\mathbf{D} \ = \ \varepsilon_0\mathbf{E} + \mathbf{P} \ = \ \varepsilon_0 (1+\chi_e) \mathbf{E} \ = \ \varepsilon_r \varepsilon_0 \mathbf{E}.
</math>

=== Penyebaran (dispersi) dan hukum sebab dan akibat ===
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:

:<math>\mathbf{P}(t)=\varepsilon_0 \int_{-\infty}^t \chi_e(t-t') \mathbf{E}(t')\, dt'.</math>

Artinya pengkutuban terjadi sebagai bentuk pembelokan ([[konvolusi]]) terhadap medan listrik pada masa lampau (waktu sebelumnya) dengan nilai kerentanan listrik saat ini yang bernilai <math>\chi_e(\Delta t)</math>. Batas atas dari [[integral]] ini dapat terus diperpanjang sampai tak terhingga karena <math>\chi_e(\Delta t) = 0</math> untuk <math>\Delta t < 0</math>. Respon pengutuban mendadak dapat terjadi karena [[Fungsi delta dirac]] dengan kerentanan <math>\chi_e(\Delta t) = \chi_e \delta(\Delta t)</math>.

Namun perhitungan menjadi lebih mudah dalam sistem [[Lincoln Near-Earth Asteroid Research|linear]] jika menggunakan rumus [[Transformasi Fourier]] dan menulis persamaan ini sebagai fungsi frekuensi. Karena adanya [[teorema konvolusi]], bentuk integral berubah menjadi perkalian sederhana,

:<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.

Lebih jauh, bahwa pengutuban hanya bergantung pada medan listrik pada waktu lampau (yaitu <math>\chi_e(\Delta t) = 0</math> untuk <math>\Delta t < 0</math>), sebagai konsekuensi atas hukum sebab-akibat, pengutuban memiliki [[hubungan Kramers–Kronig]] pada kerentanan <math>\chi_e(0)</math>.

== Pengutuban dielektrik ==

=== Permodelan atom sederhana ===

Dalam pendekatan teori klasik tentang permodelan dielektrik, sebuah bahan terbuat dari [[atom]]. Setiap 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 .

Hal ini dapat dipandang secara sederhana sebagai [[dwikutub]] dengan menggunakan [[prinsip-prinsip superposisi|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.)

Ketika medan listrik hilang, atom pada bahan tersebut kembali pada keadaan sebelumnya. Waktu yang diperlukan untuk berubah keadaan ini disebut waktu [[Relaksasi (fisika)|Relaksasi]]; grafiknya berbentuk penurunan secara ekponensial.

Permodelan di atas merupakan penggambaran secara sederhana saja, pada praktiknya perilaku dielektrik sangat bergantung pada situasinya. Semakin rumit situasinya (membutuhkan akurasi lebih) semakin rumit pula permodelan yang harus dibuat untuk menjelaskan perilaku bahan dielektrik secara akurat. Permasalahan paling mendasar adalah:
* Apakah medan listrik dalam bahan tersebut konstan ataukah berubah sejalan waktu?
* Jika berubah sejalan waktu, seberapa besar perubahannya?
* Bagaimana ciri-ciri bahan tersebut?
* Apakah arah medan listrik merupakan [[isotropi]] yang penting?
* Apakah bahan tersebut [[homogen]]?
* Adakah batasan-batasan yang harus diperhatikan?
* Apakah harus diperhatikan bila sistemnya [[sistem linear|linear]] atau [[sistem nonlinear|nonlinear]]?

Hubungan antara medan listrik '''E''' dan momen dwikutub '''M''' memengaruhi perilaku bahan dielektrik, yang mana pada bahan tertentu, dapat dicirikan melalui fungsi '''F''' dengan persamaan:
:<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.

=== Pengutuban dwikutub ===
'''Pengutuban dwikutub''' adalah pengutuban pada [[kutub molekul|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.

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]].

=== Pengutuban ion ===
'''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 memengaruhi simetri sebaran muatan listrik. Ketika titik setimbang ini tidak setimbang, pengkutuban terjadi dalam kristal atau molekul tersebut. Inilah pengutuban ion.

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.

== Dispersi dielektrik ==
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'').

Ketika frekuensi meningkat:
# Pengutuban dwikutub tidak mungkin mengejar perubahan medan listrik ketika memasuki daerah [[gelombang mikro]] sekitar 1010 [[Hertz|Hz]];
# Ketika memasuki daerah [[infra-merah]] atau infra-merah-jauh sekitar 1013 Hz, pengutuban ion tidak lagi merespon terhadap medan listrik;
# Pengutuban listrik benar-benar tidak mungkin terjadi ketika frekuensi memasuki daerah [[ultraungu]] sekitar 1015 Hz.

Dalam frekuensi di atas ultraungu, permitivitas mendekati nilai konstanta ''ε''0 untuk semua bahan, di mana ''ε''0 adalah permitivitas ruang hampa. Karena permitivitas merupakan kekuatan hubungan antara medan listrik dan pengutuban, jika pengutuban tidak lagi merespon medan listrik, maka permitivitas menurun.

== Relaksasi dielektrik ==
'''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.

Jumlah [[panjang gelombang]] yang bisa dipancarkan sebagai radiasi ketika terjadinya relaksasi dielektrik dapat ditemukan menggunakan Hukum Hemmings yang pertama

:<math>n = \frac{l^2-l}{2} </math>

di mana
:''n'' adalah jumlah panjang gelombang yang bisa dipancarkan sebagai radiasi
:<math>l</math> adalah jumlah tingkat energi.

=== Relaksasi Debye ===
'''Relaksasi Debye''' adalah respon relaksasi dari sekumpulan dwikutub yang tak berinteraksi satu sama lain, secara ideal, atas berubahnya medan listrik dari luar. Biasanya nilainya dinyatakan sebagai permitivitas kompleks <math>\varepsilon\,\!</math> dari bahan sebagai fungsi terhadap frekuensi medan listrik <math>\omega</math>:

:<math>
\hat{\varepsilon}(\omega) = \varepsilon_{\infty} + \frac{\Delta\varepsilon}{1+i\omega\tau},
</math>

di mana <math>\varepsilon_{\infty}</math> adalah permitivitas pada batas frekuensi tertinggi, <math>\Delta\varepsilon = \varepsilon_{s}-\varepsilon_{\infty}</math> di mana <math>\varepsilon_{s}</math> merupakan permitivitas statis berfrekuensi rendah, dan <math>\tau</math> adalah ciri [[waktu relaksasi]] dari bahan yang bersangkutan.

Model relaksasi seperti ini pertama kali diperkenalkan (dan dinamai sesuai yang memperkenalkan) oleh [[Peter Debye]] pada tahun 1913.

=== Variasi persamaan Debye ===
* [[Persamaan Cole–Cole]]
* [[Persamaan Cole–Davidson]]
* [[Relaksasi Havriliak–Negami]]
* Fungsi Kohlrausch–Williams–Watts (Transformasi Fourier atas [[fungsi ekponensial diregangkan]])

== Paraelektrisitas ==

Paraelektrisitas adalah sifat dasar bahan dielektrik ketika tensor permitivitas dielektriknya sebanding dengan matriks identitas. Artinya, medan listrik yang diterapkan hanya menyebabkan polarisasi dan/atau penyelarasan dipol yang sejajar dengan arah medan listrik tersebut. Berbeda dengan analoginya pada bahan paramagnetik, suatu bahan paraelektrik tidak harus memiliki [[momen dipol listrik|dipol listrik]] permanen. Ketika medan listrik dihilangkan, polarisasi dipol akan kembali menjadi nol. Mekanisme yang menyebabkan perilaku '''paraelektrik''' meliputi distorsi [[ion]]-ion individu (pergeseran awan elektron terhadap inti atom) serta polarisasi molekul atau gabungan ion maupun cacat kristal.

Paraelektrisitas dapat terjadi pada fase [[kristal]] di mana dipol-dipol listrik tidak saling sejajar, sehingga memiliki potensi untuk menyelaraskan diri ketika berada dalam medan listrik eksternal dan melemahkan medan tersebut.

Sebagian besar bahan dielektrik merupakan bahan paraelektrik. Salah satu contoh bahan paraelektrik dengan konstanta dielektrik yang tinggi adalah [[stronsium titanat]] (SrTiO3).

Kristal [[litium niobat]] (LiNbO3) bersifat [[Feroelektrisitas|feroelektrik]] pada suhu di bawah 1430 [[Kelvin|K]]. Di atas suhu tersebut, kristal ini mengalami transformasi menjadi fase paraelektrik yang tidak teratur. Demikian pula, berbagai material [[perovskit]] lainnya juga menunjukkan sifat paraelektrik pada suhu tinggi.

Paraelektrisitas telah diteliti sebagai mekanisme yang memungkinkan untuk refrigerasi (pendinginan). Polarisasi bahan paraelektrik dengan menerapkan medan listrik dalam kondisi [[proses adiabatik|adiabatik]] akan meningkatkan suhunya, sedangkan penghilangan medan listrik akan menurunkan suhunya. Sebuah [[pompa kalor]] yang bekerja dengan mempolarisasi bahan paraelektrik, kemudian membiarkannya kembali ke suhu lingkungan (dengan melepaskan kelebihan panas), setelah itu menghubungkannya dengan benda yang akan didinginkan, dan akhirnya menghilangkan polarisasinya, dapat menghasilkan efek pendinginan.

== Penerapan ==
=== Kapasitor ===

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".

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 σε yang bisa disimpan jika menggunakan bahan dielektrik linear dengan permitivitas '''ε''' dan ketebalan '''d''' untuk memisah dua konduktor dapat dihitung dengan

:<math>\sigma_{\epsilon}=\epsilon\frac{V}{d}</math>

dan [[kapasitansi]] per satuan luas adalah

:<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 (σε) dan akhirnya makin besar pula nilai kapasitansinya.

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).

=== Resonator dielektrik ===
'''[[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'').

== Dielektrik dalam praktik ==
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.
* Pelapis industrial seperti parylene bertindak sebagai penghalang dielektrik antara bahan yang dilapisi dan lingkungan sekitar.
* 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.

== Lihat pula ==

*[[Dielektrik rendah-κ]]
*[[Dielektrik tinggi-κ]]
*[[Hukum Paschen]]
*[[Paramagnetisme]]
*[[Rugi-rugi dielektrik]]
*[[Spektroskopi dielektrik]]

== Referensi ==
* Classical Electrodynamics,John David Jackson Published by Wiley,1998 ISBN7130932X,780471309321

== Bacaan lebih lanjut ==
*
*

== Pranala luar ==
*[https://feynmanlectures.caltech.edu/II_10.html Kuliah Feynman tentang dielektrik]
*[https://web.archive.org/web/20070116093447/http://wiki.4hv.org/index.php/Dielectric_Sphere_in_Electric_Field Bola Dielektrik dalam Medan Listrik]
*[https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/dielectrics/index.php Paket Pembelajaran dan Pengajaran "Bahan Dielektrik" (Dielectric Materials) dari Dissemination of IT for the Promotion of Materials Science (DoITPoMS)], [[Universitas Cambridge]]
*

== Sumber dan atribusi ==

Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dielektrik&oldid=29467732 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29467732 (2026-07-17T02:05:33Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.