Jurnal Teknologika 15.
Issue 1 .
696-702 Jurnal Teknologika Journal homepage:
https://jurnal.
id/index.
php/teknologika/index ISSN: 2715-4645 E-ISSN: 1693-2978 Analisis Sifat Konduktivitas Listrik Berbagai Jenis Variasi Elektroda Pensil Grafit Tipe B Analysis of Electrical Conductivity Properties of Various Types of Graphite Pencil Electrodes Type B Eko Sulistio Hanam1.
Muhammad Rizqan Akbar 1,*.
Ely Rismawati2 Program Studi Fisika.
FMIPA.
Universitas Halim Sanusi.
Kota Bandung.
Indonesia Program Studi Pendidikan Fisika.
FMIPA.
Universitas Negeri Jakarta.
Kota Jakarta Timur.
Indonesia Abstrak: Elektroda pensil grafit tipe B memiliki karakteristik dapat menghantarkan listrik lebih mudah dibandingkan tipe F dan Pada penelitian ini akan dikaji dan dianalisis sifat dasar dari konduktivitas listrik beberapa variasi pensil grafit tipe B, dianmtaranya B, 2B, 4B, 6B dan 8B.
Penelitian ini menggunakan pendekatan kurva karakteristik arus-tegangan yang dimodelkan melalui pencocokan persamaan garis lurus untuk mendapatkan komponen 1/ycI yang digunakan dalam penentuan konduktivitas listrik sampel uji melalui hukum ohm.
Pengukuran konduktivitas Listrik dilakukan dengan memasukkan dimensi dari bahan berupa diameter dan panjang sampel uji menggunakan jangka sorong.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konduktivitas listrik pada elektroda pensil grafit tipe 8B memiliki konduktivitas listrik yang terbaik diantara seluruh sampel uji yaitu 341,94 S/m.
Penelitan ini menunjukkan bahwa semakin tinggi ukuran nomor pada elektroda pensil tipe B, semakin baik konduktivitas listriknya sehingga bahan elektroda tersebut mudah menghantarkan listrik.
Ukuran nomor dan tipe yang terdapat pada elektroda pensil grafit menunjukkan konsentrasi grafit yang terdapat pada bahan tersebut sehingga semakin besar nomor pada tipe pensil grafit tipe B maka kandungan grafit akan semakin banyak yang menyebabkan sifat konduktivitas listrik dari bahan pensil semakin meningkat Kata kunci: resistansi.
resistivitas bahan.
konduktivitas listrik.
grafit pensil.
hukum ohm Abstract: Graphite pencil electrode type B has the characteristic of being able to conduct electricity more easily than types F and H.
In this study, the basic properties of the electrical conductivity of several variations of graphite pencil type B will be studied and analyzed, including B, 2B, 4B, 6B and 8B.
This study uses a current-voltage characteristic curve approach modeled by matching a straight line equation to obtain the 1/R component used in determining the electrical conductivity of test samples through Ohm's law.
Electrical conductivity measurements are carried out by entering the dimensions of the material in the form of the diameter and length of the test sample using a vernier caliper.
The results showed that the electrical conductivity of the graphite pencil electrode type 8B had the best electrical conductivity among all test samples, namely 341.
94 S/m.
This study shows that the higher the number size on the type B pencil electrode, the better the electrical conductivity so that the electrode material easily conducts electricity.
The size of the number and type found on the graphite pencil electrode indicates the concentration of graphite contained in the material, so the larger the number on the type B graphite pencil, the greater the graphite content, which causes the electrical conductivity of the pencil material to increase.
Keywords: resistance.
resistivity of materials.
electrical conductivity.
pencil graphite.
ohm's law Pendahuluan Pensil grafit merupakan salah satu bentuk senyawa karbon yang mudah ditemukan dan digunakan untuk berbagai keperluan, salah satunya menulis.
Berdasarkan penelitian terdahulu, beberapa penelitian menunjukkan bahwa pensil grafit dapat digunakan sebagai elektroda kerja pada pengukuran elektroanalitik .
, sebagai sensor, bahan dioda sambungan p & n, dan aplikasinya pada generator termoelektrik .
Karena memiliki sifat resistansi yang cukup rendah, pensil grafit dapat digunakan Corresponding author : ekosulistiohanam@gmail.
https://doi.
org/10.
51132/teknologika.
Received :25-04-2025 Accepted :03-05-2025 Available online :21-05-2025 Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 1 .
696-702 sebagai resistor yang dibuat dengan biaya yang cukup rendah, terjangkau serta memiliki sifat kompatibilitas teknis yang cukup baik .
Aplikasi pensil grafit sebagai elektroda kerja telah digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi polutan, seperti bahan berbasis pestisida dan bahan obat yang mencemari lingkungan, seperti chlorpromazine (CPZ), serta untuk analisis penentuan kandungan logam besi (F.
dalam sampel larutan .
Penelitian lain menunjukkan dengan menggunakan elektroda pensil grafit yang dimodifikasi oleh lapisan perak dapat digunakan untuk mendeteksi ion logam cadmium (Cd2 ) dalam suatu lingkungan .
Modifikasi pensil grafit dengan logam organik dan besi digunakan dalam biosensor untuk analisis kandungan senyawa Bisphenol A dan Bisphenol S yang berbahaya bagi tubuh manusia .
Tidak hanya sebagai sensor, aplikasi lain dari elektroda pensil grafit dapat digunakan sebagai anoda pada baterai lithium ion (Li-ion batteries/LiB.
dengan menggunakan bubuk pensil grafit tipe 4B yang memberikan performa densitas energi sebesar 155 Wh kg-1 .
Pensil grafit memiliki beberapa variasi tipe seperti pensil grafit tipe B, tipe F dan tipe H serta penomoran pensil yang menunjukkan kandungan grafit dalam pensil tersebut.
Sifat resistivitas pensil grafit tipe B merupakan yang paling kecil diantara tipe F dan tipe H sehingga tipe ini lebih mudah dalam menghantarkan listrik dalam bahan .
Berdasarkan sifat resistivitas yang ditunjukkan oleh pensil grafit tipe B,F dan H serta variasi penomoran pada pensil, dan potensi aplikasi batang pensil grafit sebagai elektroda sensor, maka dalam penelitian ini akan dilakukan studi analisis sifat dasar berbagai macam variasi pensil grafit tipe B dengan menguji dan menganalisis sifat resistivitas dan konduktivitas listrik bahan pensil grafit sehingga dapat diketahui tipe pensil grafit yang memiliki performa paling optimum.
Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai penentu elektroda pensil grafit yang digunakan untuk berbagai macam penelitian, salah satunya untuk aplikasi biosensor.
Metodologi Beberapa macam variasi pensil grafit dengan tipe B, 2B, 4B, 6B dan 8B digunakan untuk mengetahui konduktivitas listriknya melalui metode pengukuran karakteristik tegangan terhadap arus (I-V) sehingga didapatkan performa resistansinya.
Elektroda karbon dari baterai komersil (ECBK) juga digunakan dalam penelitian ini sebagai pembanding performa konduktivitas listrik dengan beberapa tipe variasi pensil grafit yang akan diuji.
Metode penelitian yang dilakukan dengan memberikan variasi tegangan antara 0V - 2 V dengan setiap kenaikan tegangan sebesar 0.
2 V kemudian dilakukan pengukuran arus listrik pada sampel uji menggunakan amperemeter digital dan pengukuran tegangan pada sampel menggunakan voltmeter seperti pada Gambar 1 .
Gambar 1.
Desain Eksperimen Pengukuran Arus Listrik dan Tegangan pada sampel grafit pensil Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 1 .
696-702 Selanjutnya hasil pengukuran karakteristik tegangan dan arus listrik pada sampel dilakukan pencocokan kurva persamaan garis lurus untuk mengetahui gradien garis yang dihasilkan dari masing- masing sampel uji .
Pencocokan kurva dilakukan melalui persamaan garis lurus seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut yc = ycoycu ya .
Dengan m adalah gradien garis lurus dimana yco = 1/ycU.
Anal.
gi dengan persamaan 1, maka pada penelitian ini persamaan garis lurus dapat ditulis menjadi ya= ycO ya ycI Dimana I adalah arus listrik (Amper.
R adalah resistansi atau hambatan (E) dan V adalah tegangan (Vol.
Maka gradien garis yang didapatkan adalah yco = 1/ycI.
Selanjutnya setelah mengetahui gradien garis, dilakukan penentuan resistivitas listrik melalui hukum ohm pada persamaan 3 dan 4 berikut ycI= yuUyco ya ycIya yuU= yco Dimana R adalah hambatan (E).
A adalah hambat jenis bahan (E .
, l adalah panjang sampel uji .
dan A adalah luas penampang sampe uji .
Konduktivitas listrik berbanding terbalik dengan resistivitas dimana penentuan konduktivitas listrik dapat ditentukan melalui persamaan 5 dan 6 berikut yua=yuU yco yua = ycIya Dengan E adalah konduktivitas listrik (S/.
Hasil dan Pembahasan Penentuan gradien g a r i s 1 / R d i l a k u k a n dengan mengukur respon arus listrik terhadap tegangan yang diberikan oleh catudaya pada sampel uji.
Terdapat 5 sampel uji dari beberapa variasi pensil grafit dan 1 sampel pembanding yang berasal dari elektroda karbon (ECBK).
Berdasarkan hasil pengukuran arus terhadap tegangan, didapatkan bahwa semakin tinggi nomor tipe pensil B yang diuji, menunjukkan peningkatan respon arus listrik setiap kenaikan tegangan sebesar 0.
2 V seperti yang terlihat pada Gambar 2.
Nomor tipe pensil menunjukkan fraksi antara clay dan grafit yang terkandung di dalam tipe pensil grafit dimana semakin tinggi nomor pada tipe pensil grafit B menunjukkan semakin pekat konsentrasi grafit yang terkandung pada pensil .
Konsentrasi grafit yang semakin tinggi memberikan respon arus listrik yang semakin baik.
Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 1 .
696-702 Gambar 2.
Grafik pengukuran kurva karakteristik tegangan dan arus listrik pada berbagai tipe grafit Titik-titik data hasil pengukuran kemudian dilakukan pendekatan menggunakan pencocokan kurva persamaan garis lurus sehingga didapatkan persamaan garis lurus dan koefisien korelasi yang terlihat pada tabel 1.
Tabel 1.
Penentuan gradien dari persamaan garis lurus antara tegangan dan arus Tipe Granit Persamaan garis lurus Koefisien korelasi Gradien 1 (E-.
Grafit pensil tipe B
Grafit pensil tipe 2B
Grafit pensil tipe 4B
Grafit pensil tipe 6B
Grafit pensil tipe 8B
ECBK
y = 0,2768x 0,0086 y = 0,3591x 0,01 y = 0,375x 0,0177 y = 0,4382x 0,02 y = 0,5591x 0,0045 y = 0,8114x Ae 0,0159 0,9979 0,9980 0,9951 0,9972 0,9985 0,9931 0,2768 0,3591 0,3750 0,4382 0,5591 0,8114 Berdasarkan hasil yang diperoleh pada tabel 1, didapatkan gradien 1/Rpada sampel pensil grafit tipe 8B memiliki nilai terbaik yaitu 0,5591 dengan koefisien korelasi 0,9985.
Koefisien korelasi 0,9985 menunjukkan garis lurus yang melewati titik-titik data memiliki hasil yang sangat baik .
Jika dilakukan perbandingan dengan sampel elektroda ECBK, maka didapatkan nilai 0,8114 yang merupakan hasil gradien 1/ycI terbaik dari seluruh sampel pensil grafit yang diuji.
Gradien1/ycI identic dengan komponen dalam penentuan konduktivitas listrik pada persamaan 6 sehingga dapat digunakan untuk menentukan besaran E.
Konduktivitas listrik E dapat ditentukan dengan mensubstitusi besaran dimensi dari sampel uji berupa panjang sampel dan luas penampang sampel ke dalam persamaan 6 sehingga didapatkan hasil seperti yang terlihat pada tabel 2.
Terlihat konduktivitas listrik pada tipe pensil grafit 8B memberikan hasil paling baik dalam menghantarkan arus listrik dibandingkan dengan sampel lain bahkan dengan sampel elektroda ECBK.
Besaran Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 1 .
696-702 dimensi dan luas penampang dari sampel uji dapat mempengaruhi sifat resistivitas maupun konduktivitas listrik suatu bahan .
Tabel 2.
Konduktivitas Listrik berbagai tipe grafit pensil dan perbandingannya dengan elektroda baterai Tipe Grafit 1/R (E-.
E (S/c.
Grafit pensil tipe B
Grafit pensil tipe 2B
Grafit pensil tipe 4B
Grafit pensil tipe 6B
Grafit pensil tipe 8B
ECBK
0,2768
0,3591
0,3750
0,4382
0,5591
0,8114
0,425
0,425
0,425
0,425
0,35
0,47
0,000380
0,000491
0,000491
0,000572
0,000572
0,001194
309,6278
311,0675
324,8408
336,1551
341,9482
326,1951
Berdasarkan pada gambar 3 secara umum menunjukkan bahwa konduktivitas listrik pensil grafit berbagai tipe memiliki konduktivitas listrik diatas 300 S/cm.
Pengujian matriks katoda baterai dari karbon berpori yang didoping oleh N dengan metode fourline probe (FLP) menunjukkan konduktivitas listrik yang diperoleh sebesar 17,16 x 10-2 S/cm serta bahan komposit karbon berpori yang didoping oleh nitrogen/sulfur sebesar 14,61 x 10-4 S/cm .
Hal ini menunjukkan bahwa hasil yang diperoleh pada penelitian ini memiliki nilai konduktivitas listrik yang cukup baik.
Pengujian pada elektroda ECBK memiliki konduktivitas listrik yang cukup identik dengan hasil yang diperoleh pada tipe pensil grafit 4B dimana luas penampang dan panjang sampel ECBK lebih besar dibandingkan dengan sampel Gambar.
Grafik Konduktivitas Listrik berbagai tipe grafit pensil dan pada elektroda baterai (ECBK) Hasil pengukuran konduktivitas listrik pada sampel uji pensil grafit mengalami peningkatan dengan penambahan nomor sampel pada bahan pensil grafit.
Pensil grafit tipe 8B memberikan hasil yang terbaik dibandingkan dengan tipe lainnya sehingga lebih mudah dalam menghantarkan arus listrik pada bahan.
Hal ini didukung dengan penelitian sebelumnya dimana penggunaan bubuk pensil grafit tipe 4B dapat meningkatkan performa dalam pengukuran elektrokimia bahan .
Penggunaan tipe pensil grafit 6B sebagai resistor yang murah juga menunjukkan sifat resistivitas yang rendah, artinya bahan tersebut lebih mudah menghantarkan arus listrik dibandingkan tipe pensil dengan Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 1 .
696-702 nomor tipe yang lebih rendah .
Jenis pensil grafit tipe B.
F dan H juga memiliki karakteristik resistivitas yang berbeda dimana jenis pensil grafit tipe B menunjukkan nilai resistivitas terendah dibandingkan tipe F dan H .
Ini menunjukkan pensil grafit tipe B lebih mudah menghantarkan listrik dibandingkan tipe lain dan nomor variasi tipe pensil grafit B mempengaruhi sifat konduktivitas listrik dimana tipe pensil grafit 8B menunjukkan performa terbaik dibandingkan jenis lainnya Kesimpulan Sifat konduktivitas listrik pada berbagai variasi pensil grafit tipe B dipengaruhi oleh komposisi Sistem penomoran pada pensil grafit tipe B menunjukkan komposisi grafit yang semakin besar.
Nomor tipe pensil grafit yang semakin tinggi menunjukkan peningkatan sifat konduktivitas listrik sehingga bahan dengan nomor tipe pensil grafit B yang lebih tinggi dapat menghantarkan listrik lebih mudah dibandingkan nomor pensil yang lebih rendah.
Penelitian ini menunjukkan bahwa tipe pensil grafit 8B memberikan performa paling baik dibandingkan tipe pensil B, 2B, 4B, dan 6 B, bahkan lebih baik dibandingkan dengan sampel elektroda ECBK.
Sampel ECBK memberikan performa yang setara dengan tipe pensil grafit tipe 4B.
Berdasarkan hasil yang telah didapatkan, penelitian lanjutan diperlukan untuk menentukan sifat lain dari berbagai tipe pensil grafit seperti pengujian voltametri,karakterisasi sifat impedansi bahan pensil grafit serta penelitian aplikatif lainnya yang menggunakan elektroda pensil grafit sebagai elektroda pada sensor.
Ucapan Terima Kasih Ucapan terima kasih kepada Laboratorium Fisika Dasar FMIPA Universitas Halim Sanusi atas dukungannya dalam proses pelaksanaan penelitian ini.
Daftar Pustaka