## Sifat Histerisis Pada Konstanta Dielektrik dan Indeks Bias Minyak Zaitun Dengan Variasi Suhu
(Dielectric Hysteresys Properties and Refractive Index Olive Oil by Variational Tempurature Treatment)
Luluk Mukarromah, Bowo Eko Cahyono, Misto Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember (UNEJ) Jln. Kalimantan 37, Jember 68121 E-mail : lu2k_aidy@yahoo.co.id

## Abstrak
Minyak zaitun adalah minyak nabati yang diperoleh dari tanaman zaitun (olea europaea). Minyak zaitun dapat digunakan untuk memasak, bahan obat-obatan, dan sabun. Setiap bahan termasuk minyak zaitun memiliki sifat-sifat fisika dan besarnya sangat ditentukan oleh kondisi internal bahan tersebut. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui lebar kurva histerisis melalui pengukuran konstanta dielektrik dan indeks bias. Bahan yang diteliti berupa 3 jenis minyak zaitun. Penelitian ini menggunakan metode kapasitansimeter dan difraksi Fraunhofer celah ganda. Diketahui bahwa ketiga jenis minyak zaitun memiliki lebar kurva histerisis yang berbeda pada pengukuran konstanta dielektrik maupun indeks bias dengan variasi suhu. Hubungan antara nilai konstanta dielektrik terhadap suhu menunjukkan peningkatan, sedangkan untuk nilai indeks bias menunjukkan penurunan. Pada pengukuran konstanta dielektrik menunjukkan bahwa minyak zaitun virgin olive oil memiliki lebar kurva histerisis paling besar dibandingkan minyak zaitun  extra virgin olive oil dan extra  light olive oil. Hal  ini menunjukkan bahwa minyak zaitun virgin olive oil memiliki kemampuan paling besar untuk menyimpan enegi termal. Sedangkan pada pengukuran indeks bias menunjukkan bahwa minyak zaitun extra virgin olive oil memiliki lebar kurva histerisis paling besar dibandingkan minyak zaitun extra light olive oil dan  virgin olive oil,. Hal ini juga   menunjukkan bahwa minyak zaitun extra virgin olive oil memiliki kemampuan paling besar untuk menyimpan enegi termal.
Kata Kunci: Minyak zaitun, konstanta dielektrik, indeks bias, metode kapasitansimeter, metode difraksi Fraunhofer, kurva histerisis

## Abstract
Olive oil is a vegetable oil obtained from the olive plant (olea europaea). Olive oil can be used for cooking, medicine, and soap. Every materials including olive oil has the physical properties and the magnitude that is largely determined by the internal  condition  of   the   materials.  This  research  is  conducted  to  find  out  the  width  of   the   hysteresis  curve  through measurement of the dielectric constant and refractive index. The materials are examined in the form of 3 (three) types of olive oil. In this research we use methode of capacitancy and slit difraction Franhoufer. Note that these three types of olive oil  has different width  of hysteresis curves  on  the measurement of  dielectric  constants  as well  as  refractive index  with variational temperatures  The relation between the dielectric constants values against temperature shows an increasing and while the values of refractive index shows a decreasing. The measurement of the dielectric constant shows that the virgin olive oil has the widest hysteresis curves than extra virgin olive oil and extra light olive oil. This suggests that virgin olive oil has greatest ability to store thermal energy. Whereas, the measurement of the refractive index shows that extra virgin olive oil has widest hysteresis curves than extra light olive oil and virgin olive oil. It also shows that the extra virgin olive oil has greatest ability to store thermal energy.
Keywords: Olive oil,  dielectric  constants,  refractive index, method  capacitance meter, method of  Fraunhofer diffraction, curves hysteresis

## PENDAHULUAN
Minyak zaitun berasal  dari  ekstrasi buah zaitun ( olea europaea ). Minyak zaitun banyak mengandung asam lemak tak jenuh dan sumber polifenol. Tingginya asam lemak tak jenuh   yang   terkandung   dalam   minyak   zaitun   memberi manfaat yang sangat baik untuk tubuh yaitu, dalam bidang kesehatan,   kecantikan,   dan   dalam   pencegahan   penyakit serta   dapat   digunakan   untuk   memasak   makanan   [1]. Minyak   zaitun   yang   dipanaskan   akan   menyebabkan perubahan   komposisi   asam   lemak.   Perubahan   ini   terjadi karena   adanya   minyak   yang   teroksidasi   oleh   oksigen.
Oksidasi menyebabkan jumlah asam lemak tak jenuh dalam minyak   zaitun   menurun   sehingga   mempengaruhi   kualitas minyak zaitun [2].
Minyak   zaitun   juga   memiliki   beberapa   sifat   sebagai bahan, diantaranya sifat listrik dan sifat optik. Sifat listrik berkaitan   dengan   konduktivitas   listrik,   resistivitas   listrik dan   konstanta   dielektrik   yang   diperoleh   dengan memberikan stimulus berupa medan listrik [3]. Sedangkan Sifat   optik   menggambarkan   bagaimana   respon   suatu material   terhadap   medan   elektromagnetik   atau   radiasi
cahaya.   Sifat   optik   ini   bisa   direpresentasikan   pada   nilai indeks biasnya [2].
Sifat listrik dan sifat optik suatu bahan juga dapat dilihat berdasarkan   kurva   histerisis,   dimana   kurva   histerisis tersebut   mampu  menjelaskan   seberapa   besar   energi   yang masih tetap disimpan di dalam bahan akibat energi masukan yang diterapkan pada bahan tersebut [4].
Berdasarkan   penjelasan   di   atas,   dilakukan   penelitian mengenai karakteristik listrik dan karakteristik optik suatu bahan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui lebar   kurva   histerisis   yang   dihasilkan   pada   pengukuran konstanta   dielektrik   dan   indeks   bias.   Penelitian   ini menggunakan metode kapasitansimeter dan metode difraksi Fraunhofer celah ganda.
Konstanta   dielektrik   adalah   suatu   konstanta   yang besarnya   tergantung   pada   sistem   yang   digunakan   serta bahan yang digunakan. Sedangkan sistem yang digunakan adalah nilai kapasitor  yang dibentuk dari  dua buah pelat sejajar yang dipisahkan oleh bahan dielektrik [3].
Secara praktis, sifat dielektrik sering dikaitkan dengan kelistrikan bahan isolator yang ditempatkan di antara dua keping kapasitor [5]. Konstruksi dari suatu kapasitor secara sederhana   adalah   dua   elektroda   pelat   sejajar   yang dipisahkan   oleh   dielektrik,   atau   secara   umum   disebut sebagai kapasitor pelat sejajar seperti yang ditunjukan pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Kapasitor Pelat Sejajar.
Apabila kapasitor pelat sejajar dengan luas penampang (A) dipisahkan oleh dielektrik dengan jarak (d), kemudian pelat tersebut diberi tegangan (V), maka akan timbul medan listrik   (E)   yang   bekerja   di   dalam   listrik.   Akibat   adanya medan   listrik,   maka   muatan   yang   terkandung   di   dalam dielektrik akan terpolarisasi [6].
Untuk sebuah kapasitor pelat sejajar, nilai  kapasitansi dapat dituliskan  persamaan:
C = ε o A d (1)
Konstanta dielektrik dinyatakan dalam:
ε r = C d ε o A (2)
Keterangan : ε r : Konstanta Dielektrik
C : Kapasitansi minyak ( pF )
ε 0 : Permitivitas ruang hampa
A : Luas Tembaga (m 2 )
d : Jarak plat (m)
Indeks   bias   pada   setiap   medium   optik   dinyatakan sebagai suatu perbandingan antara cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa (vakum) dan cepat rambat cahaya di dalam medium. Secara matematis, indeks bias dinyatakan sesuai persamaan :
n = c v (3)
Keterangan: n = indeks bias
c = kecepatan cahaya di dalam vakum (m/s 2 ) v = kecepatan cahaya di dalam medium (m/s 2 )
Difraksi  merupakan suatu fenomena  setiap simpangan dari  optik geometri  yang dihasilkan dari  gangguan muka gelombang   cahaya   [7].   Nilai   indeks   bias   larutan   dapat dianalisis menggunakan metode difraksi Fraunhofer celah ganda,   dengan   membandingkan   nilai   simpangan   pola difraksi   pada   dua   medium   yang   berbeda,   sesuai   dengan gambar dibawah [8]:
Gambar 2. Berkas sinar laser yang melewati medium udara dan larutan sukrosa Keterangan:
A = Laser HeNe B = Holder celah ganda
C = Minyak zaitun dalam wadah sampel
D = Pola difraksi layar pengamatan
Secara  matematis, dapat dituliskan sebagai  persamaan (4) [9]:
n = c v = λ 1 λ 2 = x 1 x 2 (4)
Keterangan: λ 1 = panjang gelombang sumber pada medium udara (nm) λ 2 =   panjang   gelombang   sumber   pada   medium larutan (nm)
x 1 = simpangan pola difraksi pada medium udara (m)
x 2 =   simpangan   pola   difraksi   pada   medium   larutan (m)
Karakteristik   sifat   listrik   dan   sifat  optik   suatu   bahan juga   dapat  dilihat   berdasarkan   kurva   histerisis.   Histerisis merupakan   sifat   yang   dimiliki   oleh   suatu   bahan   dimana bahan   tersebut   tidak   secara   cepat   merespon   suhu   yang diberikan   kepadanya,   tetapi   memberikan   reaksi   secara
perlahan   atau   bahkan   keadaan   bahan   tidak   kembali   ke keadaan awal.
Gambar   3.   Kurva   histerisis   medan   listrik   eksternal   ( E )- polarisasi ( P )[10]
Berdasarkan   gambar   3,   apabila   kuat   medan   listrik   ( E ) ditingkatkan   maka   polarisasi   ( P )   akan meningkat mengikuti   garis OA, hingga akhirnya konstan seperti garis AB (keadaan saturasi). Kemudian, apabila kuat medan   listrik   ( E )     diturunkan   hingga   titik O, maka polarisasi ( P ) akan mengikuti garis BC, bukan kembali lagi ke titik O . Hal ini menunjukkan bahwa masih terdapat sisa polarisasi   di   dalam   bahan   ketika   medan   listrik dihilangkan[4]. Sisa polarisasi ini disebut dengan polarisasi remanan.   Adanya   sisa   polarisasi   tersebut   menunjukkan terdapat   sebagian   energi   yang   tetap   tersimpan   di   dalam bahan. Semakin besar sisa polarisasi menunjukkan semakin lebar   kurva   histerisis   sehingga   energi   yang   tersimpan semakin besar.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember pada bulan Juni sampai Juli 2016. Beberapa   peralatan   yang   digunakan   dalam   penelitian   ini adalah laser  He-Ne ( λ = 632,8 nm), celah difraksi celah ganda dengan lebar celah 0,04 milimeter, layar pengamatan, wadah transparan dengan dimensi 7,5 cm x 2,5 cm x 5 cm dan tebal  1 mm, bangku laser  (OS-9172),  stavol, jangka sorong,     kapasitansimeter,   termometer,   elemen   pemanas, sumber tegangan 36 volt, dan tembaga.  Variasi perlakuan suhu yang digunakan adalah suhu 30 sampai suhu 60 , ℃ ℃
kemudian diturunkan kembali dari suhu 60 sampai  30 ℃ ℃ dengan interval setiap kenaikan 5 . ℃ Bahan   yang   digunakan   adalah   3   jenis   minyak   zaitun yaitu extra virgin olive oil, virgin olive oil, extra light olive oil, dan aquades sebagai bahan pelarut sampel. Pengukuran konstanta dielektrik pada minyak zaitun dilakukan dengan menggunakan   metode   kapasitansimeter   dan   pengukuran indeks   bias   dilakukan   dengan   menggunakan   metode difraksi Fraunhofer celah ganda.
Desain   rangkain   alat   pengukuran   konstanta   dielektrik dan   indeks   bias   minyak   zaitun   ditunjukkan   oleh   gambar dibawah ini:
Gambar 4. Rancangan alat penelitian konstanta dielektrik
Keterangan: A : Kapasitansimeter (CM8601A); B : Kabel; C : Plat PCB ( Printed Circuit Board ); D : Wadah minyak zaitun;
E : Elemen pemanas;
F : Termometer digital; G : Sumber tegangan 36 volt.
Gambar 5. Rancangan alat penelitian indeks bias Keterangan: a : Laser HeNe ( λ = 632,8 nm);
b : Kisi celah ganda;
c : Elemen pemanas;
d : Wadah transparan untuk minyak zaitun;
e : Layar pengamatan;
f : Termometer digital; g : Sumber tegangan 36 volt.
Kalibrasi   pada   kapasitansimeter   maupun   difraksi Fraunhofer celah ganda dilakukan sebelum alat digunakan untuk   penelitian.   Kalibrasi   pada   kedua   alat   ini menggunakan sampel larutan aquades  dan didapatkan nilai konstanta   dielektrik   78   dan   nilai   indeks   bias   1,31. Berdasarkan nilai kalibrasi yang didapatkan pada kedua alat yang dibandingkan dengan referensi, maka alat telah sesuai dan layak untuk digunakan.
Analisis   nilai   konstanta   dielektrik   didapatkan   dengan menentukan nilai kapasitansi dai minyak zaitun, kemudian nilai kapasitansi yang didapat digunakan untuk menghitung nilai   konstanta   dielektrik   minyak   zaitun,   seperti   pada pesamaan   (2).   Sedangkan   analisis   nilai   indeks   bias didapatkan   dengan   membandingkan   simpangan   pola difraksi yang ditangkap oleh layar yang melewati medium udara dan medium minyak zaitun, seperti pada persamaan (4) sebelumnya.
Nilai konstanta dielektrik ( εr ) dan nilai indeks bias ( n ) pada   mintyak   zaitun   selanjutnya   digunakan   untuk mengetahui   karakteristik   histerisis   konstanta   dielektrik minyak   zaitun   dengan   membuat   grafik   hubungan   nilai konstanta dielektrik dan indeks bias terukur terhadap suhu yang diukur mulai  dari  suhu yang terendah  sampai  suhu tertinggi. Kemudian pengukuran yang sama dilakukan dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah dengan nilai  atau cara yang sama. Kemudian dari kurva hubungan konstanta dielektrik   dan   indeks   bias   terhadap   suhu   dihitung   lebar kurva   histerisis   dari   ketiga   jenis   minyak   zaitun   melalui selisih konstanta dielektrik dan indeks bias yang dihasilkan pada  suhu yang sama.  Setelah lebar  kurva  histerisis dari ketiga   jenis   minyak   zaitun   diketahui,   maka   dapat
disimpulkan   mana   minyak   yang   memiliki   lebar   kurva histerisis yang paling lebar.

## HASIL PENELITIAN
Data   yang   diperoleh   pada   penelitian   ini   adalah   nilai kapasitansi   dan   pola   difraksi   minyak   zaitun   pada   setiap variasi suhu. Dengan nilai kapasitansi yang diperoleh dapat digunakan untuk mengetahui nilai konstanta dielektrik dari minyak   zaitun,   sedangkan   pola   difraksi   dapat   digunakan untuk mengetahui nilai indeks bias dari minyak zaitun.
Berdasarkan data yang dihasilkan dari pengukuran, nilai konstanta   dielektrik   pada   minyak   zaitun  semakin   besar ketika suhu juga semakin besar, hal ini dikarenakan suhu yang   semakin   tinggi   menyebabkan   molekul-molekul merenggang   dan   muatan   pada   minyak   zaitun   bergerak bebas. Molekul yang merenggang  mengakibatkan muatan bahan   lebih   mudah   terpolarisasi.   Sedangkan   untuk   nilai indeks   bias   pada   minyak   zaitun   semakin   kecil   seiring dengan   meningkatnya   suhu   minyak   zaitun,   hal   ini dikarenakan   suhu   minyak   yang   dinaikkan   akan menyebabkan ikatan karbon pada molekul minyak mudah rusak   atau   pecah,   sehingga   minyak   menjadi   senyawa dengan   rantai   karbon   lebih   pendek   yang   menyebabkan kerapatan optis minyak menurun.
Nilai   konstanta   dielektrik   dan   indeks   bias   yang mengalami perubahan akibat kenaikan dan penurunan suhu, selanjutnya  digunakan   untuk  menentukan  kurva  histerisis dari   setiap   sampel.  Kurva   histerisis   ini   mampu menunjukkan   sifat   dielektrik   suatu   bahan   yaitu   seberapa besar   kemampuan   bahan   untuk   tetap   menyimpan   energi. Besar   kecilnya   energi   yang   tetap   disimpan   oleh   sampel dapat   ditentukan   berdasarkan   lebar   kurva   histerisis   yang didapat melalui selisih nilai konstanta dielektrik dan indeks bias yang dihasilkan pada  suhu  yang sama.  Semakin lebar kurva histerisis menunjukkan energi yang tetap disimpan di dalam   sampel   semakin   besar.  Begitu   juga   sebaliknya semakin sempit kurva histerisis menunjukkan energi yang tetap tersimpan di dalam sampel semakin kecil. Energi yang tetap disimpan tersebut berupa nilai konstanta dielektrik dan indeks bias.
Gambar 6. Kurva histerisis minyak zaitun extra light olive oil pada pengukuran konstanta dielektrik
Gambar   7.     Kurva   histerisis   minyak   zaitun extra   virgin oliveoil pada pengukuran konstanta dielektrik
Gambar 8.  Kurva histerisis minyak zaitun virgin olive oil pada pengukuran konstanta dielektrik
Berdasarkan   grafik   pada   gambar   6,   gambar   7,   dan gambar   8,  minyak   zaitun  v irgin   olive   oil memiliki   lebar kurva   histerisis   paling   besar   dengan   lebar   kurva   paling besar   berada   pada   suhu   55 dengan   nilai   0,0603. ℃ Sedangkan   untuk   minyak   zaitun extra-virgin   olive   oil memiliki lebar kurva histerisis lebih kecil daripada minyak zaitun virgin   olive   oil yaitu   sebesar   0,0602   berada   pada suhu   40 .   Untuk   minyak   zaitun ℃ extra   light   olive   oil memiliki   lebar   kurva   histerisis  yang   paling   kecil   dengan nilai   0,0301.   Hal   ini   menunjukkan   bahwa   pada   minyak zaitun virgin olive oil memiliki kemampuan paling besar untuk menyimpan energi  termal, sedangkan  pada minyak zaitun extra   light   olive   oil memiliki   kemampuan   paling kecil untuk menyimpan energi termal.
Gambar 9.  Kurva histerisis minyak zaitun extra light olive oil pada pengukuran indeks bias
Gambar   10.   Kurva   histerisis   minyak   zaitun extra   virgin olive oil pada pengukuran indeks bias
Gambar 11. Kurva histerisis minyak zaitun virgin olive oil pada pengukuran indeks bias
Berdasarkan   Gambar   9,   Gambar   10,   dan   Gambar   11 diketahui bahwa ketiga jenis minyak zaitun yang digunakan memiliki   posisi   dan   lebar   kurva   histerisis   yang   berbeda. Pada minyak zaitun jenis extra virgin olive oil lebar kurva histerisis yang dihasilkan paling besar dengan lebar kurva paling besar berada pada suhu 55 dengan nilai 0,0012. ℃ Sedangkan untuk minyak zaitun jenis extra light olive oil memiliki lebar kurva histerisis lebih kecil daripada minyak zaitun extra   virgin  olive   oil yaitu   sebesar   0,0008  berada pada   suhu   55 .   Untuk   minyak   zaitun ℃ virgin   olive   oil memiliki   lebar   kurva   histerisis   yang   paling  kecil   dengan nilai  0,0004.  Hal   ini  menunjukkan   bahwa   minyak   zaitun jenis extra   virgin   olive   oil memiliki   kemampuan menyimpan energi termal paling besar, dan minyak zaitun jenis extra light olive oil memiliki kemampuan menyimpan energi termal yang lebih besar dibandingkan minyak zaitun virgin   olive   oil .   Sedangkan   untuk   minyak   zaitun virgin olive oil sendiri memiliki kemampuan menyimpan energi termal paling kecil.

## KESIMPULAN
Kurva   histerisis   yang   dihasilkan   dari   pengukuran konstanta   dielektrik   menunjukkan   bahwa   minyak   zaitun virgin olive oil memiliki lebar kurva histerisis paling besar dibandingkan   minyak   zaitun extra-virgin   olive   oil dan minyak zaitun extra light olive oil . Hal  ini menunjukkan bahwa   pada   minyak   zaitun virgin   olive   oil memiliki kemampuan   paling   besar   untuk   tetap   menyimpan   energi termal, dibandingkan pada minyak zaitun extra-virgin olive oil dan minyak zaitun extra-light olive oil . Kurva histerisis yang dihasilkan dari pengukuran indeks bias menunjukkan bahwa minyak zaitun extra-virgin olive oil memiliki   lebar   kurva   histerisis   paling   besar dibandingkan   minyak   zaitun extra-light   olive   oil dan minyak zaitun virgin olive oil . Hal ini menunjukkan bahwa pada   minyak   zaitun extra-virgin   olive   oil memiliki kemampuan   paling   besar   untuk   tetap   menyimpan   energi termal, dibandingkan pada minyak zaitun extra-light olive oil dan minyak zaitun virgin olive oil .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Putri, N. L. 2011. Minyak Zaitun ( Olea Europaea ) Menurunkan   KadarTrigliserida   Dalam   Lemak   Tikus Wistar Jantan. Skripsi . Jember: Universitas Jember.
[2] Rofiq, A. 2010.  Analisa Indeks Bias pada Pengukuran Konsentrasi  Larutan Sukrosa Menggunakan  Portable Brix   Meter. Skripsi .   Semarang:   Universitas
Diponegoro.
[3] Kamajaya.   1984. Ringkasan Fisika   Edisi   Pertama.
Jawa Barat: Ganeca Exact Bandung.
[4] Kacaribu,   R.   2007.   Pengaruh   Pelapisan   Dielektrik Minyak   Pada   Dielektrik   Plastik  Terhadap   Tegangan Tembus AC . Skripsi .   Medan:   Universitas   Sumatera Utara.
[5] Sutrisno. 1985. Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung: ITB.
[6] Umar,  E. 2008. Buku  Pintar Fisika . Jakarta:  Media Posindo.
[7] Pedrotti, F. L. dan Pedrotti, L. S. 1993. Introduction to Optics : Second   Edition .   Pretince-Hall International, Inc: New York.
[8] Alfianinda,   N.   A.   2014.   Penentuan   Indeks   Bias Minyak   Wijen   ( Sesame   Oil )   Menggunakan   Metode Difraksi     Fraunhofer Celah Ganda. Skripsi . Jember: Universitas Jember.
[9] Wojewoda, G. F. & Ogolnoksztalcacych, Z. S. 2012. Measuring   Index   of   Refraction. Makalah Terjemahan   oleh   Malgorzata   Czart .   Poland: Bydgoszcz.
[10] Istiqomah, M., Jamaluddin, A., dan Iriani, Y. 2014. Pembuatan   Material   Feroelektrik   Barium   Titanat (BaTiO3)   Menggunakan   Metode   Solid   State Reaction. Jurnal   Fisika   Indonesia . Surakarta:
Universitas Sebelas Maret. ISSN 1410-2994. 18 (53): 59-61 .