Perbedaan karakteristik nilai hambatan listrik konduktor dan isolator

Perbedaan hambatan konduktor, semi konduktor dan isolator

Hambatan Listrik

Hambatan listrik merupakan besaran yang menghalangi arus yang mengalir dalam suatu penghantar listrik. Dalam fisika hambatan listrik ini pertama kali diamati oleh George Simon Ohm. Pada 1927, seorang fisikawan Jerman bernama George Simon Ohm melakukan penelitian untuk mencari hubungan antara beda potensial dan kuat arus listrik. Berdasarkan hasil penelitiannya, Ohm membuat suatu grafik beda potensial terhadap arus listrik.

Konduktor

Mobilitas elektron-elektron dalam suatu bahan disebut dengan konduktivitas listrik. Konduktivitas ditentukan oleh jenis atom dalam bahan [jumlah proton dalam setiap inti atom menentukan identitas kimianya] dan bagaimana atom-atom tersebut terhubung bersama satu dengan yang lain. Bahan dengan mobilitas elektron yang tinggi [banyak elektron bebas] disebut konduktor, karena bahan-baban tersebut memiliki konduktivitas tinggi.

Untuk menentukan tingkat konduktivitas, dinyatakan dengan nilai konduktansi yang diukur dalam satuan mho. Bahan konduktor yang memiliki konduktivitas tinggi, berarti nilai konduktansinya juga tinggi. Sudah barang pasti, nilai konduktivitas setiap bahan konduktor berbeda-beda, ada yang nilainya tinggi ada pula yang rendah.

Kebalikan dari konduktivitas adalah resistansitas. Jika suatu bahan konduktor dinyatakan memiliki konduktivitas tinggi, maka nilai resistansinya rendah, demikian sebaliknya jika bahan konduktor dinyatakan memiliki konduktivitas rendah maka nilai resistansinya tinggi. Untuk menyatakan tingkat resistansitas suatu bahan konduktor dinyatakan dengan nilai resistansi yang diukur dalam satuan ohm. Bahan konduktor yang memiliki resistansitas rendah, berarti memiliki nilai resistansi rendah. Untuk keperluan praktis, resistansi dinyatakan dengan huruf kapital R, sedang konduktasi dinyatakan dengan huruf kapital G.

Resistivitas

Arus yang mengalir dalam suatu penghantar selalu mengalami hambatan dari penghantar itu sendiri. Besar hambatan tersebut tergantung dari jenis bahan penghantar yang digunakan. Besar hambatan tiap meternya dengan luas penampang 1mm2 pada temperature 200°C dinamakan hambatan jenis atau resistivitas.

Resistansi Konduktor

Seperti yang telah kalian ketahui, bahwa ketika pergerakan elektron-elektron bebas dalam suatu bahan, tanpa arah atau kecepatan tertentu, dan terpengaruh oleh gaya sehingga bergerak secara terkoordinasi melalui suatu bahan konduktif, maka pergerakan elektron yang merata ini disebut dengan listrik atau arus listrik. Sama seperti air yang mengalir melalui pipa, elektron dapat bergerak melalui ruang kosong diantara atom-atom dari konduktor. Konduktor mungkin terlihat sebagai suatu benda padat, tetapi bahan yang tersusun dari atom-atom sebagian besar merupakan ruang kosong. Analogi aliran air tersebut begitu cocok sehingga pergerakan elektron melalui suatu konduktor sering disebut sebagai “aliran”.

Untuk keperluan penyaluran arus listrik secara efektif dan efisien, maka diperlukan bahan konduktor yang memiliki konduktivitas tinggi atau memiliki nilai resistansi rendah. Berikut beberapa contoh dari bahan konduktor yang lazim digunakan untuk keperluan penghantaran arus listrik: perak, tembaga, emas, aluminium, merkuri, dan grafit. Bahan yang memiliki konduktivitas rendah antara lain gelas, karet, minyak, aspal, serat kaca, porselen, keramik, kuarsa, kapas, kertas, kayu, plastik, udara, berlian, dan air murni.

Konduktor atau penghantar listrik adalah bahan listrik yang mempunyai daya hantar listrik yang besar sehingga arus listrik mudah mengalir di dalamnya. Yang termasuk kelompok konduktor adalah semua logam dan campurannya. Jenis logam yang mempunyai daya hantar listrik besar dan banyak digunakan adalah tembaga, dan alumunium. Arus listrik yang dimaksudkan di sini dapat berupa arus kuat [electric current] dan dapat berupa arus lemah [signal].

Nilai resistansi konduktor diukur dalam satuan ohm, lazimnya bervariasi mulai dari : 0.000001 atau 1x10-6 ohm, 0.00001 atau 1x10-5 ohm, 0.0001 atau 1x10-4 ohm hingga 0.001 atau 1x10-3 ohm.

Nilai resistansi bahan konduktor harus sangat kecil, agar rugi tegangan yang ditimbulkan menjadi sangat kecil.Secara fisik, nilai resistansi suatu bahan konduktor, tergantung pada:

•Panjang konduktor yang digunakan dalam [m]
•Luas penampang konduktor yang digunakan dalam [m2]
•Jenis bahan konduktor yang digunakan

Jenis Bahan Konduktor

Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut:

Konduktifitasnya cukup baik.

• Kekuatan mekanisnya [kekuatan tarik] cukup tinggi.
• Koefisien muai panjangnya kecil.
• Modulus kenyalnya [modulus elastisitas] cukup besar.
  

Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:

• Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
• Logam campuran [alloy], yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
• Logam paduan [composite], yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan [smelting] atau pengelasan [welding].

Perbedaan Konduktor dan Isolator Beserta Contohnya

Melansir dari Circuit Globe, ada beberapa penjelasan mengenai perbedaan antara konduktor dan isolator:

• Konduktor dapat menghantarkan arus listrik dan panas. Lalu, isolator tidak dapat menghantarkan arus listrik.

• Ada konduktivitas termal di konduktor tinggi, sedangkan isolator rendah. Konduktivitas termal adalah sifat material yang memungkinkan panas dapat melewatinya.

• Jika ditempatkan pada medan magnet, konduktor tidak akan menyimpan energi. Namun, isolator akan menyimpan energi dalam medan magnet.

• Pada permukaan konduktor, terdapat medan listrik. Sedangkan untuk isolator, sama sekali tidak ada medan listrik.

• Ikatan kovalen antara atom yang ada di konduktor sangat lemah. Kemudian, kovalen atom di isolator sangat kuat.

• Konduktor memiliki konduktivitas tinggi, sedangkan isolator rendah. Konduktivitas adalah laju aliran muatan atau panas pada material.

• Jika diberikan perbedaan potensial, elektron bebas dalam konduktor akan bergerak dari atom ke atom. Pada isolator, elektron bebas akan tetap diam meski terdapat perbedaan potensial.

• Elektron bebas pada konduktor memiliki jumlah banyak, sedangkan pada isolator sedikit.

• Resistansi konduktor rendah. Resistansi isolator tinggi.

• Pada konduktor, pita konduksi penuh dengan elektron. Sedangkan pada isolator kosong.

• Sebaliknya, pita valensi pada konduktor kosong sedangkan pada isolator penuh.

• Contoh benda konduktor dan isolator adalah besi, perak, tembaga, kayu, kain, dan kertas.