Konduktor Listrik: Pengertian, Sifat dan Jenis
Pengertian Konduktor Listrik
Dalam teknik elektro, konduktor listrik didefinisikan sebagai penghantar listrik atau jenis bahan yang memungkinkan aliran muatan dalam satu atau lebih arah. Bahan yang terbuat dari logam adalah konduktor listrik yang umum, karena logam memiliki konduktansi tinggi dan resistansi rendah .
Konduktor listrik memungkinkan elektron mengalir di antara atom- atom bahan itu dengan kecepatan melayang di pita konduksi. Konduktor listrik mungkin logam, paduan logam, elektrolit, atau beberapa non-logam seperti grafit dan polimer konduktif. Bahan-bahan ini memungkinkan listrik (yaitu aliran muatan) melewatinya dengan mudah.
Bagaimana Konduktor Listrik Menghantarkan Arus?
Substansi atom penghantar listrik tidak boleh memiliki celah energi antara pita valensi dan pita konduksi.
Elektron terluar pada pita valensi terikat secara longgar pada atom . Ketika sebuah elektron tereksitasi karena gaya gerak listrik atau efek termal, ia bergerak dari pita valensinya ke pita konduksi.
Pita konduksi adalah pita di mana elektron ini mendapat kebebasan untuk bergerak di mana saja di konduktor. Konduktor terbentuk dari atom. Jadi secara keseluruhan, pita konduksi berada dalam kelimpahan elektron.
Dengan kata lain, dapat dikatakan bahwa ikatan logam hadir dalam konduktor. Ikatan logam ini didasarkan pada struktur ion logam positif. Struktur ini dikelilingi oleh awan elektron.
Ketika perbedaan potensial terjadi pada konduktor di dua titik, elektron mendapatkan energi yang cukup untuk mengalir dari potensi yang lebih rendah ke potensi yang lebih tinggi di pita konduksi ini melawan hambatan kecil yang ditawarkan oleh bahan konduktor ini. Listrik atau arus mengalir berlawanan arah dengan aliran elektron.
Bagaimana Elektron Mengalir melalui Konduktor Listrik?
Elektron tidak bergerak atau mengalir dalam garis lurus. Dalam suatu penghantar, elektron-elektron tersebut bergerak bolak-balik atau kecepatan acak yang disebut Kecepatan Drift ( Vd ) atau kecepatan rata-rata. Karena Drift Velocity ini, setiap saat elektron bertumbukan dengan atom atau elektron lain di pita konduksi konduktor.
Kecepatan melayang cukup kecil, karena ada begitu banyak elektron bebas. Kita dapat memperkirakan kerapatan elektron bebas dalam konduktor, sehingga kita dapat menghitung kecepatan drift untuk arus yang diberikan . Semakin besar densitas, semakin rendah kecepatan yang dibutuhkan untuk arus yang diberikan.
Dalam Konduktor, aliran elektron berlawanan dengan Medan Listrik (E).
Sifat Konduktor Listrik
Sifat utama konduktor listrik adalah sebagai berikut:
- Sebuah konduktor selalu memungkinkan pergerakan bebas elektron atau ion.
- Medan listrik di dalam konduktor harus nol untuk memungkinkan elektron atau ion bergerak melalui konduktor.
- Kerapatan muatan di dalam konduktor adalah nol yaitu muatan positif dan negatif membatalkan di dalam konduktor.
- Karena tidak ada muatan di dalam konduktor, hanya muatan bebas yang hanya ada di permukaan konduktor.
- Medan listrik tegak lurus terhadap permukaan konduktor tersebut.
Jenis Konduktor Listrik
Konduktor listrik dapat diklasifikasikan berdasarkan Respon Ohmiknya:
Konduktor Ohmik
Konduktor jenis ini selalu mengikuti Hukum Ohm (V I)
V vs. Grafik I selalu memberikan garis lurus.
Contoh
Aluminium, Perak, Tembaga dll.
Konduktor Non-Ohmik
Konduktor jenis ini tidak pernah mengikuti Hukum Ohm (V I)
Grafik V vs I tidak memberikan garis lurus yaitu grafik nonlinier.
Contoh
LDR ( Light Dependent Resistor ), Dioda , Filament Bulb , Termistor , dll
Contoh konduktor diberikan di bawah ini
Konduktor Padat
- Konduktor Logam: Perak, Tembaga, Aluminium, Emas, dll.
- Konduktor Non Logam: Grafit
- Paduan Konduktor: Kuningan, Perunggu, dll.
Konduktor Cair
- Konduktor Logam: Merkuri
- Konduktor Non Logam: Air Garam, Larutan Asam, dll.
catatan:
- Konduktor Tembaga adalah bahan yang paling umum digunakan untuk kabel listrik.
- Konduktor Emas digunakan untuk kontak permukaan-ke-permukaan berkualitas tinggi.
- Perak adalah konduktor terbaik dalam daftar Konduktor.
- Air Tidak Murni terdaftar dalam Daftar Konduktor tetapi memiliki konduktivitas yang lebih rendah.
Berapa Muatan Konduktor Listrik Selama Membawa Listrik?
Sebuah konduktor pembawa arus pada setiap contoh memiliki muatan nol. Hal ini karena pada setiap contoh jumlah elektron (pada kecepatan drift) sama dengan jumlah proton dalam konduktor ini. Jadi muatan bersihnya adalah nol.
Misalkan sebuah konduktor dihubungkan melalui baterai , yaitu ujung positif dan ujung negatif dihubungkan dengan konduktor. Sekarang elektron mengalir melalui konduktor dari ujung negatif ke ujung positif baterai. Aliran elektron ini dimungkinkan sampai baterai ini memiliki kemampuan menghasilkan EMF melalui reaksi kimia di dalamnya.
Apakah Konduktor Listrik Bermuatan Positif atau Negatif?
Anggap saja di sini konduktor adalah media di mana muatan dapat dilewatkan dari satu elektroda ke elektroda lain dari baterai. Elektron-elektron tersebut keluar dari sisi negatif baterai dan masuk ke pita konduksi konduktor dimana sudah tersedia banyak elektron valensi atom konduktor.
Elektron bebas memulai perjalanan dalam gerakan melayang (menuju elektroda positif baterai) dari atom ke atom di pita konduksi.
Pada setiap contoh, setiap atom memegang muatan nol karena elektron hanyut dari atom yang berdekatan mengisi celah elektron pita valensi dan itu terjadi terus menerus yaitu jumlah elektron sama dengan jumlah proton dalam konduktor setiap saat. Sekarang laju perubahan muatan (q) terhadap waktu (t) disebut arus (I),
Laju perubahan muatan terhadap waktu ini terjadi. Konvensi-bijaksana, Arus (I) mengalir dalam arah yang berlawanan dari aliran elektron.
Saat Anda melepaskan konduktor dari baterai , konduktor ini tidak menahan partikel bermuatan apa pun, tetapi EMF tetap ada di seluruh elektroda baterai dengan polaritas positif dan negatif tanpa aliran elektron.
Pengaruh Suhu pada Konduktor
Semakin banyak pengaruh suhu, semakin banyak getaran dalam molekul konduktor. Hal ini menghambat elektron untuk mengalir, yaitu elektron mendapat hambatan untuk mengalir dengan lancar melalui konduktor. Jadi konduktivitas menurun secara bertahap dengan meningkatnya suhu.
Sekali lagi, kenaikan suhu memutuskan beberapa ikatan dalam molekul konduktor dan melepaskan beberapa elektron. Elektron ini jumlahnya lebih sedikit. Secara keseluruhan, dapat dikatakan bahwa peningkatan oposisi suhu terhadap elektron hanyut meningkat dalam konduktor .