Konduktor: Pengertian, Sifat, Jenis, dan Cara Kerja

Pengertian Konduktor Listrik

Konduktor atau penghantar listrik adalah suatu bahan yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan arus listrik dengan efisien. Sifat hantarannya terletak pada kemampuannya untuk mengalirkan elektron dari satu titik kelistrikan ke titik kelistrikan lainnya dengan mudah. Penggunaan utama dari penghantar listrik adalah untuk memfasilitasi aliran arus listrik.

Konduktor memiliki struktur atom yang memungkinkan elektron untuk bergerak dengan relatif bebas. Proses penghantaran listrik terjadi ketika penghantar listrik dihubungkan dengan bahan yang memiliki muatan positif. Dalam interaksi ini, terjadi perpindahan elektron dari penghantar listrik ke bahan yang bermuatan positif.

Kemampuan penghantar listrik untuk mengalirkan arus listrik dengan mudah disebabkan oleh kemampuan muatan listrik untuk bergerak dengan mudah ketika terkena medan listrik, meskipun medan listrik tersebut sangat kecil. Medan listrik pada penghantar akan tetap bernilai nol jika tidak ada arus listrik yang mengalir melaluinya.

Bahan Konduktor

Dalam aktivitas sehari-hari, manusia sering menggunakan benda-benda yang memanfaatkan bahan konduktor untuk menghantarkan panas, sementara menggunakan bahan isolator untuk menghambat penyebaran panas. Kedua sifat ini, konduktor dan isolator, saling terkait sehingga bisa dimanfaatkan secara bersamaan dalam suatu benda.

Hubungan antara konduktor dan isolator ini berkaitan dengan konsep suhu. Suhu merupakan parameter yang menggambarkan tingkat panas suatu benda. Pada suhu yang sama, benda dengan massa lebih besar akan memiliki energi panas yang lebih tinggi. Perpindahan energi panas dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin dikenal sebagai kalor. Dalam sistem internasional (SI), satuan untuk kalor adalah joule (J).

Satuan yang lebih umum digunakan adalah kalori dan kilokalori. Satu kalori adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1 derajat Celsius. Satu kalori setara dengan 4,184 J, seringkali dibulatkan menjadi 4,2 J. Selain jumlah kalor dan massa benda, jenis benda juga memengaruhi kenaikan suhu. Semakin besar kenaikan suhunya, semakin besar kalor yang diperlukan. Semakin besar massa benda, semakin besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu.

Rumus untuk menghitung kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu adalah:

Q = c × m × Δt

Keterangan:

Q = Kalor yang dibutuhkan

c = Kalor jenis

m = Massa benda

Δt = Kenaikan suhu

Bahan konduktor dikenal sebagai bahan yang mampu menghantarkan panas dengan efisien. Bahan konduktor memiliki hambatan yang rendah karena memiliki hambatan jenis yang kecil. Elektron pada kulit atom terluar bahan konduktor memiliki gaya tarik terhadap inti atom yang lemah.

Oleh karena itu, saat ujung-ujung konduktor dihubungkan dengan tegangan listrik yang rendah, elektron dapat bergerak secara bebas, mendukung aliran elektron (arus listrik) melalui konduktor. Contoh bahan konduktor antara lain besi, tembaga, perak, aluminium, paku, karbon, klip kertas, dan uang logam.

Sifat dan Jenis Bahan Konduktor

Semua bahan yang memiliki kemampuan untuk mengalirkan arus dengan mudah dikenal sebagai konduktor. Bahan-bahan yang termasuk dalam kategori konduktor adalah bahan yang memiliki sejumlah besar elektron bebas pada kulit terluar orbit atomnya. Keberadaan elektron bebas ini sangat memengaruhi sifat-sifat bahan tersebut. Jika suatu bahan memiliki banyak elektron bebas pada orbit elektronnya, maka bahan tersebut dapat berfungsi sebagai penghantar listrik.

Bahan penghantar memiliki beberapa sifat penting, di antaranya adalah:

• Daya hantar listrik.
• Koefisien temperatur tambahan.
• Daya hantar panas.
• Daya tegangan tarik.
• Timbulnya daya elektromotoris termal.

Berikut adalah beberapa jenis bahan penghantar atau konduktor yang diambil dari modul Prakarya SMA Kelas IX (2018):

1. Aluminium (Al)

Beberapa sifat penting dari bahan aluminium adalah sebagai berikut:

• Dapat ditempa dalam keadaan dingin.
• Tidak tahan terhadap garam dapur atau laut.
• Warna silver atau perak.
• Titik didih = 1800°C.
• Rho (ρ) = 0,0278.
• Alpha (α) = 0,0047.

2. Tembaga (Cu)

Beberapa sifat penting dari logam tembaga adalah sebagai berikut:

• Dapat disepuh dan berkarat jika terkena CO².
• Titik didih = 2236°C – 2340°C.
• Rho (ρ) = 0,017.
• Alpha (α) = 0,0043.

3. Seng (Zn)

Beberapa sifat penting dari logam seng adalah sebagai berikut:

• Dapat ditempa dalam keadaan dingin.
• Tidak tahan terhadap garam dan asam garam.
• Warna putih kebiru-biruan.
• Titik didih = 907°C.
• Rho (ρ) = 0,0043.
• Alpha (α) = 0,006.

4. Timah (Sn)

Beberapa sifat penting dari logam timah adalah sebagai berikut:

• Warna jernih mengkilap.
• Titik didih = 236°C.
• Rho (ρ) = 0,0043.
• Alpha (α) = 0,12.

Selain bahan logam yang telah disebutkan, terdapat juga logam mulia seperti perak, emas, dan platina yang termasuk dalam bahan konduktor karena memiliki jumlah elektron valensi yang lengkap, sehingga sulit untuk bereaksi dengan bahan lain.

Bahan padat lain yang digunakan sebagai penghantar adalah wolfram, yang sering digunakan dalam filamen katoda pada tabung elektron, lampu pijar, dan alat pemanas dengan temperatur tinggi. Dwilogam atau bimetal merupakan gabungan dua jenis logam yang disambungkan menjadi satu.

Penerapannya dalam bidang kelistrikan sangatlah luas, seperti pada kontak pengatur dan regulator yang digunakan untuk menjaga suhu tetap konstan. Bimetal dipasang di dalam pemanas dan berfungsi memutus rangkaian saat suhu meningkat, serta menyambungkan kembali rangkaian saat suhu turun.

Cara Kerja Konduktor

Konduktor merupakan jenis bahan yang memfasilitasi aliran bebas elektron dari satu partikel ke partikel lainnya. Sebuah objek yang terbuat dari konduktor akan mengizinkan muatan untuk tersebar merata ke seluruh permukaannya. Ketika muatan ditransfer ke suatu objek pada titik tertentu, muatan tersebut dengan cepat akan tersebar ke seluruh permukaan objek tersebut.

Apabila konduktor yang bermuatan bersentuhan dengan objek lain, konduktor bahkan mampu mentransfer muatannya ke objek tersebut. Perpindahan muatan antar objek lebih mudah terjadi jika objek kedua juga terbuat dari bahan konduktor. Sifat-sifat geometri dan dimensi bahan juga mempengaruhi kemampuan konduktivitasnya. 

Sebagai contoh, sebuah bahan yang tebal akan lebih efisien dalam menghantarkan listrik dibandingkan dengan yang tipis, meskipun memiliki dimensi dan panjang yang sama. Selain itu, suhu juga turut memengaruhi tingkat konduktivitas. Ketika suhu meningkat, atom dan elektron dalam konduktor mendapatkan energi tambahan.

Sebagian isolator seperti kaca dapat bertindak sebagai konduktor yang buruk pada suhu rendah namun menjadi konduktor yang lebih baik saat dipanaskan. Di sisi lain, sebagian besar logam merupakan konduktor yang lebih efisien pada suhu rendah dan menjadi kurang efisien saat suhu meningkat.

Dalam konteks kelistrikan, konduktor merujuk pada bahan atau zat yang memungkinkan aliran listrik melaluinya. Hal ini terjadi karena konduktor memfasilitasi pergerakan elektron dengan mudah dari satu atom ke atom lainnya di dalamnya. Selain itu, konduktor juga memungkinkan transmisi panas atau cahaya dari satu sumber ke sumber lainnya.

Konduktor memiliki elektron bebas di permukaannya yang memudahkan aliran arus. Inilah yang menjadi alasan mengapa konduktor mampu menghantarkan listrik dengan baik. Adanya elektron bebas di permukaan konduktor memungkinkan aliran arus dengan lancar, sehingga listrik dapat ditransmisikan dengan efisien melalui konduktor.

Baca juga: Perbedaan Semikonduktor dan Superkonduktor

Tipe dan Contoh Konduktor

1. Logam

• Tembaga: Merupakan salah satu konduktor yang paling umum diaplikasikan dalam industri listrik karena memiliki konduktivitas yang tinggi dan ketahanan terhadap korosi.
• Aluminium: Sering digunakan dalam aplikasi transmisi listrik jarak jauh karena memiliki konduktivitas yang baik.
• Perak: Digunakan dalam aplikasi di mana konduktivitas yang sangat baik diperlukan, seperti dalam peralatan elektronik kelas atas, karena memiliki konduktivitas yang sangat tinggi.

2. Paduan Logam

• Perunggu: Merupakan paduan tembaga dan timah yang memiliki konduktivitas yang baik serta ketahanan terhadap korosi.
• Berilium Tembaga: Paduan tembaga dengan kandungan berilium yang memberikan konduktivitas yang tinggi serta kekuatan dan ketahanan yang baik.

3. Bahan Non-Logam

• Grafit: Memiliki konduktivitas listrik yang baik dan digunakan dalam aplikasi seperti elektroda, batang penghubung, dan kontak listrik.
• Air (Larutan Elektrolit): Larutan elektrolit seperti air dengan garam terlarut mampu menghantarkan arus listrik karena keberadaan ion-ion yang dapat bergerak di dalamnya.

4. Semikonduktor

Silikon merupakan bahan semikonduktor yang sering digunakan dalam industri elektronik. Konduktivitas silikon dapat diatur dengan mencampurkannya dengan bahan tertentu, sehingga memungkinkannya digunakan dalam berbagai komponen semikonduktor seperti dioda, transistor, dan chip mikro.

Daftar referensi:

https://www.gramedia.com/literasi/konduktor/

https://kumparan.com/berita-terkini/konduktor-pengertian-sifat-jenis-dan-contohnya-20jQ4nE9HNR

https://www.detik.com/edu/detikpedia/d-6902590/pengertian-konduktor-sifat-klasifikasi-dan-cara-kerjanya