Material Konduktor

Material KonduktorPRIMAS EMERALDIINTERAKSI ELEKTRON DAN KONDUKTIVITASMaterial konduktor mempunyai elektron bebas dalam jumlah yang besar ikatan logam

Interaksi ElektronPada kondisi tak ada medan luar, elektron bebas bergerak diantara kisi-kisi atom dengan arah random akibat eksitasi termal dengan kecepatan yang berbeda-bedaPergerakan elektron dipengaruhi oleh susunan atom -atom di dalam material. Makin rapat susunan atom dan makin hebat getaran atom maka elektron semakin tidak bebas untuk bergerak.

Medan Listrik (E)Gaya (F) yang dirasakan oleh muatan listrik (q) menghasilkan garis medan listrik (E)

Gaya Listrik oleh muatan q dan Q dengan jarak r

Tegangan (V) dengan jarak r menghasilkan medan listrik (E)

Contoh Soal 1Berapa medan listrik pada permukaan tanah yang berada di bawah penghantar saluran udara 20 kV dengan ketinggian 9 m?Hukum OhmDimana:V = tegangan (Volt)I = arus yang mengalir pada konduktor (Ampere)R = resistansi (Ohm)

non-ohmic materialsContoh Soal 2Tegangan sebesar 10 Volt diberikan pada konduktor dengan resistansi 5 ohm, tentukan arus yang mengalir pada konduktor?Contoh Soal 3Sejumlah 3.8 x 1021 elektron melewati suatu titik pada penghantar selama 4 menit. Berapakah arus rata-rata?Pengaruh medan Listrik

Tandanegatif untuk menujukkan bahwa elektron mengalami gaya dengan arahberlawanan dengan arah medan listrik E akibat muatan negatif elektron9Interaksi Elektron

Gambar. Kecepatan pergerakan elektron di bawah medan listrikKecepatan rata-rata elektron (VD):

Konduktivitas

KonduktivitasTingginya konduktivitas dapat diperoleh dari tingginya kerapatan muatan atau tingginya mobilitas. Untuk logam, mobilitas elektron relatif rendah, sehingga konduktivitas yang tinggi dari logam adalah sebagai akibat tingginya kerapatan elektron bebas.

Contoh Soal 4Suatu penghantar tembaga mempunyai konduktivitas = 5 x 107 S/m dan mobilitas elektron = 0,0032 m2v-1s-1 dengan luas penampang 1 cm2 diberi medan listrik sebesar 1 V/m. Tentukan:Rapat Arus (J)Arus (I)Kecepatan elektron (VD)Kerapatan Elektron (Ne)

Resistivitas ()Resistansi (R)

= resistivitas (ohm.m)L = panjang penghantar (m)A = luas penampang (m2)

Contoh Soal 5Jika kita ingin menggunakan suatu kabel tembaga untuk menghubungkan suatu perangkat stereo ke beberapa speaker masing-masing sepanjang 20 m, berapa diameter masing-masing kabel yang harus digunakan untuk mendapatkan resistansi kabel 0.1 ohm per kabel? dimana resistivitas tembaga = 1.6 x 10-8 .mJika arus yang melewati masing-masing kabel adalah 4 A, berapa jatuh tegangan masing-masing kabel?

Pengaruh Temperatur Terhadap Resistivitas (Logam Murni)Vibrasi termal elektron

= waktu hamburan elektron = waktu rata-rata untuk sekali proses hamburan elektronu = kecepatan elektronl = jarak tempuh elektronS = a2 = luas penampang hamburan elektronNs = konsentrasi pusat hamburan

cont

A = konstanta pengaruh temperatur terhadap resistivitasKetidakmurnian (impurity) LogamResistansi akibat ketidakmurnian logam

= resistivitas akibat hamburan elektron oleh vibrasi termalI = resistivitas akibat hamburan elektron ketidakmurnianResistivitas residual tidak tergantung temperatur

= resistivitas akibat hamburan elektron oleh ketidakmurnian, dislokasi atom,

Temperature Coefficient of Resistivity (TCR)0 = koefisien temperatur0 = resistivitas pada temperatur referensi (T0)T0 = temperatur referensi (0oC atau 20oC) = - 0 = perubahan resistivitas akibat perubahan kecil temperatur T = T - T0

Resistivitas Pada Temperatur TertentuResistivitas () pada temperatur tertentu (T)

T0 = temperatur referensi0 = resistivitas pada T0 = koefisien temperatur resistivitas

Pengaruh TemperaturKenaikan temperatur mempengaruhi susunan atom menurunkan mobilitas elektron meningkatkan resistivitas (menurunkan konduktivitas)

Contoh Soal 6Suatu kabel daya dengan penghantar tembaga sepanjang 1 km dengan luas penampang 240 mm2 saat mensuplai beban mempunyai temperatur 150 oC, Tentukan resistansi penghantar?dimana pada temperatur 20 oC tembaga mempunyai resistivitas 1.7 x 10-8 .m dengan koefisien resistivitas 0.0039 per oC.Contoh Soal 7Sebuah thermometer resistansi berbahan karbon berbentuk silinder dengan diameter 4 mm dan panjang 1 cm menempel pada sampel. Thermometer menunjukan nilai resistansi 0.030 . Berapakah temperatur sampel?dimana resistivitas karbon adalah 3.519 x 10-5 .m dan koefisien temperatur = 0.0005 oC-1 pada temperatur 20 oC.Efek HallPengaruh medan magnet (B) terhadap arus (elektron)

Medan Hall (EH)RH = Konstanta Hall

contPenggunaan Efek Hall:Pengukuran mobilitas pembawa muatanpengukuran kerapatan muatanpengukuran medan magnet