Pengertian dan Penjelasan Sifat Bahan Listrik : Konduktor, Isolator, Semikonduktor dan Superkonduktor

Dalam pelajaran tentang kelistrikan, kita akan mengenal tentang sifat bahan penghantar lsitrik. Sifat bahan listrik digolongkan menjadi Konduktor, semikonduktor dan Isolator. 

Adapun yang sedang dikembangkan illmuan adalah jenis bahan Superkonduktor. Setiap bahan mempunyai Karakteristik masing � masing dalam menghantarkan listrik. 

Perbedaan tersebut disarari oleh struktur atom pada masing � masing bahan. Di dalam sebuah bahan terdapat atom atom yang menysusn bahan tersebut. 

Setiap atom memiliki elektron Valensi (elektron yang memiliki ikatan yang lemah dengan inti atomnya). Elektron valensi pada kulit terluar atom membentuk ikatan dengan valensi dari atom lain untuk memperoleh keseimbangan. 

Dari proses keseimbangan tersebut terdapat elektron yang berada diluar ikatan dan dapat dengan mudah berpindah. Elektron ini disebut Elektron bebas. Berikut ini Sifat � sifat bahan Penghantar Listrik :






      1. Bahan Konduktor (Penghantar)

Bahan Konduktor  adalah bahan yang dapat menghantarkan Arus listrik dengan baik. Dalam fisika sendiri Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan kalor dengan baik. 

Konduktor dapat menghantarkan arus listrik karena memiliki banyak elektron bebas. Sebuah bahan akan dikatakan konduktor jika memenuhi persyaratan yaitu :
  1. Memiliki Konduktivitas yang baik
  2. Mempunyai kekuatan mekanis (kekuatan tarik yang cukup tinggi)
  3. Memiliki koefisien muai panjang yang kecil
  4. Memiliki modus kenyal atau elastisitas yang besar.
Sebuah konduktor tetap memiliki hambaran listrik. Besarnya hambatan listrik dipengaruhi oleh  hambatan jenis (p), luas penampang dan panjang dari sebuah konduktor. 

Persamaannya adalah R = p (I/A), dimana p adalah hambatan jenis, I adalah penjang penghantar dan A adalah luas penampang penghantar.

Contoh bahan Konduktor

Konduktor logam untuk transmisi listrik


Bahan Konduktor mayoritas adalah dari bahan logam. Bahan logam sangat cocok digunakan dalam Instalasi Listrik seperti Tembaga, Timah,perak, emas, besi dan Alumunium. Namun adapula bahan konduktor dari bahan cair Seperti Air Raksa dan asam sulfat. 

Adapun konduktor yang berbentuk gas diantaranya Argon, Krypton dan Noin. Bahan konduktor gas ini baisanya di pakai pada lampu penerangan karena menimbulkan reaksi kimia berupa energy cahaya ketika dialiri arus llistrik.

     2. Bahan Isolator (Penyekat)

Bahan Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan Arus listrik dengan baik. Dalam fisika , Bahan isolator adalah bahan yang tidak mampu menghantarkan kalor dengan baik. 

Bahan Isolator tidak dapat menghantarkan Arus denga listrik dengan baik karena memiliki sedikit elektron bebas. 

Bahan yang tergolong Isolator biasanya digunakan sebagai isolasi bagi bahan konduktor. Sehingga memberikan Proteksi terhadap sengatan arus lsitrik, karena pada tubuh menusia sebenarnya merupakan konduktor yang cukup baik. 

Sebuah bahan akan disebut Isolator jika memenuhi persyaratan seperti  :
  • Mempunyai resistivitas yang baik
  • Mempunyai tahanan jenis yang besar
  • Memiliki susunan atom yang kuat sehingga memiliki sediktik electron valensi
  • Mempunyai tegangan patah tembus (Breakdown voltage) yang besar

Contoh Bahan Isolator

Isolator keramik untuk menghindari kontak bodi

Bahan Isolator mayoritas adalah bahan padat yang berawalan Huruf K, seperti Kertas, Kayu, Karet, Keramik dan Kaca. Namun ada juga bana lain yang termasuk isolator seperti Plastik, teflon dan pasir silika. 

Isolator bahan cair  dapat ditemui seperti minyak Trafo. Minyak trafo selain berfungsi sebagai Pendingin juga sebagai Isolator. Adapun bahan Isolator gas adalah Udara, Nitrogen dan Belerang.


      3. Bahan Semikonduktor (Setengah Penghantar)

Bahan semikonduktor adalah bahan yang unik, karena bahan ini bisa menjadi Konduktor dan bisa menjadi isolator tergantung dari Campuran doping bahannya. Doping adalah Istilah mencampur sebuah bahan dengan bahan lain yang berbeda jenis. 

Bahan Semikonduktor pada dasarnya adalah Isolator, namun ketika  di doping dengan bahan tertentu maka akan menjadi konduktor. Bahan semikonduktor dibagi menjadi dua golongan yaitu :

      1. Semikonduktor Intrinsik (Murni)

Semikonduktor Intrinsik atau semikonduktor murni adalah semikonduktor yang belum diberikan campuran doping sehingga struktur atomnya tetap netral. 

Semikonduktror Intrinsik pada dasarnya adalah Isolator karena memiliki ikatan atom yang kuat karena memiliki elektron valensi 4. Contoh dari semikonduktor Intriksik yang paling populer adalah Silikon dan Germanium.

      2.  Semikonduktor Ekstrinsik (Campuran)

Semikonduktor Ekstrinsik adalah  semikonduktor intrinsik yang telah diberikan Campuran doping sehingga mengubah struktur atomnya. 

Dengan mencampun semikonduktor murni, maka akan lahir 2 jenis semikonduktor Ekstrinsik yaitu Semikonduktor Tipe P dan Semikonduktor Tipe N.
  • Semikonduktor Tipe P (Positif) adalah semikonduktor yang diberi doping bahan yang memiliki electron valensi 3, sehingga struktur atom Tipe P akan kekurangan elekron. Contoh bahan  doping  semikonduktor tipe P adalah boron, gallium dan Indium.
  • Semikonduktor tipe N (Negatif) adalah Semikonduktor yang diberi bahan doping dengan electron Valensi 5, sehingga Struktur atom Tipe N adalah kelebihan Elektron. Contoh bahannya adalah Antimoni, Arsenik dan Phospor.

Transistor


Bahan semikonduktor Tipe P dan Tipe N akan menjadi bahan dasar untuk membuat Komponen Elektronika. 

Misalnya saja menggabungkan semikonduktor Tipe P dan N akan melahirkan Dioda, dan Menggabungkan semikonduktor Tipe P - N  - P atau N � P � N akan melahirkan Transistor.


4. Bahan Superkonduktor

Bahan Superkonduktor sebenarnya adalah Konduktor atau penghantar yang baik. Namun, pada konduktor masih memiliki resistansi karena pengaruh hambatan jenis (p). 

Sedangkan bahan superkonduktor Tidak memiliki resistansi sama sekali, alias Resistansinya 0 ohm. Untuk membuat resistansi 0 ohm diperlukan suhu yang sangat rendah. 

Superkonduktor memberikan solusi terbaik bagi transmisi daya listrik yang efisien, karena tidak adanya kehilangan energi atau informasi pada saat transmisi. Namun, untuk membuat sebuah bahan superkonduktor diperlukan suhu yang sangat rendah diantara 1 Kelvin sampai 4 Kelvin. 

Superkonduktivitas Thorium (via : thinksphisics.com)

Superkonduktivitas

Superkonduktivitas adalah sebuah fenomena dimana resistansi dari sebuah bahan yang bernilai nol pada saat diberikan suhu yang sangat rendah. Selain itu, bahan yang memiliki superkonduktivitas menolak fluks magnetik sehingga dapat menjadi bahan diamagnetik sempurna. 

Hal ini dapat ditandai dengan efek Meissner, pelepasan lengkap garis medan magnet dari interior superkonduktor selama transisi ke keadaan superkonduktor. Efek ini telah  menunjukkan bahwa superkonduktivitas tidak dapat dipahami hanya sebagai idealisasi konduktivitas sempurna dalam fisika klasik.

Bahan Superkonduktor antara lain Mercury, Niobium Alloy, Fullerenes, dan Magnesium diboride. 

0 Response to "Pengertian dan Penjelasan Sifat Bahan Listrik : Konduktor, Isolator, Semikonduktor dan Superkonduktor"

Post a Comment

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel