Materi : Tahanan Listrik

1.       HAMBATAN/TAHANAN

Panjang : 1 m dan 3 m Luas penampang : Tetap Bahan : Berubah-ubah

PERCOBAAN 1:  1.     Sediakan 3 (tiga) jenis bahan kawat penghantar dari tembaga, kuningan dan dari kawat nikelin.  2.     Panjang kawat penghantar masing-masing 1 dan 3 meter.  3.     sediakan bola lampu bertegangan 12 V sebanyak 3 buah.  4.     Sediakan sumber tegangan 12 V  5.     Hubungkan ke 3 (tiga) komponen kawat tembaga, kuningan dan kawat nikelin dengan bola lampu serta sumber tegangan.  6.     Rangkai seperti gambar disamping !  7.     Amati nyala bola Lampu ! Mana yang lebih terang

 

Diskusikan:

 

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya demikian? Apakahyang memengaruhi hasil percobaan tersebut?

Bandingkan dan Simpulkan

Jika prediksimu berbeda dengan kenyataannya, apa yang akan terjadi sesuai hasilpengamatanmu?

Jenis Kawat	Panjang Penghantar 1 meter	Panjang Penghantar 3 meter	Kondisi Menyala (Terang / Redup)
Kawat Tembaga
Kawat Nikelin
Kawat Kuningan

PERCOBAAN 2:      1.     Seperti pada percobaan 1 (satu) panaskan  kawat penghantar dengan menggunakan lilin dengan jenis kawat penghantar berbeda-beda!      2.     Amati apa yang terjadi pada nyala bola lampu?

Panjang : Tetap Luas penampang : Tetap Bahan : dipanaskan

 

Gambar Penampang kabel dipanaskan

Diskusikan:

 

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasilpengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya  demikian? Apakah yang memengaruhi hasil percobaan tersebut?

Jenis Kawat	Bola lampu (Tegangan lampu 12 V) Tidak dipanaskan	Kondisi Menyala (Terang / Redup) kondisi dipanaskan
Kawat Tembaga
Kawat Nikelin
Kawat Kuningan

MATERI PEMBELAJARAN

Jika suatu elektron bebas bisa bergerak didalam benda, dan dikarenakan elektron mempunyai listrik alami, maka akan terjadi suatu aliran arus listrik. Arus 1 ampere adalah elektron sebanyak 6.25x10¹⁸ electron bergerak dalam satu detik. Perlu juga kita ketahui, bahwa semua jenis benda tersusun dari atom-atom sehingga ada beberapa kemungkinan rintangan bagi elektron bebas untuk bergerak, tertahannya pergerakan elektron bebas biasa disebut dengan tahanan listrik.

Difinisi Tahanan

Adalah hambatan-hambatan yang dialami oleh elektron-elektron pada saat perpindahannya.Diukur dengan Ohm meter, satuan W (ohm).

Semuabendaterdiridaristrukturatomyangberbeda,Karenaitulahruanglingkupelektronbebasuntukbergerakmenjadiberagamtergantungdarijenisbendanya.Walaupunelektrondenganjumlahyangsamapersatuan,jumlahelektronyangdapatmengalirmelaluiruangsempitpersatuanwaktudapatberubah,semakinbesarketebalansuatubenda,makapintugerbangdimanaelektrondapatbergerakjugamenjadisemakinlebar.Jikajarakmengalirelektronjauh,makawaktuperjalananjugaakansemakinlama,sehinggajumlahelektronyangbergerakdalamunitwaktudapatberkurang.Artinyaadalahbanyaktahananlistriknya.

1.   

2.   

3.   

3.1.  Hambatan Kawat Penghantar

Besar hambatan suatu kawat penghantar (L). Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis:

Rumus untuk menjelaskan tahanan listrik adalah :

 

R   = Tahanan suatubenda

  = Variable dari suatu benda (Ώ m)

L    = Panjang kabel(m)

A  = Lebar area(m2)

 

Gambar 11. Penampang Kabel

Besaran ρ dikenal sebagai hambatan jenis atau resistivitas yang nilainya bergantung pada jenis bahan penghantar. Dalam suatu batas perubahan suhu tertentu, perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (Δt), Karena hambatan R berbanding lurus dengan hambatan jenis ρ, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan.Sehingga rumus hambatan sebagai berikut :

Dimana:

Rt = hambatan pada suhu t⁰C,

R0 = hambatan mula-mula,

α = Koefisien suhu hambatan jenis (per ⁰C)

Δt = perubahan suhu (⁰C) 

Koefisien suhu hambatan jenis (α) tergantung pada jenis bahan. Meskipun hambatan jenis sebagian besar logam bertambah akibat kenaikan suhu, namun bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Hal ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan silikon.

Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik.

1.   

2.   

3.   

3.1.   

3.2.  Tahanan Dalam Penghantar

Dalam suatu rangkaian listrik tentu terdapat hambatan. Hambatan / resistansi merupakan karakteristik umum dari suatu rangkaian. Berikut akan dijelaskan secara lebih detail karakteristik hambatan komponen-komponen dalam rangkaian listrik. Besarnya hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu Hambatan jenis penghantar,panjang penghantar, dan luas penampang penghantar

Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron.Aliran arus listrik merupakan aliran elektron.Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya.Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan penghantar panas.Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.

1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C”

Difinisi Daya hantar

 

Adalah Kemampuan penghantar dalam menghantarkan daya hantar arus listrik (arus).

Sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik”.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:

 

Dimana :

R = Tahanan/resistansi [ ?/ohm]

G = Daya hantar arus/konduktivitas [Y/mho]

Gambar 12. Gerakan elektron di dalam penghantar logam

Jadi tahanan listrik pada suatu benda berbeda tergantung faktor sebagai berikut:

a.      Jenis benda

b.      Bagian kabel

c.      Panjang kabel

d.      Temperatur

Juga jika suatu benda temperaturnya naik, gerakan atom akan menjadi lebih lambat, karena atom – atom elektron bebas tersebut bergeraknya tidak bebas. Jadi tahanan listrik akan naik apabila temperatur bendanya bertambah tinggi. Huruf yang mewakili tahanan adalah : R Satuan tahanan adalah : Ω (ohm) Simbol tahanan : --/\/\/\--

 

Gambar 13. Pergerakan tegangan dan arus terhadap tahanan

 

1 ohm : adalah suatu tahanan listrik (konduktor) yang mampu menahan aliran arus listrik sebesar 1 ampere dengan tegangan 1 volt

PERSETARAAN SATUAN 1kΩ  =1,000Ω 1Ω=0.001kΩ 1MΩ=1,000,000Ω

 

1.     

2.     

3.     

3.1.     

3.2.     

3.3.    Konduktor, Isolator Dan Resistor

Bila arus listrik mengalir melalui suatu benda dengan mudah, maka benda tersebut disebut sebagai Konduktor (penghantarlistrik). Logam seperti tembaga, perak, emas, aluminum, dan baja dipakai sebagai  penghantar karena mereka adalah conductor yang baik. Tembaga banyak dipakai dalam bentuk kabel karena ketahanannya dan biaya yang tidak begitumahal.Lawandariconductoradalahinsulator.Insulatoradalahbendayangtidakbisamengalirkanaruslistrik,

Contohnya adalah gelas, plastik, karet, dan keramik. Lapisan plastik pada bagian luar kabel adalah salah satu contoh sebuah insulator. Saatelektronbebasbergerakdidalamconductor,beberapaelektronbersinggungandenganatom-atomdansebagianenergikinetikyangmemancarkancahayaataupanas.Karenaitulah,aksipembangkitanpanasdisebutdenganDaya listrik(Jouleheat).Pembangkitanpanasbesarnyaadalahsebandingdenganaruslistrikdanbesartahanan. Diformulasikan sebagai berikut :

 

Dimana ;

P : Daya (Jouleheat )

I  : Aruslistrik

R : Tahanan

Alat yang menggunakan aksi pembangkitan panasadalah

-     Electric Stove Electriciron

-     Lamps

-     Etc

Konductor	Insulator
Tembaga Besi Baja Alumunium Perak Kaleng Ground (Bumi)	Gelas Udara Kayu kering Pasir Air yang disuling Plastik Kertas

Latihan Evaluasi: Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan?

PEMECAHAN MASALAH : Diketahui ρ = 0,000 001 Ωm       R = 57,6 Ω A = 0,000 000 25 m² Ditanya : L ? Jawab R = ρ (L/A) = 57,6 = 0.000 001 . (L/o.oooooo25) L          = 57,6 . 0,25 L              =14,4 m

Rangkuman

Arus

1.       Arus yang mengalir adalah sebesar jumlah elektron bebas.

2.       Arus listrik menjalankan electric actuator

3.       Bila tegangannya tinggi, arus yang mengalir juga banyak. Namun akan mengakibatkan overheat bila aliran arusnya berlebihan.

4.       Tahanan menahan aliran arus , jika tahanannya besar, aliran arus akan berkurang.

5.       Bila arus yang lewat berlebihan, akan terjadi panas.

6.       Aksi megnet terjadi pada gulungan kawat yang dialiri listrik.

Tegangan

1.       Bila ada potensial listrik, maka elektron mulai bergerak

2.       Selanjutnya, aliran listrik dimulai

3.       Bila tegangannya tinggi, elektron bisa bergerak lebih banyak lagi

4.       Dan aliran listriknya juga menjadi lebih banyak

Resistance

1.       Tahanan menghalangi gerak elektron bebas, juga menggangu aliran listrik

2.       Jika tahanannya besar, aktuator kelistrikan 100% tidak bisa berjakan karena tidak 100% arusyang lewat.

3.       Tahanan dimulai dengan degradasi atau penuaian pada suatu wiring harness.

4.       Pada mobil problem kelistrikan dimulai dari tahanannya, kontak tahanan pada connector,terlepasnya connector dan ground yang lemah.