material konduktor
TRANSCRIPT
![Page 1: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/1.jpg)
Material Konduktor
PRIMAS EMERALDI
![Page 2: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/2.jpg)
INTERAKSI ELEKTRON DAN KONDUKTIVITAS
• Material konduktor mempunyai elektron bebas dalam jumlah yang besar ikatan logam
![Page 3: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/3.jpg)
Interaksi Elektron
• Pada kondisi tak ada medan luar, elektron bebas bergerak diantara kisi-kisi atom dengan arah random akibat eksitasi termal dengan kecepatan yang berbeda-beda
• Pergerakan 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.
![Page 4: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/4.jpg)
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)
![Page 5: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/5.jpg)
Contoh Soal 1
Berapa medan listrik pada permukaan tanah yang berada di bawah penghantar saluran udara 20 kV dengan ketinggian 9 m?
![Page 6: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/6.jpg)
Hukum Ohm
Dimana:V = tegangan (Volt)I = arus yang mengalir pada konduktor (Ampere)R = resistansi (Ohm)
non-ohmic materials
![Page 7: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/7.jpg)
Contoh Soal 2
Tegangan sebesar 10 Volt diberikan pada konduktor dengan resistansi 5 ohm, tentukan arus yang mengalir pada konduktor?
![Page 8: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/8.jpg)
Contoh Soal 3
Sejumlah 3.8 x 1021 elektron melewati suatu titik pada penghantar selama 4 menit. Berapakah arus rata-rata?
![Page 9: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/9.jpg)
Pengaruh medan Listrik
• Kehadiran medan listrik (E) akan mempengaruhi gerak elektron
• Elektron akan dikenai gaya (F):-
• Dengan percepatan (a):
Dimana:m = massa elektron
𝐸=𝑉𝐿
![Page 10: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/10.jpg)
Interaksi Elektron
Gambar. Kecepatan pergerakan elektron di bawah medan listrik
Kecepatan rata-rata elektron (VD):
𝑉 𝐷=( 𝑒𝜏𝑚 )𝐸𝑒𝜏𝑚
=mobilitas elektron=𝜇𝑒 𝑉 𝐷=𝜇𝑒 .𝐸
![Page 11: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/11.jpg)
Konduktivitas
• Kerapatan arus ( J )
Ne = kerapatan elektron (e/m3)
• Hukum ohm
elektron
![Page 12: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/12.jpg)
Konduktivitas
• Tingginya 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.
![Page 13: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/14.jpg)
Contoh Soal 4
Suatu 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:a. Rapat Arus (J)b. Arus (I)c. Kecepatan elektron (VD)
d. Kerapatan Elektron (Ne)
![Page 15: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/15.jpg)
Resistivitas (ρ)
• Resistansi (R)
ρ = resistivitas (ohm.m)L = panjang penghantar (m)A = luas penampang (m2)
![Page 16: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/16.jpg)
Contoh Soal 5
Jika kita ingin menggunakan suatu kabel tembaga untuk menghubungkan suatu perangkat stereo ke beberapa speaker masing-masing sepanjang 20 m, (a) 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 Ω.m
(b) Jika arus yang melewati masing-masing kabel adalah 4 A, berapa jatuh tegangan masing-masing kabel?
![Page 17: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/18.jpg)
Pengaruh Temperatur Terhadap Resistivitas (Logam Murni)
• Vibrasi termal elektron τ = waktu hamburan elektron = waktu rata-rata untuk sekali proses hamburan elektronu = kecepatan elektronl = jarak tempuh elektronS = πa2 = luas penampang hamburan elektronNs = konsentrasi pusat hamburan
![Page 19: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/19.jpg)
cont’• waktu hamburan • vibrasi termal atom pergerakan harmonik, seperti
massa (M) yang tersambung ke pegas• Energi kinetik osilasi: • Sehingga:
A = konstanta pengaruh temperatur terhadap resistivitas
![Page 20: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/20.jpg)
Ketidakmurnian (impurity) Logam
• Resistansi akibat ketidakmurnian logam
ρτ = resistivitas akibat hamburan elektron oleh vibrasi termalρI = resistivitas akibat hamburan elektron ketidakmurnian
• Resistivitas residual tidak tergantung temperatur
ρτ = resistivitas akibat hamburan elektron oleh ketidakmurnian, dislokasi atom,
![Page 21: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/21.jpg)
Temperature Coefficient of Resistivity (TCR)
α0 = koefisien temperatur
ρ0 = resistivitas pada temperatur referensi (T0)
T0 = temperatur referensi (0oC atau 20oC)
δρ = ρ - ρ0 = perubahan resistivitas akibat perubahan kecil temperatur δT = T - T0
![Page 22: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/22.jpg)
Resistivitas Pada Temperatur Tertentu
• Resistivitas (ρ) pada temperatur tertentu (T)
T0 = temperatur referensi
ρ0 = resistivitas pada T0
α = koefisien temperatur resistivitas
![Page 23: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/23.jpg)
Pengaruh Temperatur
• Kenaikan temperatur mempengaruhi susunan atom menurunkan mobilitas elektron meningkatkan resistivitas (menurunkan konduktivitas)
![Page 24: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/25.jpg)
Contoh Soal 6
Suatu 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 Ω.m dengan koefisien resistivitas 0.0039 per oC.
![Page 26: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/26.jpg)
Contoh Soal 7
Sebuah thermometer resistansi berbahan karbon berbentuk silinder dengan diameter 4 mm dan panjang 1 cm menempel pada sampel. Thermometer menunjukan nilai resistansi 0.030 Ω. Berapakah temperatur sampel?dimana resistivitas karbon adalah 3.519 x 10-5 Ω.m dan koefisien temperatur α = 0.0005 oC-1 pada temperatur 20 oC.
![Page 27: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/27.jpg)
Efek Hall
Pengaruh medan magnet (B) terhadap arus (elektron)
• Medan Hall (EH)
• RH = Konstanta Hall
![Page 28: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/28.jpg)
cont’Penggunaan Efek Hall:• Pengukuran mobilitas pembawa muatan• pengukuran kerapatan muatan• pengukuran medan magnet
𝜇𝐻=𝜎𝑛 .𝑞
𝜇𝐻=𝜎 .𝑅𝐻
![Page 29: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Material konduktor](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/558412ddd8b42a126e8b5430/html5/thumbnails/34.jpg)