Konduktor listrik adalah bahan atau material yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan arus listrik dengan baik. Dalam konduktor listrik, elektron bebas di dalamnya dapat bergerak dengan relatif mudah saat diberikan potensial listrik. Kemampuan konduktor untuk menghantarkan arus listrik ini sangat penting dalam berbagai aplikasi teknologi kita sehari-hari.
Salah satu contoh konduktor listrik yang paling umum ditemui adalah logam. Logam memiliki struktur kristal dengan atom-atom yang terikat dengan ikatan logam. Atom-atom ini memiliki elektron valensi yang lepas dan dapat bergerak bebas di dalam struktur kristal. Karena elektron-elektron bebas inilah, logam menjadi konduktor listrik yang baik.
Selain logam, ada juga bahan lain yang dapat berperan sebagai konduktor listrik. Contohnya adalah larutan elektrolit. Larutan elektrolit terdiri dari zat-zat yang terionisasi, yaitu pemisahan ion-ion positif dan negatif. Ion-ion ini dapat bergerak bebas dalam larutan dan menyebabkan larutan tersebut menjadi konduktor listrik.
Selain bahan konduktor, ada juga yang disebut sebagai isolator. Isolator adalah bahan atau material yang memiliki resistivitas yang sangat tinggi sehingga tidak dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Contoh isolator yang umum adalah kayu, kaca, plastik, dan keramik. Isolator memiliki struktur yang tidak memungkinkan elektron untuk bergerak bebas di dalamnya.
Penting untuk memahami sifat konduktor listrik dalam berbagai aplikasi teknologi. Konduktor listrik digunakan dalam kabel listrik untuk menghantarkan listrik dari satu tempat ke tempat lain. Mereka juga digunakan dalam rangkaian elektronik, seperti diode dan transistor, yang memerlukan aliran arus listrik untuk berfungsi dengan baik.
Dalam kesimpulan, konduktor listrik adalah bahan atau material yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan arus listrik dengan baik. Logam adalah contoh konduktor listrik yang umum, tetapi ada juga bahan lain seperti larutan elektrolit. Memahami sifat konduktor listrik penting dalam pengembangan teknologi dan pemahaman tentang aliran listrik dalam berbagai aplikasi.
Apa itu konduktor?
Konduktor, atau konduktor listrik, adalah zat atau bahan yang memungkinkan listrik mengalir melaluinya. Dalam sebuah konduktor, pembawa muatan listrik, biasanya elektron atau ion, bergerak dengan mudah dari atom ke atom ketika tegangan diberikan. Sebagian besar logam seperti tembaga dianggap sebagai konduktor yang baik, sedangkan nonlogam dianggap sebagai konduktor yang buruk — yaitu, isolator.
Pengertian konduktor listrik
Secara umum, konduktivitas mengacu pada kapasitas suatu zat untuk mentransmisikan listrik atau panas. Sebuah konduktor menghantarkan listrik karena menawarkan sedikit atau tidak ada perlawanan terhadap aliran elektron, sehingga mengarah ke aliran arus listrik. Biasanya, logam, paduan logam, elektrolit dan bahkan beberapa nonlogam, seperti grafit dan cairan, termasuk air, adalah konduktor listrik yang baik. Perak unsur murni adalah salah satu konduktor listrik terbaik. Konduktor listrik yang baik lainnya termasuk yang berikut:
- tembaga
- baja
- emas
- perak
- platinum
- aluminium
- kuningan
Manusia juga merupakan penghantar listrik yang baik, itulah sebabnya menyentuh seseorang yang mengalami sengatan listrik menyebabkan orang yang menyentuhnya mengalami sengatan listrik yang sama. Dalam sistem listrik dan elektronik, konduktor terdiri dari logam padat yang dicetak menjadi kabel atau diukir pada papan sirkuit tercetak.
Jenis konduktor
Menurut cara konduksi dilakukan dan didasarkan, bahan dari jenis konduktor biasanya diklasifikasikan sebagai berikut:
- Konduktor logam: Mereka yang memiliki konduksi elektronik, karena pembawa muatan adalah elektron bebas. Ini terjadi justru karena logam dan paduan termasuk dalam kelompok ini.
- Konduktor elektrolit: Konduktor yang memiliki konduksi tipe ionik, di mana zat terdisosiasi secara total atau sebagian membentuk ion positif atau negatif, yang merupakan pembawa muatan. Di sini lewatnya arus listrik terjadi sejalan dengan perpindahan materi dan dengan reaksi kimia.
- Bahan konduktor gas: Mereka adalah gas yang telah terionisasi, dan dengan demikian telah memperoleh kemampuan untuk menghantarkan listrik. Meskipun mereka tidak sering digunakan, udara adalah gas dan merupakan konduktor listrik yang hebat, yang terbukti pada petir dan kejutan listrik dari jenis itu.
Karakteristik utama konduktor listrik
Ciri-ciri penting dari konduktor listrik meliputi:
- Ini memastikan pergerakan bebas elektron atau ion melaluinya.
- Ia memiliki medan listrik nol di dalamnya, yang memungkinkan pergerakan elektron atau ion.
- Di luar konduktor, medan listrik tegak lurus terhadap permukaan konduktor.
- Ini memiliki kerapatan muatan nol, memastikan bahwa muatan positif dan negatif saling meniadakan dan muatan bebas hanya ada di permukaan.
Selain itu, konduktor memiliki resistansi rendah dan konduktivitas termal yang tinggi. Selanjutnya, konduktor yang ditempatkan dalam medan magnet tidak menyimpan energi. Akhirnya, kedua ujung konduktor berada pada potensial yang sama. Listrik mengalir melalui konduktor ketika potensial diubah di satu ujung, yang memungkinkan elektron mulai mengalir dari satu ujung ke ujung lainnya.
Bagaimana konduksi listrik diukur?
Pengukuran konduktivitas listrik dilakukan dengan permukaan berlawanan dari kubus 1 cm larutan berair pada suhu tertentu. Dengan larutan ini Anda memiliki konduktor listrik, dan Anda mendapatkan satuan ukuran karakteristik konduktivitas, Siemens / cm (S / cm). Dalam konteks ini, daftar berikut akan mencakup contoh-contoh dari bahan konduktor listrik.
- Galium
- Perak Murni (*)
- Nikel (**)
- Aluminium
- Grafit
- Tantalum
- Seng Murni
- Perunggu dengan Perunggu fosfor
- Baja nikel
- Kuningan
- Besi Tungsten
- Besi cor tembaga
- Udara terionisasi emas
(*) Perak Murni: Unsur yang dikenal sebagai konduktor listrik terbaik.
(**) Hardened copper: Meskipun tidak seefektif perak, lebih murah dan karenanya lebih banyak digunakan.
Apa pun yang terbuat dari logam di rumah adalah konduktor potensial karena itu adalah karakteristik logam. Kabel TV yang naik ke tiang ke antena adalah contoh konduktor yang ada di rumah.
Cara kerja konduktor
Menurut teori pita dalam fisika solid-state, padatan memiliki pita valensi dan pita konduksi. Agar suatu bahan dapat menghantarkan arus listrik melaluinya, tidak boleh ada celah energi antara pita valensi dan pita konduksinya. Jadi, dalam konduktor, pita-pita ini tumpang tindih, memungkinkan elektron mengalir melalui material bahkan ketika voltase minimal diterapkan. Karena elektron terluar pada pita valensi hanya terikat secara longgar pada atom, penerapan tegangan, gaya gerak listrik atau efek termal menggairahkannya, yang memindahkannya dari pita valensi ke pita konduksi.
Apa itu isolator?
Bahan yang tidak memungkinkan arus listrik atau panas melewatinya dikenal sebagai isolator, atau bahan dielektrik. Sebagian besar isolator bersifat padat. Contohnya termasuk berikut ini:
- kayu
- kain
- kaca
- kuarsa
- mika
- plastik
- porselen
- karet
Sebagian besar gas dan beberapa jenis air suling juga merupakan isolator yang baik.
Resistor, semikonduktor dan superkonduktor
Bahan yang menghantarkan listrik dengan cukup baik tetapi tidak sebaik konduktor dikenal sebagai resistor. Contoh paling umum dari resistor adalah kombinasi karbon dan tanah liat, dicampur dalam rasio tertentu untuk menghasilkan oposisi yang konstan dan dapat diprediksi terhadap arus listrik.
Semikonduktor bertindak sebagai konduktor yang baik dalam beberapa kondisi tetapi sebagai konduktor yang buruk dalam kondisi lain. Dalam semikonduktor, baik elektron dan apa yang disebut lubang – ketiadaan elektron – bertindak sebagai pembawa muatan. Contoh semikonduktor termasuk silikon, germanium dan berbagai oksida logam.
sirkuit terintegrasi
Sirkuit terpadu seperti microchip terdiri dari bahan semikonduktor.
Pada suhu yang sangat rendah, beberapa logam menghantarkan listrik lebih baik daripada zat yang diketahui pada suhu kamar. Fenomena ini disebut superkonduktivitas. Zat yang berperilaku seperti ini disebut superkonduktor.
Efek suhu pada konduktivitas
Suhu dan konduktivitas berbanding terbalik, artinya kenaikan suhu memiliki efek buruk pada konduksi. Seperti tempe suhu meningkat, getaran dalam molekul konduktor juga meningkat. Hal ini menghambat kelancaran aliran elektron, sehingga menurunkan konduktivitas material.
Selanjutnya, kenaikan suhu menyebabkan pemutusan ikatan dalam molekul konduktor, sehingga melepaskan elektron. Ini meninggalkan material dengan elektron yang lebih sedikit, sehingga mengurangi kemampuan material untuk menghantarkan arus listrik melaluinya. suhu meningkat, getaran dalam molekul konduktor juga meningkat. Hal ini menghambat kelancaran aliran elektron, sehingga menurunkan konduktivitas material.
Selanjutnya, kenaikan suhu menyebabkan pemutusan ikatan dalam molekul konduktor, sehingga melepaskan elektron. Ini meninggalkan material dengan elektron yang lebih sedikit, sehingga mengurangi kemampuan material untuk menghantarkan arus listrik melaluinya.
Aplikasi konduktor listrik
Konduktor berguna untuk banyak aplikasi, termasuk yang berikut:
Aluminium, konduktor panas dan listrik yang baik, biasanya digunakan untuk membuat peralatan masak. Ini juga digunakan dalam foil untuk penyimpanan dan pengawetan makanan.
Besi, konduktor panas yang baik, digunakan dalam pembuatan mesin kendaraan.
Konduktor juga digunakan dalam radiator mobil untuk mengusir panas dari mesin.
Isolator juga digunakan untuk banyak aplikasi umum. Misalnya, karet digunakan untuk membuat pakaian dan alas kaki tahan api. Plastik sering disertakan dalam peralatan listrik untuk mencegah pengguna terkena sengatan listrik. Isolator juga melindungi pengguna dari api dan suara.
Kesimpulan
Konduktor listrik adalah bahan yang menawarkan sedikit hambatan terhadap aliran listrik, sehingga mereka menjadi cara terbaik untuk mendistribusikan energi di ruang fisik.
Meskipun semua bahan memungkinkan konduksi arus listrik sampai tingkat tertentu, perbedaannya dirasakan dalam keefektifan yang bahan konduktor yang sajikan untuk mengangkut energi.
Bahan yang menghantarkan listrik yang terbaik diakui sebagai konduktor, sementara sebaliknya, bahan yang tidak menghantarkan arus listrik disebut isolator. Ada tingkat menengah antara keduanya yang dibentuk oleh bahan semikonduktor, yang berperilaku sebagai isolator dalam keadaan tertentu tetapi konduktivitasnya dapat diubah sesuai dengan kondisi di mana mereka berada.
Secara kimia, proses yang terjadi dengan bahan konduktor adalah beberapa elektron melewati secara bebas dari satu atom ke atom lain melalui proses perbedaan potensial antara ujung konduktor. Kemudian pergerakan elektron ini dinamakan arus listrik.
Konduktor, kemudian, adalah mereka yang memiliki karakteristik sejumlah besar elektron bebas yang bergerak melalui materi, paling mudah mentransmisikan muatan dari satu objek ke objek lain. Untuk menggambarkan bahan-bahan konduktor, dalam banyak kasus perbandingan dibuat dengan pipa yang dilewati aliran air yang kuat.
Mekanisme konduktivitas tidak identik dalam tiga keadaan materi. Dalam hal cairan, konduktivitas terkait dengan keberadaan garam dalam larutan, sedangkan dalam padatan konduktivitas berkaitan dengan pita valensi dan pembentukan awan elektron.