Fisika

Pengertian Resistivitas; Rumus dan Derivasi

Resistivitas adalah sebuah konsep penting dalam ilmu fisika yang menggambarkan sifat resistansi atau hambatan suatu bahan terhadap aliran listrik. Resistivitas dinyatakan sebagai resistansi spesifik suatu bahan dalam bentuk kawat dengan panjang satu meter dan dengan luas penampang satu meter persegi. Satuan untuk resistivitas adalah ohm meter (Ω·m).

Resistivitas bergantung pada sifat-sifat bahan itu sendiri, seperti jenis material, suhu, dan konsentrasi partikel dalam bahan tersebut. Bahan dengan resistivitas tinggi akan memiliki hambatan yang lebih besar terhadap aliran listrik dibandingkan dengan bahan dengan resistivitas rendah.

Konsep resistivitas sangat penting dalam perancangan dan analisis rangkaian listrik. Misalnya, ketika mengalirkan arus listrik melalui kawat, hambatan kawat tersebut dapat dihitung menggunakan rumus hukum Ohm, R = ρ·(L/A), di mana R adalah resistansi, ρ adalah resistivitas, L adalah panjang kawat, dan A adalah luas penampang kawat. Dengan mengetahui resistivitas suatu bahan, kita dapat memprediksi seberapa besar hambatan yang akan dihadapi dalam mengalirkan arus melalui bahan tersebut.

Resistivitas juga berhubungan dengan konduktivitas, yang merupakan kebalikan dari resistivitas. Konduktivitas adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktivitas (σ) dapat dihitung dengan membagi 1 oleh nilai resistivitas (ρ), yaitu σ = 1/ρ. Semakin tinggi konduktivitas suatu bahan, semakin baik bahan tersebut dalam menghantarkan listrik.

Untuk beberapa material, resistivitas dapat bervariasi dengan suhu. Beberapa bahan menunjukkan resistivitas yang lebih tinggi ketika suhu meningkat, sementara beberapa bahan menunjukkan resistivitas yang lebih rendah ketika suhu meningkat. Perubahan resistivitas dengan suhu dapat dijelaskan dengan konsep resistivitas suhu. Koefisien resistivitas suhu (α) menggambarkan seberapa besar perubahan resistivitas terjadi ketika suhu berubah sebesar satu derajat Celsius. Jika resistivitas meningkat seiring dengan suhu, bahan tersebut memiliki koefisien resistivitas suhu positif. Namun, jika resistivitas menurun seiring dengan suhu, bahan tersebut memiliki koefisien resistivitas suhu negatif.

Dalam kesimpulan, resistivitas adalah konsep yang menggambarkan hambatan suatu bahan terhadap aliran listrik. Resistivitas dinyatakan dalam satuan ohm meter (Ω·m) dan bergantung pada sifat-sifat bahan itu sendiri. Resistivitas memainkan peran penting dalam perancangan dan analisis rangkaian listrik, serta berhubungan dengan konduktivitas dan perubahan suhu. Memahami resistivitas membantu kita dalam memahami sifat-sifat listrik suatu bahan dan memperoleh hasil yang akurat dalam aplikasi teknik.

Saya harap artikel ini memberikan pemahaman yang lebih baik tentang resistivitas sebagai konsep dalam ilmu fisika. Jika Anda memiliki pertanyaan lebih lanjut, jangan ragu untuk bertanya. Terima kasih!

Apa itu Resistivitas?

Resistivitas adalah ukuran seberapa banyak konduktor listrik menentang aliran arus yang melaluinya.

Resistansi memiliki aplikasi dalam melindungi rangkaian dari aliran arus yang tinggi.

Ketika perbedaan potensial (percepatan) diterapkan di seluruh konduktor (ke mobil), elektron mulai bergerak dari negatif ke elektroda positif).

Arus meningkat, hambatan bertindak sebagai pemutus kecepatan pada mobil yang dipercepat (aliran arus tinggi).

Besarnya hambatan disebut resistivitas.

Oleh karena itu, ini adalah besarnya hambatan dari ukuran tertentu dari bahan tertentu atau konduktor terhadap konduksi listrik.

Rumus Resistivitas

Resistivitas bahan didefinisikan dalam hal pengukuran medan listrik (E) di atasnya yang menghasilkan rapat arus (J).

Rumus untuk resistivitas diberikan oleh,

= E /J, dan

R = L/A

Dimana adalah konstanta proporsionalitas yang dikenal sebagai resistivitas material yang merupakan sifat karakteristik masing-masing material.

A = Luas penampang

L = Panjang bahan penghantar

Derivasi Resistivitas

Resistivitas bahan tergantung pada faktor-faktor berikut:

1. Panjang

Pertimbangkan dua konduktor masing-masing panjang ‘L’ dan luas penampang ‘A’

Misalkan V adalah beda potensial yang sama yang diterapkan pada ujung dua pelat.

Arus ‘I’ yang mengalir melintasi setiap pelat akan menjadi I/2.

Maka hambatan yang melalui masing-masing pelat adalah,

R = V/I (hukum Ohm)

Rs = V/ I/2 = 2 R

Jadi, R bertambah dengan bertambahnya panjang

R L …(1)

2. Luas Penampang

Setiap pelat dengan panjang ‘L’ memiliki luas penampang A/2.

Demikian pula, dengan membagi dua luas konduktor, hambatan melalui masing-masing setengah pelat adalah:

R’ = V/ I/2 = 2 R

R meningkat dengan penurunan luas setiap setengah pelat.

R 1/A…(2)

Menggabungkan (1) dan (2) kita dapatkan

R L/A

Menghilangkan tanda proporsionalitas kita dapatkan

R = L/A

Di sini, disebut resistivitas listrik atau resistansi spesifik material.

Definisi resistivitas

(Gambar Akan Segera Diupload)

Rumus untuk resistivitas diberikan oleh,

R = L/A…(a)

Jika L=1, A=1, maka R =

Dengan demikian, resistivitas listrik dari bahan konduktor didefinisikan sebagai resistansi yang ditawarkan oleh satuan panjang dan luas penampang unit kawat dari bahan yang diberikan.

Satuan Resistivitas

Satuan resistivitas diturunkan dari persamaan(a)

Jika R = L/A

Maka = RA/L ….(b)

Diketahui satuan R = Ohm (Ω), A = m² dan L = m

Menempatkan dalam persamaan (b) kita mendapatkan

SI Satuan = ohm. m²/ m

= ohm. m = . M

Dalam sistem CGS = ohm.cm

Menetukan Resistivitas Material

Resistivitas adalah sifat dari setiap bahan yang berguna dalam membandingkan berbagai bahan berdasarkan kemampuannya untuk menghantarkan arus listrik.

Mari Kita Bahas Resistivitas Beberapa Bahan Yang Dibahas Di Bawah Ini :

Nama Bahan Resistivitas pada 0 °C Nama Bahan Resistivitas pada 0 °C
A. Konduktor

3. Semikonduktor

1. Logam

Karbon (Grafit) 3,5 x 10-8
Perak 1,6×10-8 Germanium 0,46
Tembaga 1,7 x 10-8 silikon 2300
Aluminium 2,7 x 10-8 4. Isolator

tungsten 5,8 x 10-8 Kaca 1010 – 1014
Besi 10×10-8 karet keras 1013 – 1016
Platinum 11×10-8 Mika 1011 – 1015
Air raksa 98×10-8 Kayu 108 – 1011
paladium 1,0 x 10-7 Kertas (kering) 1012
2. Paduan

Amber 5×1014
Nichrome (Paduan – Besi, Nikel, Kromium) 100×10-8 Kuarsa

(tergabung)

7,5 x 1017
Mangan 44×10-8 berlian 1012 – 1013
Konstantin 49×10-8 Ebonit 1015 – 1017

Hubungan Antara Konduktivitas dan Resistivitas

Hubungan antara konduktivitas dan resistivitas dapat dipahami melalui sebuah contoh.

Anda banyak menyirami tanaman selama musim panas.

Jika Anda hanya memercikkan beberapa tetes air dan tidak menyediakan cukup air, setelah beberapa waktu, mereka akan mengering dan mati.

Oleh karena itu, semakin besar ketahanannya terhadap suplai air yang cukup ke tanaman, semakin rendah pertumbuhannya (konduktivitas).

Oleh karena itu, resistivitas tinggi menandakan konduktor yang buruk.

Resistivitas dilambangkan dengan huruf Yunani ‘ρ’ diucapkan sebagai ‘rho’ dan konduktivitas sebagai .

Jadi, = 1/ atau = 1/

Karena, konduktivitas adalah kebalikan dari resistivitas.

Oleh karena itu, satuannya adalah mho .m-1(Ω m-1)

Satuan Lain: Siemens per meter (S m-1)

Pada Apa Resistivitas Tergantung?

Jumlah resistivitas juga tergantung pada suhu aset; tabel material yang berlawanan biasanya menetapkan nilai pada 20 ° C. Resistansi terhadap konduktor baja biasanya meningkat dengan meningkatnya suhu; tetapi ketahanan terhadap semikonduktor, seperti karbon dan silikon, biasanya menurun dengan meningkatnya suhu.

Konduktivitas adalah kebalikan dari resistivitas, dan, sekali lagi, mencerminkan hal-hal berdasarkan seberapa baik listrik mengalir melaluinya. Satuan konduktivitas kilometer kedua adalah mho meter atau ampere per volt-meter. Ada konduktivitas tinggi dan resistansi rendah dalam konduktor listrik yang baik. Isolator halus, atau dielektrik, memiliki resistivitas tinggi dan konduktivitas rendah. Semikonduktor memiliki nilai di antara keduanya.

Kesimpulan

Ketahanan terhadap hal-hal penting sama pentingnya dengan membuat bahan yang akan digunakan di tempat yang tepat di komponen listrik dan elektronik.

Barang-barang yang digunakan sebagai konduktor, misalnya pada stopkontak standar harus dapat memiliki tingkat resistansi yang rendah. Ini berarti bahwa pada luas penampang tertentu, hambatan pagar akan lebih kecil. Pemilihan material yang tepat tergantung dari mengetahui sifat-sifatnya, salah satunya adalah resistivitasnya.

Misalnya, tembaga adalah konduktor yang baik karena menawarkan resistansi tingkat rendah, biayanya tidak terlalu tinggi, dan juga menyediakan fitur fisik lain yang berguna dalam banyak fungsi listrik dan elektronik.

Tembaga seringkali merupakan bahan yang paling disukai. Bahan seperti tembaga dan aluminium memberikan tingkat resistansi rendah yang membuatnya cocok untuk penggunaan kabel daya dan kabel.

Perak dan emas memiliki resistivitas yang sangat rendah, tetapi karena harganya sangat mahal, mereka tidak banyak digunakan. Namun, perak kadang-kadang digunakan untuk memperbaiki kabel di mana resistansi rendahnya penting, dan cahaya emas digunakan di sambungan banyak konektor elektronik untuk memastikan kontak lanjutan. Emas juga baik untuk konektor listrik karena tidak mencemari atau memancarkan oksigen seperti logam lainnya.

Post terkait

Resistivitas: Memahami Aliran Hambatan Listrik

Related Posts