Ketika perbedaan potensial diterapkan di seluruh material, elektron dalam material mulai bergerak dari elektroda negatif ke elektroda positif, yang menghasilkan arus dalam material. Tetapi selama pergerakan elektron ini, mereka mengalami berbagai tumbukan dengan elektron lain di jalurnya. Tabrakan ini menyebabkan beberapa oposisi terhadap aliran elektron. Fenomena ini dikenal sebagai Resistensi terhadap materi. Sifat resistivitas material bermanfaat dalam rangkaian listrik. Banyak faktor yang mempengaruhi nilai resistansi suatu material. Nilai hambatan spesifik suatu bahan memberi kita gambaran tentang kapasitas resistif suatu bahan tertentu.
Apa itu Resistivitas?
Bahan dibagi berdasarkan sifat konduktornya sebagai konduktor, semikonduktor, dan isolator. Resistivitas listrik suatu bahan didefinisikan sebagai resistansi bahan per satuan panjang dan per satuan luas penampang pada suhu tertentu.
Ketika perbedaan potensial diterapkan pada suatu zat, properti resistansi zat tersebut menentang aliran arus yang melaluinya. Sifat zat ini bervariasi dengan suhu dan juga tergantung pada jenis bahan penyusun zat tersebut. itu mengukur ketahanan zat.
Formula untuk Resistivitas
Rumus untuk ini diturunkan dari hukum perlawanan. Ada empat hukum untuk ketahanan suatu zat.
Resistivitas-Persamaan
Hukum Pertama
Ini menyatakan bahwa perlawanan suatu zat R berbanding lurus dengan panjangnya L. yaitu R ∝ L. Jadi bila panjang zat tersebut digandakan. ketahanannya juga menjadi dua kali lipat.
Hukum Kedua
Menurut undang-undang ini, perlawanan R suatu zat berbanding lurus dengan luas penampang A. yaitu R ∝ 1 / A. Jadi dengan menggandakan luas penampang suatu zat, nilai resistansinya berkurang setengahnya.
Hukum Ketiga
Undang-undang ini menyatakan bahwa perlawanan suatu bahan tergantung pada suhu.
Hukum Keempat
Menurut undang-undang ini, perlawanan nilai dua kawat yang terbuat dari bahan yang berbeda berbeda meskipun sama dalam panjang dan luas penampang.
Dari semua hukum ini, nilai resistansi konduktor dengan panjang L dan luas penampang A dapat diturunkan sebagai
R ∝ L / A
R = ρL / A
Di sini, ρ adalah koefisien resistansi yang dikenal sebagai Resistivitas resistansi spesifik.
Jadi resistivitas listrik material diberikan sebagai
ρ = RA / L.
Unit S.I-nya adalah Ohm-Meter. Ini dilambangkan dengan simbol 'ρ'.
Klasifikasi Resistivitas untuk Konduktor, Semikonduktor, dan Insulator
Bahan ini sangat bergantung pada suhu. Dalam konduktor dengan peningkatan suhu, kecepatan elektron yang bergerak dalam material juga meningkat. Hal ini menyebabkan banyak tabrakan. Hal ini mengakibatkan penurunan waktu rata-rata tumbukan elektron. Zat ini berbanding terbalik dengan waktu rata-rata tumbukan elektron. Dengan demikian, dengan penurunan waktu rata-rata tumbukan, nilai resistivitas konduktor meningkat.
Dalam zat semikonduktor ketika suhu dinaikkan, lebih banyak terjadi pemutusan ikatan kovalen. Ini meningkatkan jumlah pembawa muatan gratis dalam zat. Dengan peningkatan pembawa muatan ini, konduktivitas zat meningkat sehingga menurunkan resistivitas bahan semikonduktor. Jadi dengan kenaikan suhu, semikonduktornya akan meningkat.
ini membantu dalam membandingkan berbagai bahan berdasarkan kemampuannya menghantarkan listrik. itu adalah kebalikan dari konduktivitas. Konduktor memiliki nilai konduktivitas tinggi dan nilai resistivitas rendah. Isolator memiliki nilai resistivitas tinggi dan nilai konduktivitas rendah. Nilai resistivitas dan konduktivitas untuk semikonduktor terletak di tengah.
Nilainya untuk konduktor yang baik seperti tembaga yang ditarik dengan tangan pada 200C adalah 1,77 × 10-8ohm-meter dan di sisi lain, ini untuk isolator yang baik berkisar dari 1012sampai 10dua puluhohm-meter.
Koefisien Suhu
Koefisien suhu resistansi didefinisikan sebagai perubahan kenaikan resistansi 1Ω penghambat dari bahan per 10C naik suhu. Ini dilambangkan dengan simbol 'α'.
Perubahan resistivitas material dengan perubahan suhu diberikan sebagai
dρ / dt = ρ. α
Di sini, dρ adalah perubahan nilai resistivitas. Satuannya adalah ohm-mdua/ m. 'Ρ' adalah nilai resistivitas zat. 'Dt' adalah perubahan nilai suhu. 'Α' adalah koefisien suhu resistansi.
Nilai resistivitas baru untuk material yang mengalami perubahan suhu dapat dihitung dengan persamaan di atas. Pertama, besarnya perubahan nilainya dihitung menggunakan koefisien temperatur. Kemudian nilai tersebut ditambahkan ke nilai sebelumnya untuk menghitung nilai baru.
Ini sangat berguna dalam menghitung nilai resistansi material pada berbagai temperatur. Resistensi dan resistivitas kedua istilah terkait dengan oposisi yang dialami oleh arus yang mengalir tetapi itu adalah properti intrinsik material. Semua kabel tembaga terlepas dari panjang dan luas penampangnya memiliki nilai resistivitas yang sama sedangkan nilai resistansi berubah dengan perubahan pada panjang dan luas penampang.
Setiap materi memiliki nilainya. Nilai resistivitas umum untuk berbagai jenis material dapat diberikan sebagai - Untuk superkonduktor resistivitas adalah 0, untuk resistivitas logam adalah 10-8, untuk semikonduktor dan elektrolit nilai resistivitasnya bervariasi, untuk isolator nilai resistivitasnya dari 1016, untuk isolator super nilai resistivitasnya adalah '∞'.
Pada 200C nilai resistivitas perak adalah 1,59 × 10-8, untuk tembaga 1,68 × 10-8. Semua nilai resistivitas untuk berbagai material dapat ditemukan di a meja . Kayu dianggap sebagai insulator tinggi tetapi ini bervariasi tergantung pada jumlah kelembaban yang ada di dalamnya. Dalam banyak kasus, sulit untuk menghitung resistansi suatu bahan menggunakan rumus resistivitas karena sifat bahan yang tidak homogen. Dalam kasus seperti ini, persamaan diferensial parsial yang dibentuk oleh persamaan kontinuitas J dan persamaan Poisson untuk E digunakan. Apakah kedua kabel dengan panjang berbeda dan luas penampang berbeda memiliki nilai yang sama?
