Tahanan Listrik dan Daya Hantar Kawat Penghantar

    Gerakan pembawa muatan dengan arah tertentu pada bagian dalam suatu penghantar akan terhambat oleh terjadinya tumbukan dengan ion-ion atom dari bahan penghantar tersebut. "Perlawanan" penghantar terhadap pelepasan arus inilah disebut sebagai tahanan. Satuan SI yang ditetapkan untuk tahanan listrik adalah Ohm.

Gambar : Gerakan elektron di dalam penghantar logam 

Simbol formula untuk tahanan listrik adalah R.

Besarnya arus listrik yang mengalir pada masing-masing bahan penghantar berlawanan dengan hambatannya. Hambatan ini tergantung pada susunan bagian dalam bahan itu sendiri (kerapatan atom dan jumlah elektron bebas) hal itu disebut sebagai tahanan jenis (spesifikasi tahanan).

Tahanan jenis suatu bahan penghantar menunjukkan bahwa angka yang tertera adalah sesuai dengan nilai tahanannya untuk panjang 1 m, luas penampang 1 mm2 , dan pada temperatur 20OC.

Sebagai contoh, besarnya tahanan jenis untuk:

a. perak            = 0,016 Ω.mm2/m

b. tembaga       = 0,0178     .mm2/m

c. alumunium   = 0,0278     .mm2/m

Berikut yang menyebabkan nilai tahanan listrik suatu penghantar R makin besar.

a. Kawat penghantar l makin panjang.

b. Luas penampang A makin kecil.

c. Tahanan jenis ρ makin besar

Suatu percobaan menyatakan sebagai berikut:

a. Gerakan elektron yang terdapat pada penghantar yang lebih panjang akan mendapatkan rintangan lebih kuat dibanding pada penghantar yang lebih pendek.

b.  Pada gerakan elektron dengan jumlah sama pada kawat penghantar dengan luas penampang lebih kecil terjadi tumbukan yang lebih banyak, hal ini berarti bahwa tahanannya menjadi bertambah.

c. Bahan dengan tahanan yang lebih besar, maka jarak atomnya lebih kecil dan jumlah elektron-elektron bebasnya lebih sedikit, sehingga menghasilkan tahanan listrik yang lebih besar.

Berdasarkan penjelasan di atas dapat didapatkan rumus sebagai berikut:

Keterangan:

R  = tahanan penghantar ( )

p     = tahanan jenis ( .mm2/m) 

l  = panjang penghantar (m) 

A = luas penampang (mm2)

Beda Potensial atau Tegangan

Pada potensial listrik terdapat perpindahan arus listrik akibat adanya beda potensial dengan satuan Volt. Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu Joule untuk memindahkan muatan listrik satu Coulomb.

Rumus beda potensial atau tegangan sebagai berikut:

Keterangan:

V     = beda potensial atau tegangan, Volt)

W    = usaha (newton-meter atau Nm atau Joule)

Q    = muatan listrik, dalam coulomb.

Simbol satuan untuk Volt adalah V. Adapun pembagian dan kelipatan satuan tegangan sebagai berikut.

1 MV = 1 Megavolt        = 1.000.000 V = 106 V.

1 kV = 1 Kilovolt             = 1.000 V = 103 V.

1 mV = 1 Millivolt             =   1  V = 10-3 V

                                         1.000

1 µV = 1 Mikrovolt           =        1     

                                        1.000.000

                                                V = 10-6 V.

Pada rangkaian listrik dibedakan menjadi beberapa macam tegangan, yaitu tegangan sumber dan tegangan jatuh. Terlihat pada gambar berikut!

Tegangan sumber adalah tegangan yang dibangkitkan di dalam sumber tegangan. Tegangan sumber merupakan penyebab atas terjadinya aliran arus. Tegangan sumber disalurkan ke seluruh rangkaian listrik dan dikonsumsi oleh masing-masing beban. Tegangan jatuh adalah tegangan yang digunakan pada beban.

Tegangan selalu mempunyai arah reaksi tertentu, dapat digambarkan seperti suatu anak panah tegangan. Anak panah tegangan untuk arah tegangan positif ditunjukkan dari potensial tinggi (misalnya kutub +) menuju ke potensial rendah (misal kutub - ), dalam hal ini memperlihatkan potensial tingginya adalah positif (+) dan potensial rendahnya adalah negatif (-).

Pada praktiknya dapat diperlihatkan bahwa anak panah tegangan untuk sumber tegangan mempunyai arah dari kutub (+) menuju ke kutub (-). Adapun arah anak panah tegangan jatuh seperti aliran arus yang mengalir dari potensial tinggi menuju ke potensial rendah.

Kesimpulan:

1.   Sistem Internasional (SI Unit) sebagai kesepakatan internasional berkenaan sistem pengukuran dalam bidang teknik, terdapat enam besaran yang dinyatakan dalam sistem SI, yakni panjang , massa , waktu arus listrik, temperature termodinamika, dan intensitas cahaya.

2.  Tujuh besaran berkaitan dengan kelistrikan yang merupakan sebuah standar, yakni, standar Ampere, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan temperature atau suhu dan luminasi cahaya.

3.  Hukum Faraday, Hukum Ampere-Biot-Savart dan Hukum Lenz merupakan tiga hukum dasar listrik yang penerapannya terdapat pada proses kerja dari suatu mesin listrik hal tersebut merupakan prinsip dasar dari konversi energi elektromekanik dari sebuah mesin listrik dinamis (generator dan motor listrik).

4.  Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff yang dapat dipergunakan untuk analisis perhitungan besar arus listrik, tegangan listrik, dan hambatan listrik pada sebuah rangkaian listrik tertutup.