ilustrasi

Hambatan Jenis dan Teknologi Superkonduktor

Hai Squad, kali ini kita akan mengkaji hambatan jenis suatu kawat penghantar. Materinya agak serius squad, mari kita simak maternya.

Di dalam sebuah kawat penghantar banyak elektron bergerak secara acak dengan kecapatan tinggi, 100.000 meter per detik.

Tapi, Saat kawat tidak dihubungkan dengan satuan tegangan listrik, elektron-elektron akan bergerak di sekitar tempatanya.

Tetapi saat kawat itu diberi medan listrik, elektron mulai mengalir sambil bergerak secara acak. Kecepatan alir ini sangat kecil, yakni sekira 1 mm/detik.

Selama mengalir, elektron banyak mendapat halangan. Halangan ini merupakan hambatan listrik dari kawat. Menurut pengamatan, besar hambatan listrik;

Pertama, sebanding dengan panjang kawat. Semakin panjang kawat, semakin besar hambatan kawat. Secara logika, semakin panjang kawat, semakin banyak yang menghambat gerakan elektron. Sehingga hambatan listrik kawat ini semakin besar.

Kedua, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya semakin besar luar penampang kawat, semakin hambatannya. Secara logika, saat luas penampang bertambah besar, elektron lebih mudah bergerak, jadi hambatan listrik lebih kecil.

Hambatan Jenis
Setiap material mempunyai sifat-sifat yang berbeda ketika dilewati arus listrik. Ada yang mudah dilewati arus listrik (hambatan listriknya kecil), ada juga yang sukar dilewati arus listrik (hambatan listriknya besar).

Material yang mudah dilewati arus listrik dinamakan konduktor. Sedangkan material yang sukar dilewati arus listrik dinamakan isolator.

Melihat menentukan apakah material mudah dilewati atau sukar dilewati arus listrik, maka kita dapat melihat hambatan jenisnya.

“Maksudnya, Pak,” tanya murid Tuan Guru.
“Hambatan jenis suatu material menunjukkan besarnya hambatan material tersebut, kalau panjangnya 1 meter dan luas penampangnya 1 meter,” jawab Tuan Guru.

Benda yang hambatan jenisnya besar, memiliki hambatan yang besar. Benda ini sukar dialiri arus listrik dan digolongkan sebagai isolator.

“Kalau begitu benda yang hambatan jenisnya kecil, dinamakan konduktor,” tanya muridnya lagi.

“Betul sekali. Lalu, satuan hambatan jenis itu  adalah ohm mm2/m atau ohm m.”

“Lalu, bagaimana dengan germanium dan silikon,” tanya murid Tuan Guru.

“Pertanyaan yang bagus, kedua benda itu tidak bisa digolongkan sebagai isolator, tetapi terlalu besar juga hambatan jenisnya untuk digolongkan sebagai konduktor. Maka digolongkan sebagai semikonduktor,” jelas Tuan Guru.

Perhatikan kasus ini hambatan jenis kawat 0,1 ohm mm2/m. Hitunglah hambatan listrik kawat tersebut jika panjangnya 1 meter dan luas penampangnya satu meter.

Jadi hambatan jenis kawat 0,1 ohm mm2/m, artinya hambatan kawat yang panjangnya 1 meter dan luas penampangnya 1 mm2 adalah 0,1 ohm.

Karena hambatan listrik diperbesar berbanding terbalik dengan luas penampang, maka jika penampangnya diperbesar 5 kali lipat (dari 1mm2 menjadi 5 mm2), maka hambatannya 1/5 kalinya yakni 1/5×0,1 =0,02 ohm.

Sekarang kita menggunakan variabel untuk menemukan rumus hambatan jenis, sebuah kawat mempunyai hambatan jenis p. Jika panjang kawat l dan luas penampang A, maka hitung hambatan jenis kawat ini.

Jadi hambatan jenis p, artinya hambatan listrik yang panjangnya 1 meter dan luas penampang 1 mm2 adalah p. Kalau panjang kawat l kali lebih besar, sedangkan luas penampangnya tetap 1 mm2, hambatan pasti l lebih besar juga, yakni pl.

Jika luas penampang dijadikan A kali lebih besar, maka hambatannya menjadi 1/A kali hambatan yang tadi, yaitu pl/A atau R=pl/A.

“Pak pernah tak dengar katanya ada material hambatan listriknya nol. Apa benar, Pak,” tanya murid Tuan Guru.

“Benar material itu dinamakan superkonduktor, arus mengalir tanpa hambatan. Contoh superkonduktor adalah air raksa, )pada suhu 4,2K) dan timah hitam (pada suhu di bawah 16 K).”

Apa Itu Superkonduktor?
Superkonduktor itu suatu jenis bahan yang memiliki hambatan listrik jenis nol pada suhu yang sangat rendah. Karena tidak memiliki hambatan sedikitpun, maka kehilangan energi listrik menjadi energi panas dapat dihindari.

Jadi bahan-bahan ini memiliki efesiensi yang sangat tinggi dalam menghantarkan listrik. Lalu siapa sih penemu superkonduktor ini.

Pada tahun 1911 seorang seorang ilmuan Belanda bernama Heike Komerlingh Onnes mulai mengamati gejala superkonduktivitas pada logam raksa.

Saat Haike mendinginkan raksa sampai tempratur 4 kelvin, hambatan logam raksa menghilang secara tiba-tiba.

Lalu, para imuwan berlomba-lomba untuk menemkan bahan superkonduktor lainnya. Pada tahun 1941 sifat superkonduktor ditemukan pada Niobium Nitrat pada suhu 16 kelvin.

Superkonduktor bisa dimanfaatkan membuat rel magnet superkonduktor yang bisa dimanfaatkan sebagai lintasan rel kereta api super cepat.

Di bidang biomagnetik, khususnya pada magnetic Resonance Imaging merupakan, salah satu metedo paling
efektif untuk memindai (scan) organ-organ dalam tubuh.

Manfaat lainnya membuat generator istrik yang terbuat dari kawat superkooduktor. Generator semacam ini memiliki
efisiensi sampai 99 persen lebih karena tidak ada energi listrik yang terbuang menjadi panas.

Selain itu, superkonduktor yang dimanaatkan untuk membuat microchip komputer. Mikrochip membuat kinerja komputer semakin cepat dan efisien. (*)
Referensi
Fisika Gasing, Prof Yohanes Surya Phd
Ilustrasi fisikazone.com

__Terbit pada
29 Oktober 2021
__Kategori
Sains

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *