Konduktor listrik – karakteristik, jenis, contoh

Apa itu konduktor listrik?

Konduktor listrik atau bahan konduktif adalah mereka yang memiliki sedikit perlawanan terhadap aliran arus listrik, mengingat mereka sifat tertentu . Struktur atom konduktor listrik memfasilitasi pergerakan elektron melaluinya, yang dengannya jenis unsur ini mendukung transmisi listrik.

Konduktor dapat disajikan dalam berbagai bentuk, salah satunya adalah bahan dalam kondisi fisik tertentu, seperti batang logam (batang) yang belum dibuat menjadi bagian dari rangkaian listrik. Meskipun bukan bagian dari perakitan listrik, bahan ini selalu mempertahankan sifat konduktifnya.

Ada juga konduktor listrik unipolar atau multipolar, yang secara resmi digunakan sebagai unsur penghubung rangkaian listrik di lingkungan perumahan dan industri. Jenis konduktor ini dapat dibentuk di dalam oleh kabel tembaga atau jenis bahan logam lainnya, ditutupi dengan permukaan isolasi.

Selain itu, tergantung pada konfigurasi rangkaian, konduktor untuk kegunaan perumahan (tipis) atau kabel untuk keran bawah tanah dalam sistem distribusi listrik (tebal) dapat dibedakan.

Untuk tujuan artikel ini, kita akan fokus pada ciri-ciri bahan konduktif dalam keadaan murni; Selain itu, kita akan mengetahui bahan konduktif yang paling umum digunakan saat ini dan alasannya.

Karakteristik konduktor listrik

Konduktor listrik dicirikan dengan tidak memberikan banyak hambatan terhadap aliran arus listrik yang melaluinya. Ini hanya mungkin berkat sifat listrik dan fisiknya, yang menjamin bahwa peredaran listrik melalui konduktor tidak menyebabkan deformasi atau penghancuran material yang bersangkutan.

Ciri-ciri listrik

Ciri-ciri listrik utama dari konduktor listrik adalah sebagai berikut:

Konduktivitas yang baik

Penghantar listrik harus memiliki daya hantar listrik yang baik untuk memenuhi fungsinya sebagai penghantar energi listrik.

Komisi Elektroteknik Internasional menetapkan pada pertengahan tahun 1913 bahwa konduktivitas listrik tembaga dalam keadaan murni dapat berfungsi sebagai referensi untuk mengukur dan membandingkan konduktivitas bahan konduktif lainnya.

Dengan demikian, Standar Tembaga Anil Internasional (IACS) didirikan.

Referensi yang diadopsi adalah konduktivitas kawat tembaga anil dengan panjang satu meter, dan satu gram massa pada 20 ° C, yang nilainya sama dengan 5,80 x 10 7 Sm -1 . Nilai ini dikenal sebagai IACS konduktivitas listrik 100%, dan merupakan tolok ukur untuk mengukur konduktivitas bahan konduktif.

Bahan konduktif dianggap demikian jika memiliki lebih dari 40% IACS. Bahan yang memiliki konduktivitas lebih besar dari 100% IACS dianggap bahan konduktivitas tinggi.

Struktur atom memungkinkan arus lewat

Struktur atom memungkinkan lewatnya arus listrik, karena atom memiliki sedikit elektron di kulit valensinya dan, pada gilirannya, elektron ini terlepas dari inti atom.

Konfigurasi yang dijelaskan menyiratkan bahwa sejumlah besar energi tidak diperlukan untuk elektron berpindah dari satu atom ke atom lain, memfasilitasi pergerakan elektron melalui konduktor.

Jenis elektron ini disebut elektron bebas. Disposisi dan kebebasan bergeraknya di seluruh struktur atom inilah yang membuat peredaran listrik melalui konduktor menjadi kondusif.

Inti bersatu

Struktur molekul konduktor terdiri dari jaringan inti yang terjalin erat, yang praktis tetap tidak bergerak karena kohesinya.

Hal ini membuat pergerakan elektron yang jauh di dalam molekul kondusif untuk pergerakan, karena mereka bergerak bebas dan bereaksi terhadap kedekatan medan listrik.

Reaksi tersebut menginduksi pergerakan elektron dalam arah tertentu, sehingga menimbulkan peredaran arus listrik yang melewati bahan konduktif.

Kesetimbangan elektrostatik

Dikenakan muatan tertentu, bahan konduktif akhirnya mencapai keadaan keseimbangan elektrostatik di mana pergerakan muatan di dalam bahan tidak terjadi.

Muatan positif menggumpal di salah satu ujung bahan dan muatan negatif menumpuk di ujung yang berlawanan. Perpindahan muatan ke permukaan konduktor menghasilkan adanya medan listrik yang sama dan berlawanan di dalam konduktor. Dengan demikian, total medan listrik internal dalam material adalah nol.

Karakteristik fisik

Lunak

Konduktor listrik harus dapat ditempa; yaitu, mereka harus mampu berubah bentuk tanpa putus.

Bahan konduktif sering digunakan dalam kegunaan rumah tangga atau industri, di mana bahan tersebut harus mengalami pembengkokan dan pembengkokan; oleh karena itu, kelenturan merupakan ciri-ciri yang sangat penting.

Tahan

Bahan-bahan ini harus tahan terhadap keausan, untuk menahan kondisi tekanan mekanis yang biasanya dialami, ditambah dengan suhu tinggi karena peredaran arus.

Lapisan isolasi

Ketika digunakan dalam kegunaan perumahan atau industri atau sebagai bagian dari sistem pasokan listrik yang saling berhubungan, konduktor harus selalu ditutupi oleh lapisan isolasi yang sesuai.

Lapisan luar ini, juga dikenal sebagai jaket isolasi, diperlukan untuk mencegah arus listrik yang mengalir melalui konduktor bersentuhan dengan orang atau benda di sekitarnya.

Jenis konduktor listrik

Ada berbagai kategori konduktor listrik dan, pada gilirannya, di setiap kategori adalah bahan atau media dengan konduktivitas listrik tertinggi.

Dengan keunggulan, konduktor listrik terbaik adalah logam padat, di antaranya tembaga, emas, perak, aluminium, besi dan beberapa paduan menonjol.

Namun, ada jenis bahan atau larutan lain yang memiliki sifat konduksi listrik yang baik, seperti grafit atau larutan garam.

Tergantung pada cara di mana konduksi listrik dilakukan , adalah mungkin untuk membedakan tiga jenis bahan atau media konduktif, yang dirinci di bawah ini:

Konduktor logam

Kelompok ini terdiri dari logam padat dan paduannya masing-masing.

Konduktor logam berutang konduktivitas tinggi mereka ke awan elektron bebas yang mendukung peredaran arus listrik melalui mereka. Logam melepaskan elektron yang terletak di orbit terakhir atomnya tanpa menginvestasikan lebih banyak energi, yang membuat lompatan elektron dari satu atom ke atom lain menguntungkan.

Di sisi lain, paduan ditandai dengan memiliki resistivitas tinggi; yaitu, mereka menghadirkan proporsional perlawanan terhadap panjang dan diameter konduktor.

Paduan yang paling umum digunakan dalam instalasi listrik adalah kuningan, paduan tembaga-seng; pelat timah, paduan besi dan timah; paduan nikel tembaga; dan paduan nikel kromium.

Konduktor elektrolit

Ini adalah larutan yang terdiri dari ion bebas, yang membantu konduksi listrik kelas ion.

Untuk sebagian besar, jenis konduktor ini hadir dalam larutan ion, karena zat elektrolit harus mengalami disosiasi parsial (atau total) untuk membentuk ion yang akan menjadi pembawa muatan.

Konduktor elektrolit mendasarkan operasinya pada reaksi kimia dan perpindahan materi , yang memfasilitasi pergerakan elektron melalui jalur peredaran yang dimungkinkan oleh ion bebas.

Konduktor gas

Dalam kategori ini adalah gas yang sebelumnya telah mengalami proses ionisasi, yang memungkinkan konduksi listrik melaluinya.

Udara itu sendiri bertindak sebagai konduktor listrik ketika, ketika kerusakan dielektrik terjadi, ia berfungsi sebagai media konduktif listrik untuk pembentukan petir dan pelepasan listrik.

Contoh konduktor

Aluminium

Ini sangat digunakan dalam sistem transmisi listrik overhead, karena meskipun memiliki konduktivitas 35% lebih rendah jika dibandingkan dengan tembaga anil, beratnya tiga kali lebih ringan daripada yang terakhir.

Soket tegangan tinggi biasanya ditutupi oleh permukaan luar polivinil klorida (PVC), yang mencegah panas berlebih pada konduktor dan mengisolasi aliran arus listrik dari luar.

Tembaga

Ini adalah logam yang paling banyak digunakan sebagai konduktor listrik dalam kegunaan industri dan perumahan, mengingat keseimbangan yang disajikan antara konduktivitas dan harganya.

Tembaga dapat digunakan dalam konduktor pengukur rendah dan menengah, dengan satu atau beberapa kabel, tergantung pada kapasitas amperometrik konduktor.

Emas

Ini adalah bahan yang digunakan dalam rakitan elektronik mikroprosesor dan rangkaian terpadu. Ini juga digunakan untuk memproduksi terminal baterai kendaraan, di antara kegunaan lainnya.

Konduktivitas emas sekitar 20% lebih rendah dari konduktivitas emas anil. Namun, ini adalah bahan yang sangat tahan lama dan tahan korosi.

Perak

Dengan konduktivitas 6,30 x 10 7 Sm -1 (9-10% lebih tinggi dari konduktivitas tembaga anil), ini adalah logam dengan konduktivitas listrik tertinggi yang diketahui hingga saat ini.

Ini adalah bahan yang sangat mudah dibentuk dan ulet, dengan kekerasan yang sebanding dengan emas atau tembaga. Namun, biayanya sangat tinggi, sehingga penggunaannya tidak begitu umum di industri.

Related Posts