Hambatan Jenis: Rumus, Satuan, Contoh Soal (Lengkap)

Hambatan jenis (resistivitas) adalah hambatan (resistansi) suatu penghantar yang memiliki panjang satu satuan panjang dan luas satu satuan luas.

Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang hambatan jenis atau resistivitas suatu penghantar.

Sebelumnya, kita telah menuntaskan materi yang berkaitan dengan penghantar, yaitu materi konduktor dan isolator. Kalian bisa membacanya di sini:

Sebagaimana yang pernah dijelaskan, penghantar merupakan komponen penting dalam bidang kelistrikan, khususnya rangkaian.

Penghantar menjadi penghubung antara komponen-komponen listrik dengan sumber arus listrik dalam suatu rangkaian.

Penghantar memiliki beberapa karakteristik utama, salah satunya adalah hambatan jenis atau resistivitas. Karakteristik inilah yang akan kita uraikan lebih lanjut dalam materi ini.

Baiklah, kita mulai saja pembahasannya...

Daftar Isi

1Pengertian Hambatan Jenis (Resistivitas)
2Simbol dan Satuan Hambatan Jenis (Resistivitas)
3Rumus Hambatan Jenis (Resistivitas)
4Faktor yang Mempengaruhi Hambatan Jenis (Resistivitas)
- 4.1Bahan
- 4.2Suhu
5Contoh Soal Hambatan Jenis
6Kesimpulan

Pengertian Hambatan Jenis (Resistivitas)

Apa yang dimaksud dengan hambatan jenis? Dalam ilmu kelistrikan, hambatan jenis (resistivitas) adalah hambatan yang dimiliki oleh penghantar dengan luas penampang satu satuan luas tiap satu satuan panjang.

Hambatan jenis (resistivitas) bisa menjadi ukuran kemampuan suatu penghantar dalam mengalirkan arus. Semakin besar hambatan jenis, semakin kecil arus listrik yang mengaliri penghantar.

Sebaliknya, semakin kecil hambatan jenis (resistivitas), maka semakin besar arus listrik yang bisa dialirkan oleh suatu penghantar.

Logam dan campuran logam merupakan penghantar yang memiliki nilai hambatan jenis paling kecil. Bahan ini dinamakan konduktor. Contohnya, besi, baja, tembaga, emas, dan perak.

Sebuah penghantar sempurna akan memiliki hambatan jenis (resistivitas) nol, dinamakan superkonduktor.

Sedangkan, bahan-bahan yang memiliki hambatan jenis besar sehingga arus listrik tidak dapat atau sulit mengalir, disebut isolator. Contohnya, kaca, karet, kayu, dan plastik.

Sementara itu, terdapat juga bahan dengan hambatan jenis yang nilainya berada di antara konduktor dan isolator, disebut semikonduktor. Contohnya, karbon, germanium, dan silikon.

Simbol dan Satuan Hambatan Jenis (Resistivitas)

Dalam fisika, hambatan jenis (resistivitas) disimbolkan dengan huruf yunani ρ, dibaca "rho", dengan satuan menurut Sistem Satuan Internasional (SI) adalah Ωm, dibaca "ohm meter".

Berdasarkan jenis besarannya, hambatan jenis termasuk ke dalam besaran turunan, yaitu diturunkan dari besaran panjang, kuat arus listrik, suhu, dan waktu.

Selain itu, hambatan jenis juga merupakan besaran skalar, sehingga untuk menyatakannya cukup dengan nilai/angka saja, tidak mempunyai arah.

Rumus Hambatan Jenis (Resistivitas)

Rumus hambatan jenis (resistivitas) ada beberapa macam berdasarkan hubungannya dengan besaran-besaran lain. Berikut ini penjabarannya:

1. Rumus Hambatan Jenis dengan Medan Listrik

Dirumuskan:

ρ = ^E/_J

Keterangan:

ρ = hambatan jenis/resistivitas (Ωm)
E = medan listrik (^N/_C)
J = kerapatan arus (^A/_m²)

2. Rumus Hambatan Jenis dengan Hambatan (R)

Hambatan berbanding lurus dengan hambatan jenis.

Dirumuskan:

ρ = ^R.A/_l (rumus mencari hambatan jenis kawat)

atau,

R = ρ ^l/_A (rumus mencari hambatan kawat)

atau,

A = ρ ^l/_R (rumus mencari luas penampang kawat)

atau,

l = ^R.A/ρ (rumus mencari panjang kawat)

Keterangan:

R = hambatan/resistansi (Ω)
A = luas penampang penghantar (m²)
l = panjang penghantar (m)

3. Rumus Hambatan Jenis dengan Suhu

Dirumuskan:

ρ_t = ρ₀ [1 + α(t - t₀)]

Keterangan:

ρ_t = hambatan jenis pada suhu t (Ωm)
ρ₀ = hambatan jenis pada suhu referensi (misalnya 0 ⁰C atau 20 ⁰C) (Ωm)
t₀ = suhu referensi (⁰C)
α = koefisien suhu hambatan jenis (/_⁰C)
t = suhu (⁰C)

Faktor yang Mempengaruhi Hambatan Jenis (Resistivitas)

Hambatan jenis (resistivitas) suatu penghantar dipengaruhi atau bergantung pada jenis bahan dan suhu. Berikut ini penjelasannya:

1. Bahan

Sebagaimana yang telah dijelaskan di atas, setiap bahan memiliki nilai hambatan jenis yang berbeda-beda.

Bahan dengan nilai hambatan jenis kecil sangat mudah menghantarkan arus listrik, sedangkan bahan yang memiliki nilai hambatan jenis besar sangat sulit atau tidak dapat menghantarkan arus listrik.

Namun, ada juga bahan dengan nilai hambatan jenis yang berada di antara kedua bahan tersebut, dengan kata lain kemampuannya menghantarkan arus tidak mudah, tetapi juga tidak sulit.

Bahan-bahan di atas, selanjutnya dikelompokkan menjadi konduktor, semikonduktor, dan isolator.

Berikut ini adalah tabel nilai hambatan jenis beberapa contoh bahan konduktor, semikonduktor, dan isolator:

Konduktor	Hambatan Jenis/Resistivitas (Ω.m)
Perak	1,47 x 10^-8
Tembaga	1,72 x 10^-8
Emas	2,44 x 10^-8
Aluminium	2,75 x 10^-8
Tungsten	5,25 x 10^-8
Besi	9,71 x 10^-8
Baja	20 x 10^-8
Timah	22 x 10^-8
Air raksa	95 x 10^-8
Manganin	44 x 10^-8
Constantan	49 x 10^-8
Semikonduktor	Hambatan Jenis (Ω.m)
Karbon (Grafit)	3,5 x 10^-5
Germanium	0,60
Silikon	2300
Isolator	Hambatan Jenis (Ω.m)
Karet	10⁸ - 10¹³
Kaca	10¹⁰ - 10¹⁴
Mika	10¹¹ - 10¹⁵
Porselin	10¹² - 10¹⁴
Ebonit	10¹³ - 10¹⁶

2. Suhu

Hambatan jenis suatu penghantar juga bergantung pada suhu. Jika perubahan suhu tidak terlalu besar, hambatan jenis logam biasanya naik secara linear terhadap suhu.

Hambatan jenis penghantar pada suhu t dapat ditentukan dengan rumus:

ρ_t = ρ₀ [1 + α(t - t₀)]

Keterangan:

ρ_t = hambatan jenis pada suhu t (Ωm)
ρ₀ = hambatan jenis pada suhu referensi (misalnya 0 ⁰C atau 20 ⁰C) (Ωm)
t₀ = suhu referensi (⁰C)
α = koefisien suhu hambatan jenis (/_⁰C)
t = suhu (⁰C)

Berikut ini adalah tabel koefisien suhu pada hambatan jenis beberapa jenis bahan konduktor, semikonduktor, dan isolator:

Konduktor	α (/_⁰C)
Perak	0,0038
Tembaga	0,00393
Besi	0,0050
Aluminium	0,0039
Tungsten	0,0045
Emas	0,0034
Timah	0,0043
Air raksa	0,00088
Manganin	0,00000
Constantan	0,00001
Semikonduktor	α (/_⁰C)
Karbon (Grafit)	-0,0005
Germanium	-0,05
Silikon	-0,07
Isolator	α (/_⁰C)
Karet	-
Kaca	-
Mika	-
Porselin	-
Ebonit	-

Contoh Soal Hambatan Jenis

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang hambatan jenis:

Contoh Soal

1. Sebuah kawat penghantar sepanjang l dengan hambatan jenis ρ dan luas penamapang A dialiri arus listrik sehingga menghasilkan hambatan sebesar R. Apabila panjang kawat penghantar diperkecil menjadi ¹/₃l, sedangkan luas penampangnya diperbesar menjadi 2A, besar hambatan kawat penghantar tersebut menjadi?

Jawab:

Diketahui:

l₁ = l
A₁ = A
R₁ = R
l₂ = ¹/₃l
A₂ = 2A

Ditanyakan:

R₂....?

Penyelesaian:

ρ₁ = ρ₂

^R₁.A₁/_l₁= ^R₂.A₂/_l₂

^R.A/_l= ^R₂.2A/_¹/₃l

R₂.2A.l = R.A.¹/₃l

R₂ = R.^A.¹/₃l/_2A.l

R₂ = R . ¹/₃ . ¹/₂

R₂ = ¹/₆R

Jadi, besar hambatan kawat tersebut menjadi ¹/₆R.

Contoh Soal

Jika hambatan kawat tembaga 9 Ω, hambatan jenis tembaga 0,16 Ω^mm²/_m dan panjang kawat tersebut 300 m, maka luas penampang kawat adalah?

Jawab:

Diketahui:

R = 9 Ω
ρ = 0,16 Ω^mm²/_m
l = 300 m

Ditanyakan:

A...?

Penyelesaian:

A = ρ ^l/_R

= 0,16 ³⁰⁰/₉

= 5,33 mm²

Jadi, luas penampang kawat tersebut adalah 5,33 mm².

Kesimpulan

Jadi, hambatan jenis (resistivitas) adalah hambatan (resistansi) suatu penghantar yang memiliki panjang satu satuan panjang dan luas satu satuan luas, dirumuskan ρ = ^R.A/_l.

Gimana adik-adik, udah paham kan materi hambatan jenis di atas? Jangan lupa lagi yah.

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Referensi:

D. Young, Hugh dan Roger A. Friedman. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan) Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Pauliza, Osa. 2008. Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan untuk SMK Kelas XII. Bandung: Grafindo Media Pratama.

Hambatan Jenis: Rumus, Satuan, Contoh Soal (Lengkap)

Artikel Terkait Hambatan Jenis: Rumus, Satuan, Contoh Soal (Lengkap) :

0 komentar:

Posting Komentar

Pilihan: