Hambatan Jenis: Rumus, Satuan, Contoh Soal (Lengkap)
Daftar Isi
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
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:
ρt = ρ0 [1 + α(t - t0)]
Keterangan:
- ρt = 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:
ρt = ρ0 [1 + α(t - t0)]
Keterangan:
- ρt = 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 Ωmm2/m dan panjang kawat tersebut 300 m, maka luas penampang kawat
adalah?
Jawab:
Diketahui:
- R = 9 Ω
- ρ = 0,16 Ωmm2/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.
Posting Komentar