Tembaga termasuk konduktor sedangkan karet termasuk isolator kedua bahan ini dipilih untuk

Home » Kelas IX » Sifat dan Macam Bahan Penghantar dan Isolator

Table of Contents Show

7. Hewan-hewan Penghasil Listrik
Video yang berhubungan
Video yang berhubungan

Di dalam sistem tanaga listrik bahan listrik merupakan salah satu elemen yang harus dipenuhi karena bahan listrik itulah yang akan menentukan kualitas penyaluran energi listrik itu sendiri, karena tanpa ada bahan yang menyalurkan daya tentunya tidak akan pernah ada aliran listrik yang sesuai dengan kebutuhan penyaluran. Ada beberapa bahan listrik yang sering kita dengar atau yang sangat popular di kalangan orang orang yang menggeluti dunia listrik, yaitu konduktor, dan isolator. Kedua bahan tadi secara integratif dalam sistem kelistrikan dimanfaatkan secara optimal.

A. Sifat Bahan Penghantar

Konduktor adalah zat yang dapat melakukan arus listrik. Bahan konduktor merupakan penghantar listrik yang baik . Bahan ini mempunyai daya hantar listrik yang besar dan tahanan listrik yang kecil. Bahan penghantar listrik berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Penghantar yang lazim digunakan antara lain: Tembaga dan Alumunium. Yang termasuk bahan-bahan penghantar adalah bahan yang memiliki banyak elektron bebas pada kulit terluar orbit. Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan tersebut. Jika suatu bahan listrik memiliki banyak elektron bebas pada orbit-orbit elektron, bahan ini memiliki sifat sebagai penghantar listrik. Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting yaitu:

Daya hantar listrik
Koefisien temperatur tambahan
Daya hantar panas
Daya tegangan tarik
Timbulnya daya elektro-motoris termo

Nama Bahan	Sifat Bahan
Aluminium (Al)	Dapat ditempa dalam keadaan dingin Tidak tahan terhadap garam dapur atau laut Warna silver atau perak Titik didih=1800ªC Rho (ρ) = 0,0278 Alpha (α) = 0,0047
Tembaga (Cu)	Dapat disepuh dan berkarat bila terkena CO² Titik didih = 2236ªC – 2340ªC Rho (ρ) = 0,017 Alpha (α) = 0,0043
Seng (Zn)	Dapat ditempa dalam keadaan dingin Tidak tahan terhadap garam dan asam garam Warna putih kebiru-biruan Titik didih = 907ªC Rho (ρ) = 0,0043 Alpha (α) = 0,006
Timah (Sn)	Warna jernih mengkilap Titik didih 2602 °C Warna putih keperakan Rho (ρ) = 0,0043 Alpha (α) = 0,12

Selain bahan logam yang telah disebutkan di atas, ada juga bahan logam yang lain yang tergolong sebagai bahan konduktor/penghantar pada jenis logam mulia, seperti: perak, emas dan platina. Bahan logam ini dinamakan logam mulia karena bahan ini memiliki jumlah elektron valensi yang lengkap, sehingga sangat sulit untuk mengadakan reaksi lain. Bahan padat lain yang dipakai untuk penghantar adalah wolfram yang digunakan untuk fi lament katoda pada tabung elektron.

B. Sifat Bahan Isolator Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. Elektro-elektronya sulit untuk bergerak atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun telah terkena dorongan dari luar. Bahan isolator sering digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik). Untuk dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan jenis bahan yang sesuai. Selain syarat tersebut juga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaiannya, antara lain:

Sifat kelistrikan. Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik ke tanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecil-kecilnya
Sifat mekanis. Mengingat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya.
Sifat termis. Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus magnet, berpengaruh terhadap kekuatan bahan penyekat. Demikian juga panas yang berasal dari luar (alam sekitar). Jika panas yang ditimbulkan cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan harus tepat.
Sifat kimia. Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat yang tahan terhadap air. Demikian juga adanya zat-zat lain dapat merusak struktur kimia bahan.

Mengingat adanya bermacam-macam asal, sifat, dan ciri bahan penyekat, maka untuk memudahkan dalam memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan maka bahan penyekat akan dibagi ke dalam beberapa kelompok yaitu:

Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)
Bahan berserat (benang, kain, kertas, kayu, dan sebagainya)
Gelas dan keramik
Plastik
Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
Bahan yang dipadatkan

Penggunaan bahan isolator selain sebagai bahan penyekat adalah sebagai bahan tahanan (resistor). Bahan tahanan yang umumnya dipakai merupakan paduan/ campuran logam-logam terdiri dari dua atau lebih unsur bahan campuran

Posted by Nanang_Ajim

Mikirbae.com Updated at: 6:49 PM

240 Kelas IX SMPMTs Semester 1 Sering kita melihat orang menggunakan kabel untuk menghantarkan listrik dari suatu ujung kabel ke ujung lainnya. Mengapa menggunakan kabel? Kabel biasanya terdiri dari bahan tembaga atau perak di bagian dalamnya dan dilapisi bahan plastik atau karet di bagian luarnya. Mengapa demikian? Hal ini berkaitan dengan kemampuan bahan untuk menghantarkan listrik. Setiap bahan memiliki daya hantar listrik yang berbeda-beda. Tembaga dan perak merupakan bahan yang paling baik untuk menghantarkan listrik, sedangkan plastik dan karet merupakan bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik. Apakah kamu sudah memahami mengapa logam perak atau tembaga pada kabel dilapisi plastik atau karet? Jika masih belum mengerti, pelajari materi berikut dengan teliti dan penuh semangat.

a. Konduktor listrik

Mengapa kabel digunakan untuk mengalirkan arus listrik dari sumber listrik ke peralatan elektronik? Agar arus listrik dapat disalurkan dengan baik, maka dibutuhkan bahan yang mampu menghantarkan arus listrik dengan baik pula. Pada bahan ini, elektron dapat mengalir dengan mudah. Bahan-bahan yang dapat digunakan untuk menghantarkan listrik disebut dengan konduktor listrik. Contoh dari konduktor listrik adalah tembaga, perak, dan emas. Meskipun perak dan emas merupakan konduktor yang sangat baik, tetapi karena harganya yang sangat mahal, kabel rumah tangga biasanya menggunakan bahan dari tembaga.

b. Isolator listrik

Mengapa kabel listrik perlu dilapisi dengan plastik atau karet? Pemberian plastik atau karet sebagai pelapis kabel bertujuan agar kabel lebih aman digunakan. Sifat plastik dan karet yang sangat buruk dalam menghantarkan arus listrik membuat kedua bahan tersebut masuk ke dalam kelompok bahan isolator. Bahan isolator adalah bahan yang sangat buruk untuk menghantarkan listrik karena di dalam bahan ini elektron sulit mengalir. Tembaga konduktor Plastik isolator Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 5.13 Kabel Listrik dari Tembaga dengan Pelapis Plastik Di unduh dari : Bukupaket.com 241 Ilmu Pengetahuan Alam

c.Semikonduktor listrik

Bahan-bahan yang berada pada suhu rendah bersifat sebagai isolator, sementara pada suhu tinggi bersifat sebagai konduktor disebut bahan semikonduktor listrik. Contoh bahan semikonduktor listrik ada lah karbon, silikon, dan germanium. Pada bidang elektronika, karbon biasa digunakan untuk membuat transistor yang kemudian dirangkai menjadi IC seperti pada Gambar 5.14. Tahukah Kamu? Petir dapat menimbulkan korban karena membawa energi yang sangat besar. Petir cenderung akan menyambar benda-benda yang tinggi seperti pohon, tiang bendera, dan bangunan-bangunan yang tinggi. Oleh sebab itu, pada konstruksi bangunan-bangunan tersebut selalu diberi penangkal petir yang dipasang di atap. Tahukah kamu bagaimana sistem kerja pe nangkal petir? Penangkal petir dibuat runcing dari bahan konduktor logam dipasang di atas sebuah bangunan atau ge dung yang dihubungkan dengan kabel sampai ke tanah, kemudian kabel tersebut di tanam di dalam tanah dengan tujuan agar arus petir yang sangat besar dapat segera dinetralkan ke dalam tanah grounding. Masih ingatkah kamu bagaimana sifat konduktor? Jika masih ingat, coba jelaskan alasan penggunaan bahan konduktor untuk membuat penangkal petir Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 5.15 Penangkal Petir Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 5.14 Bebrapa Jenis Semikonduktor: Resistor, Diode, Transistor, dan IC Di unduh dari : Bukupaket.com 242 Kelas IX SMPMTs Semester 1 Ayo, Kita Pahami Sel saraf sering diibaratkan seperti kabel listrik karena memiliki bentuk dan mekanisme kerja yang hampir sama. Coba perhatikan Gambar 5.16. Setiap sel saraf hanya memiliki satu akson yang mendukung terjadinya perambatan atau hantaran arus listrik. Selain akson, penghantar listrik lain di dalam tubuh makhluk hidup selain akson adalah cairan tubuh. Cairan tubuh dapat berupa darah, cairan jaringan dan sitosol dalam sitoplasma sel. Pada sel saraf juga terdapat isolator listrik, yaitu selubung myelin pada akson. Kawat Tembaga Selubung Myelin Ujung Akson Badan Sel Saraf Plastik Isolator Berkas Kabel Listrik Berkas Sel Saraf Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 5.16 Berkas Sel Saraf dan Kabel Listrik Pada akson tidak berselubung myelin, sehingga hantaran arus listrik dapat terjadi sepanjang akson. Pada akson berselubung myelin, beda potensial terjadi di daerah akson yang tidak diselubungi myelin atau di daerah yang disebut nodus ranvier. Tarik menarik muatan listrik terjadi di nodus ranvier satu dan seterusnya. Dengan demikian, selain myelin berfungsi sebagai pelindung akson juga dapat mempercepat terjadinya loncatan muatan listrik pada saraf. Di unduh dari : Bukupaket.com 243 Ilmu Pengetahuan Alam Keterangan: Arah hantaran impuls Nodus Ranvier Akson Akson Selubung Myelin Na + Na + Na + Na + K + K + K + K + K + Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 5.17 Pergerakan Impuls pada Akson Bermyelin dan Tidak Bermyelin Tahukah Kamu? Tidak hanya benda padat seperti tembaga dan perak, zat cair pun ada yang dapat menghantarkan arus listrik dan ada juga yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, contohnya larutan garam dan larutan gula. Larutan garam merupakan salah satu jenis elektrolit karena dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan larutan gula disebut sebagai non elektrolit karena tidak dapat menghantarkan arus listrik. Sumber: Biggs, 2008: 642. Gambar 5.18 Larutan Garam dan Larutan Gula Cobalah lakukan kegiatan menyalakan bola lampu dengan membuat larutan garam dan larutan gula terlebih dahulu. Kamu dapat menggunakan alat dan bahan sederhana seperti kabel yang dilengkapi penjepit buaya dan lampu LED atau amperemeter untuk Di unduh dari : Bukupaket.com 244 Kelas IX SMPMTs Semester 1 mendeteksi ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Bandingkan hasilnya antara lampu yang menggunakan larutan garam dan larutan gula. Selanjutnya buatlah laporannya untuk dipajang di majalah dinding di sekolahmu Setiap bahan memiliki kemampuan untuk menghantarkan listrik yang ber beda-beda tergantung nilai hambatan jenisnya. Semakin kecil hambatan jenis suatu bahan, maka akan semakin baik kemampuan bahan tersebut untuk meng hantarkan listik. Tabel 5.4 menyajikan beberapa nilai hambatan jenis bahan. Berdasarkan Tabel 5.4, coba pikirkan bahan apakah yang paling baik digu nakan sebagai konduktor listrik atau kabel? Mengapa? Tahukah kamu bagaimana cara menghitung besarnya hambatan listrik dalam sel saraf? Agar dapat menghitung besarnya hambatan listrik dalam sel saraf, kita dapat mengibaratkan sel saraf sebagai kabel listrik. Coba pahami materi berikut Aktivitas 5.5 Percobaan Besar Hambatan Listrik pada Kawat Konduktor Ayo, Kita Lakukan 3DGD DNWL¿WDV LQL NDPX DNDQ PHQ\HOLGLNL SHQJDUXK SDQMDQJ luas penampang, dan hambatan jenis kawat penghantar terhadap besar hambatannya. Bahan Hambatan Jenis pada Suhu 20 C ŸP Konduktor Alumunium 2,82 x 10 -8 Tembaga 1,72 x 10 -8 Emas 2,44 x 10 -8 Besi 9,71 x 10 -8 Konstantan 49 x 10 -8 Nikrom 100 x 10 -8 Platina 10,6 x 10 -8 Perak 1,59 x 10 -8 Tungsen 5,65 x 10 -8 Semikonduktor .DUERQJUD¿W 3,5 x 10 -5 Germanium murni 5 x 10 -4 Silikon murni 6,4 x 10 2 Isolator Kaca 10 10 -10 14 Kuarsa 7,5 x 10 17 Tabel 5.4 Hambatan Jenis Bahan Sumber: Serway dkk., 2004 Di unduh dari : Bukupaket.com 245 Ilmu Pengetahuan Alam Apa yang kamu perlukan? 1. 5 buah kawat penghantar dengan rincian sebagai berikut No Jenis Kawat Panjang .DZDWFP Diameter Kawat PP A Kawat tembaga atau kabel dengan konduktor tembaga 30 0,5 B 30 1 C 40 0,5 D 40 1 E Kawat nikelin atau kabel dengan konduktor mikron 30 0,5 2. 1 buah ohmmeter multimeter. Apa yang harus kamu lakukan? 1. Hubungkan kawat A dengan multimeter, kemudian ukur hambatan pada rangkaian tersebut dengan menggunakan ohmmeter. 2. Ulangi percobaan di atas untuk mengukur kawat penghantar B, C, D, dan E. Catat hasil pengamatan kalian pada tabel berikut No Jenis Kawat Hambatan Jenis Kawat ŸP Panjang Kawat P Diameter Kawat PP Luas Penampang Kawat mm 2 Besar Hambatan yang Terukur oleh Ohmmeter Ÿ A Tembaga 0,30 0,5 B 0,30 1 C 0,40 0,5 D 0,40 1 E Nikelin 0,30 0,5 Apa yang kamu diskusikan? XDWODKJUD¿NKXEXQJDQDQWDUDEHVDUKDPEDWDQOLVWULNGHQJDQ panjang kawat Letakkan data panjang kawat pada sumbu x dan data besar hambatan listrik pada sumbu y. gunakan data A, B, C, dan D PDWLSDGDJUD¿NEDJDLPDQDKXEXQJDQDQWDUDEHVDUKDPEDWDQ listrik dengan panjang kawat Di unduh dari : Bukupaket.com 246 Kelas IX SMPMTs Semester 1 XDWODKJUD¿NKXEXQJDQDQWDUDEHVDUKDPEDWDQOLVWULNGHQJDQ luas penampang kawat Letakkan data luas penampang kawat pada sumbu x dan data besar hambatan listrik pada sumbu y gunakan data A, B, C, dan D. PDWLSDGDJUD¿NEDJDLPDQDKXEXQJDQDQWDUDEHVDUKDPEDWDQ listrik dengan luas penampang kawat 5. Berdasarkan jawaban nomor 2 dan 4, bagaimanakah hubungan antara panjang, dan luas penampang kawat penghantar dengan besar hambatannya? Apa yang dapat kamu simpulkan? Berdasarkan hasil kegiatan dan diskusi, buatlah kesimpulan Besar hambatan setiap jenis kawat yang panjangnya satu satuan SDQMDQJSHUVDWXVDWXDQOXDVSHQDPSDQJGLVHEXWKDPEDWDQMHQLVǏ Besar hambatan jenis berbeda-beda untuk setiap jenis kawat lihat Tabel 5.4. Berdasarkan pengamatan hambatan jenis pada Aktivitas 5.5, maka besar hambatan kawat R yang panjangnya L dan luas penampangnya A adalah: Dengan: 5 KDPEDWDQNDZDWŸ Ǐ KDPEDWDQMHQLVNDZDWŸP L = panjang kawat m A = luas penampang kawat m 2 Ayo, Kita Selesaikan Coba hitung berapakah besar hambatan listrik sel saraf jika diketahui diameter akson adalah 5 x 10 -6 m, hambatan jenis sel saraf 6,37 x 10 -9 ŸPGDQSDQMDQJVHOVDUDI[ -6 m? Bandingkan hasil perhitunganmu dengan hasil temanmu Di unduh dari : Bukupaket.com 247 Ilmu Pengetahuan Alam