Gogeneration: penghantar listrik

penghantar listrik

3.1. Penghantar, bukan penghantar, semi penghantar

Kita bedakan antara :

Penghantar listrik : elektron

Yang termasuk didalamnya yaitu logam seperti misalnya tembaga, alumunium, perak, emas, besi dan juga arang.

Atom logam membentuk sesuatu yang disebut struktur logam. Dimana setiap atom logam memberikan semua elektron valensinya (elektron-elektron pada lintasan terluar) dan juga ion-ion atom positip.

gb.kisi-kisi ruang suatu logam dgn awan elektron

Ion-ion menempati ruang dengan jarak tertentu serta sama antara satu dengan yang lain dan membentuk sesuatu yang disebut dengan kisi-kisi ruang atau pola geometris atom-atom (gambar 1.7).

Elektron-elektron bergerak seperti suatu awan atau gas diantara ion-ion yang diam dan oleh karenanya bergerak relatip ringan didalam kisi-kisi ruang.

Elektron tersebut dikenal sebagai elektron bebas. Awan elektron bermuatan negatip praktis termasuk juga didalamnya ion-ion atom yang bermuatan positip.

Sepotong tembaga dengan panjang sisinya 1 cm memiliki kira-kira 10²³ (yaitu satu dengan 23 nol) elektron bebas. Melalui tekanan listrik dengan arah arus listrik tertentu, yang dalam teknik listrik dikenal sebagai tegangan listrik , elektron-elektron bebas dalam penghantar listrik digiring melalui kisi-kisi (gb. 1.8). Dengan demikian elektron-elektronpenghantar listrik mentransfer muatan listrik negatipnya dengan arah tertentu. Biasa disebut sebagai arus listrik.

Dapat disimpulkan bahwa :
"Arus listrik (arus elektron) dalam suatu penghantar logam adalah merupakan gerakan elektron bebas pada bahan penghantar listrik dengan arah arus listriktertentu. Gerakan muatan listrik tidak mengakibatkan terjadinya perubahan karakteristik bahan."

Gambar 1.8
Mekanisme penghantar logam

Kecepatan arus tergantung pada rapat arus listrik . Penghantar logam dengan beban biasa maka kecepatan elektronnya hanya sebesar ± 3 mm/detik, tetapi gerakan elektron tersebut menyebarkan impuls tumbukan mendekati dengan kecepatan cahaya c=300.000 km/detik. Oleh karenanya dibedakan disini antara kecepatan impuls dan kecepatan elektron.

Contoh :

a) Berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh elektron pada suatu penghantar kawat untuk kembali ke tempatnya semula ? Panjang kawat =1200 m dengan kecepatan sedang u=3 mm/s

b) Berapa lama waktu yang dibutuhkan impuls untuk jarak yang sama ?

Jawaban : a) Kecepatan
b)waktu

Penghantar ion

Termasuk disini yaitu elektrolit (zat cair yang menghantarkan arus), peleburan (misal peleburan alumunium) danionisasi gas. Sebagai pembawa muatan dalam hal ini adalah ion positip dan ion negatip. Biasa disebut sebagai arus ion.

Arus listrik (arus ion) didalam suatu elektrolit, peleburan atau ionisasi gas adalah merupakan gerakan terarah ion-ion bahan/zat cair. Dalam hal ini termasuk juga sebagai transfer bahan/zat.

3.1.2. Bukan penghantar listrik

Bahan yang hanya memiliki sedikit pembawa muatan dan terikat dalam molekul tersendiri, dinamakan bahan bukan penghantar.

Termasuk dalam hal ini yaitu bahan padat, seperti bahan sintetis, karet, kaca, porselen, lak, kertas, sutera, asbes, dan zat cair, seperti air murni, oli, fet, dan jugaruang hampa termasuk disini gas (juga udara) dengan aturan tertentu. Bahan-bahan tersebut sebagian juga dikenal sebagai bahan isolasi, dengan demikian maka dapat mengisolasi bahan yang berarus listrik.

3.1.3. Semi penghantar listrik

Semi penghantar adalah bahan yang setelah mendapat pengaruh dari luar maka elektron valensinya lepas dan dengan demikian mampu menghantarkan listrik.

Termasuk disini yaitu silisium, selenium, germanium dan karbon oksida.

Pada temperatur rendah, elektron valensi bahan tersebut terikat sedemikian rupa sehingga tidak ada elektron bebas didalam kisi-kisi. Jadi dalam hal ini dia bukan sebagai bahan penghantar.

Melalui pemanasan, sebagian elektron terlepas dari lintasannya, dan menjadi elektron yang bergerak dengan bebas. Dengan demikian maka menjadi suatu penghantar. Juga melalui pengaruh yang lainnya, seperti misalnya cahaya dan medan magnit mengakibatkan perubahan sifat kelistrikan bahan semi penghantar.