< Previous Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 40 mmm . Ω0,14m 250mm 1 . Ω 35ρ22 3. Sebuah jamper alat ukur panjang 12 m terbuat dari kawat tembaga berisolasi dan harus mempunyai tahanan 0,0356 . Berapa besarnya luas penampang penghantar tersebut ? Diketahui : l = 12 m R = 0,0356 Cu = 0,0178 .mm2/m Hitunglah : A Jawab : ;R . ρA l 2mm 6 = Ω 0,0356 m 12 . mmm . Ω 0,0178A2 c. Daya hantar dan hantar jenis Suatu beban dengan tahanan yang kecil menghantarkan arus listrik dengan baik. Dikatakan : “dia memiliki daya hantar yang besar”. Daya hantar yang besar sepadan dengan tahanan yang kecil dan sebaliknya daya hantar kecil sepadan dengan tahanan besar. Daya hantar adalah kebalikan tahanan Tahanan1hantar Daya Satuan SI yang ditetapkan untuk daya hantar adalah Siemens. Simbol formula untuk daya hantar adalah G. Simbol satuan untuk Siemens adalah S. Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 41 Daya hantar R1 = G G daya hantar listrik dalam S Tahanan G1 = R R tahanan listrik dalam Nilai yang lebih kecil : 1 mS = 1 Millisiemens = 10-3 S 1 S = 1 Mikrosiemens = 10-6 S Suatu bahan penghantar dengan tahanan jenis kecil menghantarkan arus listrik dengan baik, dia sanggup menghantarkan dengan sangat baik. Hal ini disebut sebagai besaran hantar jenis atau besaran spesifikasi daya hantar dari bahan. Analog dengan daya hantar dapat ditetapkan disini : Hantar jenis adalah kebalikan tahanan jenis. Satuan untuk hantar jenis adalah .2mm . Ωm Simbol formula untuk hantar jenis adalah (baca gamma). adalah huruf abjad Yunani. jenis Tahanan1 jenis Hantar Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 42 Hantar jenis ρ1 = hantar jenis dalam 2mm . Ωm Tahanan jenis 1 = ρ tahanan jenis dalam mmm . Ω2 Untuk beberapa pemikiran sangatlah tepat, menghitung dengan menggunakan daya hantar ataupun hantar jenis. Dengan bantuan hantar jenis (spesifikasi daya hantar) diperoleh rumus perhitungan untuk tahanan kawat sebagai berikut : Tahanan penghantar AR . l R tahanan penghantar dalam hantar jenis dalam m/.mm2 l panjang penghantar dalam m A luas penampang dalam mm2 Contoh : 1. Berapa besarnya daya hantar untuk tahanan berikut ini : 5 ; 0,2 ; 100 ? S 0,2 = Ω 51 = G ; R1 = G : Jawaban Sm 10 = S 0,01 = Ω 1001 = G ; S 5 = Ω 0,21 = G 2. Berapa besarnya hantar jenis perak, tembaga dan alumunium jika sebagai tahanan jenis berturut-turut terdapat nilai sbb. : Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 43 tembaga = 0,0178 .mm2/m. alumunium = 0,0278.mm2/m. perak = 0,016 .mm2/m. Jawaban : ; ρ1 222tembagamm . Ωm 56,2mm . Ω 0,0178m 1mmm . Ω 0,01781= 22alumuniummm . Ωm 36mmm . Ω 0,02781= 22perakmm . Ωm 62,5mmm . Ω 0,0161= d. Tahanan tergantung pada suhu Percobaan : Sebuah lampu pijar dihubungkan ke sumber tegangan berturut-turut melalui bermacam-macam bahan penghantar (tembaga, arang, konstantan). Setiap penghantar dipanasi dan cahaya lampu diperbandingkan sebelum dan setelah pemanasan. Secara umum diketahui : Tahanan semua bahan sedikit banyak tergantung pada suhu. a) Penghantar tembaga Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 44 Nyalakurangterang !Tembaga Tembaga II Gambar 1.31 Ketergantungan suatu penghantar tembaga terhadap suhu. b) Penghantar arang (isi pensil) Nyalalebihterang !Arang ArangII Gambar 1.32 Ketergantungan suatu penghantar arang terhadap suhu. c) Konstantan Nyalasamaterang !Konstantan Konstantan II Gambar 1.33 Ketergantungan suatu penghantar konstantan terhadap suhu. Percobaan memperlihatkan secara rinci : 1. Kawat logam yang terbuat dari tembaga dan alumunium pada pemanasan tahanannya bertambah. 2. Yang terbuat dari arang, pada pemanasan nilai tahanannya Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 45 berkurang. 3. Tahanan kawat konstantan hampir tetap konstan. Bahan yang dalam kondisi dingin menghantarkan arus dengan lebih baik dari pada dalam kondisi panas, disebut penghantar dingin. Termasuk kelompok ini yaitu praktis semua logam murni dan beberapa bahan semi penghantar. Bahan yang dalam kondisi panas menghantarkan arus dengan lebih baik dari pada dalam kondisi dingin, disebut penghantar panas. Termasuk disini yaitu arang, sebagian besar bahan semi penghantar dan oksida logam tertentu. Sebagian logam pada pendinginan mendekati titik nol absolut (-273,2 OC) tahanannya menghilang dengan sangat tiba-tiba yaitu praktis pada nilai nol. Maka bahan seperti ini menghantarkan arus dengan “sangat baik”. Oleh karena itu disebut penghantar super (super conductor). Termasuk dalam kelompok ini yaitu alumunium, tin (timah), timbel (timah hitam), air raksa, niob (columbium). Perlu diperhatikan, bahwa untuk perbedaan temperatur menggunakan satuan Kelvin (K) dan tidak lagi derajat Celsius (OC). Ini tidak menimbulkan kesulitan, karena perbedaan temperatur 1OC sama dengan perbedaan temperatur 1 K. Sejalan dengan hal tersebut satuan OC untuk menyatakan temperatur dapat terus digunakan. Contoh : 1. Temperatur penghantar tembaga berubah sekitar 20 K (bukan 20 OC). 2. Temperatur lilitan motor sebesar 20 OC. Untuk ini dapat juga dikatakan : 293 K, disini 0 OC senilai dengan 273 K atau 0 K sesuai dengan -273 OC. Reaksi penghantar dingin dapat diterangkan, bahwa pada asutan panas yang lebih kuat atas atom-atom didalam kisi-kisi kristal, lebih besar Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 46 pula tumbukan elektron-elektron yang bergerak dengan atom-atom (ion-ion atom) sehingga memberikan tahanan yang lebih besar. (gambar 1.33) --------+++++++++-------- Gambar 1.34 Tahanan pada penghantar logam yang dipanaskan Reaksi penghantar panas berdasarkan, bahwasanya pada pemanasan elektron-elektron ekstra (tambahan) menjadi bebas dan tergabung pada gerakan yang terarah. Hal ini berarti pengurangan tahanan. Pada konstantan melalui pemanasan seperti pada penghantar dingin terjadi suatu pengereman pembawa muatan, tetapi seperti juga pada penghantar panas, elektron-elektron ekstra menjadi bebas. Kedua reaksi tersebut cukup saling menetralisir. Perubahan tahanan melalui pemanasan untuk masing-masing bahan berbeda. Karakteristik bermacam-macam bahan ditetapkan melalui koefisien temperatur. Simbol : (alpha) Satuan : K1 Koefisien temperatur menunjukkan perubahan tahanan untuk tahanan sebesar 1 pada pemanasan 1 K. Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 47 Pada perhitungan sering digunakan koefisien temperatur dalam K%. Bahan yang pada pemanasan nilai tahanannya berkurang, mempunyai koefisien temperatur negatip. Beberapa contoh koefisien temperatur (berlaku untuk perubahan temperatur mulai dari suhu 20 OC) sbb : Tembaga = 0,0039 K1 = 0,39 K% Alumunium = 0,0037 K1 = 0,37 K% Wolfram = 0,0041 K1 = 0,41 K% Nikelin = 0,00023 K1 = 0,023 K% Mangan = 0,00001 K1 = 0,001 K% Konstantan = 0,00003 K1 = 0,003 K% Karbon murni = 0,00045 K1 = 0,045 K% Pada logam murni (tembaga, alumunium, wolfram) besarnya koefisien temperatur kira-kira 0,4 K%, artinya setiap K kenaikan temperatur tahanannya bertambah 0,4 % Menunjuk pada lampu pijar, yang didalamnya menggunakan kawat wolfram, dalam operasionalnya merupakan suatu tahanan panas, yang bisa mencapai 15 kali lebih besar dari pada tahanan dingin (pada kondisi dingin). Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 48 Pada logam campuran tertentu (nikelin, manganin, konstantan) koefisien temperaturnya sangat kecil. Bahan ini sangat cocok untuk tahanan alat ukur. Perubahan tahanan R (baca: delta R) suatu penghantar untuk : tahanan 1 dan perubahan temperatur 1K besarnya R = Ohm tahanan 1 dan perubahan temperatur 2K besarnya R =2 . Ohm tahanan 1 dan perubahan temperatur K besarnya R = Ohm tahanan R dan perubahan temperatur K besarnya R = . . R Ohm (baca: delta) adalah suatu huruf Yunani dan digunakan disini sebagai simbol formula untuk perbedaan. (baca: theta) adalah juga suatu huruf Yunani dan digunakan disini sebagai simbol formula untuk temperatur. Gambar 1.35 Perubahan tahanan Dengan demikian berlaku : Perubahan tahanan R = . . Rd R perubahan tahanan dalam Rd tahanan dingin pd. 20 oC dlm. koefisien temperatur dalam 1/K kenaikan temperatur dalam K Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi 49 Tahanan panas yang baru Rp terdiri atas tahanan dingin Rd dan perubahan tahanan R. Tahanan panas Rp = Rd + R Rp tahanan panas dalam Rp = Rd + . . Rd Melalui penjabaran formula diperoleh : Kenaikan temperatur ddpR . αR RΔ Persamaan tersebut diatas berlaku untuk kenaikan temperatur hingga kira-kira 200 oC. Pada kenaikan temperatur yang melebihi 200 oC, harus diperhatikan faktor-faktor lainnya. Pemakaian perubahan tahanan ditemukan pada penyelidikan pemanasan lilitan termasuk juga untuk tujuan pengukuran dan pengaturan. Contoh: 1. Lilitan tembaga suatu mesin pada suhu 20 oC terukur tahan-annya serbesar 30 . Selama beroperasi temperatur tahan-annya naik menjadi 80 oC. Berapa sekarang besarnya tahanan kumparan ? Diketahui: Rd = 30 ; 1 = 20 oC; 2 = 80 oC; = 0,0039 1/K Hitunglah: Rp Jawaban: Rp = Rd + . . Rd Next >