Hambatan listrik kabel
Konsep hambatan listrik dan konduktivitas
Benda apa pun yang dilalui arus listrik memiliki hambatan tertentu terhadapnya. Sifat bahan penghantar untuk mencegah arus listrik melewatinya disebut hambatan listrik.
Teori elektronik menjelaskan sifat hambatan listrik konduktor logam dengan cara ini. Elektron bebas, ketika bergerak di sepanjang kabel, menghadapi atom dan elektron lain dalam perjalanannya berkali-kali dan, berinteraksi dengannya, pasti kehilangan sebagian energinya. Elektron mengalami hambatan terhadap gerakannya. Konduktor logam yang berbeda dengan struktur atom yang berbeda memiliki ketahanan yang berbeda terhadap arus listrik.
Persis sama menjelaskan resistensi konduktor cair dan gas terhadap aliran arus listrik. Namun, kita tidak boleh lupa bahwa dalam zat ini, bukan elektron, tetapi partikel molekul bermuatan menghadapi hambatan selama pergerakannya.
Perlawanan dilambangkan dengan huruf Latin R atau r.
Ohm diambil sebagai satuan hambatan listrik.
Ohm adalah tahanan kolom air raksa setinggi 106,3 cm dengan penampang 1 mm2 pada suhu 0°C.
Jika misalnya hambatan listrik kawat adalah 4 ohm, maka ditulis seperti ini: R = 4 ohm atau r = 4 th.
Untuk mengukur resistansi bernilai besar, unit yang disebut megohm diadopsi.
Satu megohm sama dengan satu juta ohm.
Semakin besar resistansi kawat, semakin buruk arus listrik yang dihantarkannya, dan sebaliknya, semakin rendah resistansi kawat, semakin mudah arus listrik melewati kawat ini.
Oleh karena itu, untuk karakteristik konduktor (dari sudut pandang arus listrik yang melewatinya), seseorang dapat memperhitungkan tidak hanya resistansinya, tetapi juga nilai kebalikan dari resistansi dan disebut konduktivitas.
Konduktivitas listrik disebut kemampuan suatu material untuk melewatkan arus listrik melalui dirinya sendiri.
Karena konduktansi adalah kebalikan dari resistansi, dinyatakan sebagai 1 /R, konduktansi dilambangkan dengan huruf Latin g.
Pengaruh bahan konduktor, dimensinya dan suhu sekitar terhadap nilai hambatan listrik
Resistansi kabel yang berbeda tergantung pada bahan pembuatnya. Untuk mencirikan hambatan listrik dari berbagai bahan, konsep yang disebut Perlawanan.
Resistansi disebut resistansi kawat dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 mm2. Resistensi dilambangkan dengan huruf Yunani r. Setiap bahan dari mana konduktor dibuat memiliki resistansi spesifiknya sendiri.
Misalnya, resistansi tembaga adalah 0,017, yaitu kawat tembaga dengan panjang 1 m dan penampang 1 mm2 memiliki resistansi 0,017 ohm. Resistansi aluminium 0,03, resistansi besi 0,12, resistansi konstanta 0,48, dan resistansi nichrome 1-1,1.
Baca selengkapnya di sini: Apa itu hambatan listrik?
Hambatan kawat berbanding lurus dengan panjangnya, yaitu semakin panjang kawat, semakin besar hambatan listriknya.
Resistansi kawat berbanding terbalik dengan luas penampangnya, yaitu semakin tebal kawat, semakin rendah resistansinya, dan sebaliknya, semakin tipis kawat, semakin tinggi resistansinya.
Untuk lebih memahami hubungan ini, bayangkan dua pasang kapal yang berkomunikasi, sepasang kapal memiliki tabung penghubung tipis dan yang lainnya memiliki tabung penghubung yang tebal. Jelas bahwa ketika salah satu bejana (masing-masing pasangan) diisi dengan air, pemindahannya ke bejana lain melalui pipa tebal akan berlangsung jauh lebih cepat daripada melalui yang tipis, yaitu. pipa yang tebal akan kurang tahan terhadap aliran air. Demikian pula, arus listrik lebih mudah melewati kawat tebal daripada melalui yang tipis, yaitu, yang pertama memiliki resistansi yang lebih kecil daripada yang kedua.
Resistansi listrik konduktor sama dengan resistansi spesifik bahan dari mana konduktor ini dibuat, dikalikan dengan panjang konduktor dan dibagi dengan luas penampang konduktor konduktor:
R = pl/S,
dimana — R — resistansi kawat, ohm, l — panjang kawat dalam m, C — luas penampang kawat, mm2.
Luas penampang kawat bundar dihitung dengan rumus:
S = Pixd2 / 4
di mana Pi adalah nilai konstanta sama dengan 3,14; d - diameter kawat.
Dan beginilah cara menentukan panjang kawat:
l = S R / p,
Rumus ini memungkinkan untuk menentukan panjang kawat, penampang dan hambatannya, jika besaran lain yang termasuk dalam rumus diketahui.
Jika perlu untuk menentukan luas penampang kawat, maka rumusnya mengarah ke bentuk berikut:
S = p l / R
Mengubah rumus yang sama dan menyelesaikan persamaan dalam hal p, kami menemukan resistansi kawat:
R = R S / l
Rumus terakhir harus digunakan dalam kasus di mana resistansi dan dimensi konduktor diketahui, tetapi bahannya tidak diketahui, dan terlebih lagi sulit ditentukan dari penampilannya. Untuk melakukan ini, perlu ditentukan resistansi kawat dan, dengan menggunakan tabel, temukan bahan dengan resistansi seperti itu.
Faktor lain yang mempengaruhi resistansi kabel adalah suhu.
Telah ditetapkan bahwa dengan kenaikan suhu, resistansi kabel logam meningkat, dan dengan penurunan, resistansi berkurang. Peningkatan atau penurunan resistansi untuk konduktor logam murni ini hampir sama dan rata-rata 0,4% per 1 °C... Resistansi konduktor cair dan batubara menurun dengan meningkatnya suhu.
Teori elektronik struktur materi memberikan penjelasan berikut untuk peningkatan resistansi konduktor logam dengan kenaikan suhu.Saat dipanaskan, konduktor menerima energi panas, yang pasti ditransmisikan ke semua atom zat, akibatnya intensitas gerakannya meningkat. Peningkatan pergerakan atom menciptakan resistansi yang lebih besar terhadap pergerakan elektron bebas yang diarahkan, itulah sebabnya resistansi konduktor meningkat. Saat suhu menurun, kondisi yang lebih baik tercipta untuk pergerakan arah elektron dan resistansi konduktor menurun. Ini menjelaskan fenomena yang menarik - superkonduktivitas logam.
SuperkonduktivitasPengurangan resistansi logam ke nol terjadi pada suhu negatif yang sangat besar -273° ° Yang disebut nol mutlak. Pada suhu nol mutlak, atom logam tampak membeku di tempat, sama sekali tidak terganggu oleh pergerakan elektron.