Hambatan Listrik

Hambatan listrik merupakan besaran yang menghalangi arus yang mengalir dalam suatu penghantar listrik. Dalam fisika hambatan listrik ini pertama kali diamati oleh George Simon Ohm. Pada 1927, seorang fisikawan Jerman bernama George Simon Ohm melakukan penelitian untuk mencari hubungan antara beda potensial dan kuat arus listrik. Berdasarkan hasil penelitiannya, Ohm membuat suatu grafik beda potensial terhadap arus listrik.

Hukum Ohm Tentang Hambatan Listrik

Ternyata, grafik tersebut membentuk suatu garis lurus yang condong ke kanan dan melalui titik pusat koordinat (0, 0). Dari grafik ini, Ohm menemukan bahwa kemiringan grafik sama dengan besar hambatan rheostat yang digunakannya dalam penelitian tersebut. Berdasarkan penelitian ini, Ohm membuat kesimpulan yang hingga kini dikenal dengan sebutan Hukum Ohm, yang berbunyi:

“Pada suhu tetap, tegangan listrik V pada suatu penghantar sebanding dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut”

Kesimpulan ini dapat dirumuskan dengan persamaan :

dengan:

V = beda potensial (volt, V)
I = kuat arus listrik (ampere, A)
R = hambatan (Ohm, Ω)

1. Pengaruh Hambatan Listrik Terhadap Jenis Bahan

Hambatan yang dimiliki oleh suatu bahan penghantar ternyata dapat mempengaruhi kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut. Hambatan yang besar pada suatu bahan menyebabkan bahan tersebut sukar mengalirkan arus listrik, sedangkan bahan yang hambatannya kecil akan lebih mudah mengalirkan arus listrik. Berdasarkan kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik, bahan dibedakan menjadi konduktor, isolator, semi konduktor, dan super konduktor.

a. Konduktor

Bahan konduktor adalah bahan yang mudah  mengalirkan arus karena elektron-elektron di setiap atomnya tidak terikat kuat oleh inti atom sehingga mudah bergerak atau berpindah. Dengan kata lain, bahan konduktor adalah bahan yang memiliki hambatan kecil. Bahan yang termasuk konduktor di antaranya adalah besi, baja, dan tembaga.

b. Isolator

Bahan isolator memiliki sifat yang berlawanan dengan bahan konduktor. Bahan yang termasuk isolator sangat sulit, bahkan tidak bisa mengalirkan arus listrik. Pada bahan isolator, elektron-elektron di setiap atom pada bahan isolator terikat kuat oleh inti atom sehingga sangat sukar untuk bergerak dan berpindah. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa bahan isolator memiliki hambatan yang sangat besar. Namun, pada kondisi tertentu bahan isolator dapat berubah menjadi bahan konduktor. Kondisi tersebut adalah ketika bahan isolator mendapat tegangan yang sangat tinggi. Tegangan tinggi ini akan melepaskan elektron dari ikatan dengan inti atom sehingga elektron pada bahan isolator tersebut akan menjadi mudah bergerak dan berpindah. Bahan yang tergolong isolator adalah kayu dan plastik.

c. Semi Konduktor

Bahan semi konduktor adalah bahan-bahan yang kadang bersifat isolator dan kadang bersifat konduktor. Yang termasuk bahan ini adalah karbon, silikon, dan germanium.

d. Super Konduktor

Bahan super konduktor adalah bahan yang sangat kuat mengalirkan arus. Ilmuwan yang pertama kali menemukan bahan ini adalah tokoh yang berasal dari Belkita yang bernama Kamerlingh Onnes pada 1991. Bahan yang beliau temukan adalah raksa dan timah.

2. Hambatan Listrik Kawat Logam

Pada suatu kawat logam, hambatan listrik yang dimilikinya ternyata dipengaruhi oleh panjang bahan (kawat), luas penampang, dan hambatan jenis bahan kawat tersebut. Hambatan jenis suatu bahan (kawat) atau resistivitas adalah suatu besaran fisika dari suatu bahan yang tergantung pada temperatur dan jenis bahan tersebut. Bahan konduktor memiliki hambatan jenis yang kecil, sebaliknya bahan isolator memiliki hambatan jenis yang besar. Hambatan jenis beberapa bahan dapat kita lihat pada tabel berikut ini.

Hambatan Jenis Bahan

Berdasarkan banyak percobaan, para ahli menyimpulkan bahwa makin panjang dan makin besar hambatan jenis kawat, maka hambatan kawat pun akan makin besar. Tetapi, hambatan kawat logam tersebut akan berkurang jika luas penampang kawat logam tersebut makin besar. Hubungan ini dipenuhi oleh persamaan :

dengan:

R = hambatan kawat logam (ohm)
ρ = hambatan jenis kawat (ohm m)
λ = panjang kawat (m)
A = luas penampang kawat (m2)

Dari rumus diatas dapat disimpulkan bahwa hambatan pada suatu penghantar sebanding dengan hasil kali hambatan jensi kawat dengan panjang penghantar dan hambatan listrik berbanding terbalik den luas penampang penghantar.