Material konduktor memiliki elektron bebas yang bergerak secara acak akibat eksitasi termal. Medan listrik mempengaruhi kecepatan elektron. Resistivitas dan konduktivitas dipengaruhi oleh temperatur dan ketidakmurnian material. Efek Hall terjadi ketika medan magnet mempengaruhi arah gerak elektron dalam konduktor.

1. Material Konduktor
PRIMAS EMERALDI

2. INTERAKSI ELEKTRON DAN KONDUKTIVITAS
• Material konduktor mempunyai elektron
bebas dalam jumlah yang besar  ikatan
logam

3. Interaksi Elektron
• Pada kondisi tak ada medan luar, elektron bebas bergerak
diantara kisi-kisi atom dengan arah random akibat eksitasi
termal dengan kecepatan yang berbeda-beda
• Pergerakan elektron dipengaruhi oleh susunan atom -atom di
dalam material.
• Makin rapat susunan atom dan makin hebat getaran atom
maka elektron semakin tidak bebas untuk bergerak.

4. Medan Listrik (E)
• Gaya (F) yang dirasakan oleh muatan listrik (q)
menghasilkan garis medan listrik (E)
Gaya Listrik oleh muatan q dan Q dengan jarak r
• Tegangan (V) dengan jarak r menghasilkan medan
listrik (E)

5. Contoh Soal 1
Berapa medan listrik pada permukaan tanah
yang berada di bawah penghantar saluran udara
20 kV dengan ketinggian 9 m?

6. Hukum Ohm
Dimana:
V = tegangan (Volt)
I = arus yang mengalir pada konduktor (Ampere)
R = resistansi (Ohm)
non-ohmic
materials

7. Contoh Soal 2
Tegangan sebesar 10 Volt diberikan pada
konduktor dengan resistansi 5 ohm, tentukan
arus yang mengalir pada konduktor?

8. Contoh Soal 3
Sejumlah 3.8 x 1021 elektron melewati suatu titik
pada penghantar selama 4 menit. Berapakah
arus rata-rata?

9. Pengaruh medan Listrik

10. Interaksi Elektron
Gambar. Kecepatan pergerakan elektron di bawah medan listrik
Kecepatan rata-rata elektron (VD):

11. Konduktivitas

12. Konduktivitas
• Tingginya konduktivitas dapat diperoleh dari
tingginya kerapatan muatan atau tingginya mobilitas.
• Untuk logam, mobilitas elektron relatif rendah,
sehingga konduktivitas yang tinggi dari logam adalah
sebagai akibat tingginya kerapatan elektron bebas.

14. Contoh Soal 4
Suatu penghantar tembaga mempunyai konduktivitas =
5 x 107 S/m dan mobilitas elektron = 0,0032 m2v-1s-1
dengan luas penampang 1 cm2 diberi medan listrik
sebesar 1 V/m. Tentukan:
a. Rapat Arus (J)
b. Arus (I)
c. Kecepatan elektron (VD)
d. Kerapatan Elektron (Ne)

15. Resistivitas (ρ)
• Resistansi (R)
ρ = resistivitas (ohm.m)
L = panjang penghantar (m)
A = luas penampang (m2)

16. Contoh Soal 5
Jika kita ingin menggunakan suatu kabel tembaga
untuk menghubungkan suatu perangkat stereo ke
beberapa speaker masing-masing sepanjang 20 m,
(a) berapa diameter masing-masing kabel yang harus
digunakan untuk mendapatkan resistansi kabel 0.1
ohm per kabel? dimana resistivitas tembaga = 1.6 x
10-8 Ω.m
(b) Jika arus yang melewati masing-masing kabel
adalah 4 A, berapa jatuh tegangan masing-masing
kabel?

18. Pengaruh Temperatur Terhadap
Resistivitas (Logam Murni)
• Vibrasi termal elektron τ = waktu hamburan elektron = waktu
rata-rata untuk sekali proses
hamburan elektron
u = kecepatan elektron
l = jarak tempuh elektron
S = πa2 = luas penampang hamburan
elektron
Ns = konsentrasi pusat hamburan

19. cont’
A = konstanta pengaruh temperatur terhadap resistivitas

20. Ketidakmurnian (impurity) Logam
• Resistansi akibat ketidakmurnian logam
ρτ = resistivitas akibat hamburan elektron oleh vibrasi termal
ρI = resistivitas akibat hamburan elektron ketidakmurnian
• Resistivitas residual  tidak tergantung temperatur
ρτ = resistivitas akibat hamburan elektron oleh ketidakmurnian, dislokasi
atom,

21. Temperature Coefficient of Resistivity (TCR)
α0 = koefisien temperatur
ρ0 = resistivitas pada temperatur referensi (T0)
T0 = temperatur referensi (0oC atau 20oC)
δρ = ρ - ρ0 = perubahan resistivitas akibat perubahan kecil
temperatur δT = T - T0

22. Resistivitas Pada Temperatur Tertentu
• Resistivitas (ρ) pada temperatur tertentu (T)
T0 = temperatur referensi
ρ0 = resistivitas pada T0
α = koefisien temperatur resistivitas

23. Pengaruh Temperatur
• Kenaikan temperatur mempengaruhi susunan atom
 menurunkan mobilitas elektron  meningkatkan
resistivitas (menurunkan konduktivitas)

25. Contoh Soal 6
Suatu kabel daya dengan penghantar tembaga
sepanjang 1 km dengan luas penampang 240 mm2 saat
mensuplai beban mempunyai temperatur 150 oC,
Tentukan resistansi penghantar?
dimana pada temperatur 20 oC tembaga mempunyai
resistivitas 1.7 x 10-8 Ω.m dengan koefisien resistivitas
0.0039 per oC.

26. Contoh Soal 7
Sebuah thermometer resistansi berbahan karbon
berbentuk silinder dengan diameter 4 mm dan panjang
1 cm menempel pada sampel. Thermometer
menunjukan nilai resistansi 0.030 Ω. Berapakah
temperatur sampel?
dimana resistivitas karbon adalah 3.519 x 10-5 Ω.m dan
koefisien temperatur α= 0.0005 oC-1 pada temperatur
20 oC.

27. Efek Hall
Pengaruh medan magnet (B) terhadap arus (elektron)
• Medan Hall (EH)
• RH = Konstanta Hall

28. cont’
Penggunaan Efek Hall:
• Pengukuran mobilitas pembawa muatan
• pengukuran kerapatan muatan
• pengukuran medan magnet