Penghantar listrik

Penghantar listrik () adalah suatu material yang mudah menghantarkan arus listrik. Sifat hantarannya adalah memindahkan elektron-elektron dari satu titik kelistrikan ke titik kelistrikan lainnya secara mudah. Kegunaan utama dari penghantar listrik adalah mengalirkan arus listrik. Penghantar listrik memiliki inti atom dengan elektron yang terikat secara lemah dan dapat bergerak secara bebas. Proses penghantaran listrik terjadi ketika material yang bermuatan positif dihubungkan dengan penghantar listrik. Interaksi yang timbul ialah perpindahan elektron dari penghantar listrik ke material yang bermuatan positif. Pengaliran arus listrik secara mudah melalui penghantar listrik disebabkan kandungan muatan listrik mudah bergerak saat timbul medan listrik meski dalam jumlah yang sangat kecil. Medan listrik pada penghantar bernilai nol selama tidak teraliri listrik.

Sifat atomik

Lebar celah pita 
Penghantar listrik memiliki celah pita valensi yang sangat kecil dan tipis sehingga elektron valensi pada atom dapat berpindah dengan mudah ke atom yang lain dengan menggunakan energi yang sangat sedikit. Elektron yang bergerak secara bebas dari satu orbital atom ke orbital atom yang lainnya secara terus-menerus menyebabkan hantaran listrik. Orbital yang ditinggal oleh elektron disebut sebagai lubang. Orbital atom lain berikutnya akan mengalami lubang yang sama dengan orbital pertama karena mengalami pengurangan jumlah elektron. Proses ini berlangsung secara terus-menerus sehingga timbul aliran listrik.

Jumlah elektron valensi 
Daya hantar listrik dari suatu penghantar listrik ditentukan oleh jumlah elektron valensi yang ada pada tiap orbital atom penyusun bahan listrik. Penghantar listrik dengan daya hantar listrik yang baik memiliki 1 sampai 3 elektron valensi. Di dalam orbital atom, gaya tarik yang lemah selalu terjadi antara elektron valensi dengan proton. Elektron valensi dapat bergerak secara bebas meskipun gaya gerak listrik terjadi dalam harga yang sangat kecil.

Semakin banyak elektron bebas di dalam suatu penghantar listrik, maka nilai hambatan listrik akan semakin kecil dan konduktivitas listrik akan semakin baik. Sebaliknya, semakin sedikit elektron bebas di dalam suatu penghantar, maka nilai hambatan listrik akan semakin besar dan konduktivitas listrik akan semakin buruk. Jenis penghantar listrik dengan tingkat konduktivitas listrik yang baik dan nilai hambatan listrik yang rendah ialah tembaga, aluminium, emas, dan perak.

Sifat elektris

Kondisi medan listrik 
Dalam keadaan seimbang, penghantar listrik selalu menghasilkan medan listrik dalam posisi serenjang dengan permukaan penghantar listrik. Pada kondisi tidak seimbang, medan listrik pada penghantar listrik akan memiliki komponen yang menyinggung permukaan yang serenjang. Arus listrik pada permukaan dihasilkan oleh komponen medan yang menyinggung permukaan akibat adanya gaya pada muatan. Perhitungan jumlah medan listrik yang dihasilkan di bagian permukaan penghantar listrik dilakukan dengan menerapkan hukum Gauss. Muatan listrik pada penghantar listrik akan bergerak jika diberikan sebuah medan listrik di sekelilingnya, pada sebuah penghantar listrik. Besarnya nilai medan listrik pada semua daerah titik di dalam penghantar listrik sama dengan nol.

Gaya muatan listrik 
Dalam keadaan seimbang, muatan listrik pada penghantar listrik selalu terletak di bagian permukaan. Gaya tolak-menolak akan terjadi jika penghantar listrik diberi muatan listrik.  Adanya gaya tolak ini merupakan akibat dari sifat muatan listrik di dalam penghantar listrik yang selalu bergerakan bebas secara mudah. Muatan-muatan listrik akan terus saling tolak-menolak hingga mencapai kondisi yang tidak bisa bergerak sama sekali.

Pengaliran arus listrik 
Jumlah pengaliran arus listrik berbanding lurus dengan luas penampang penghantar listrik. Semakin besar ukuran luas penampang, maka daya hantar semakin besar. Sebaliknya, semakin kecil ukuran luas penampang maka daya hantar semakin kecil. Perbedaan jumlah pengaliran arus disebabkan penghantar listrik memiliki hambatan jenis yang sebanding dengan luas penampang.

Hambatan listrik 
Hambatan listrik pada sebagian besar penghantar listrik akan meningkat seiring meningkatnya suhu. Peningkatan suhu menyebabkan pergerakan elektron menjadi lebih cepat, tetapi arah pergerakannya acak dan tidak beraturan sehingga meningkatkan nilai hambatan listrik. Pada penghantar listrik yang memiliki bahan dan ukuran luas penampang yang sama, besarnya nilai hambatan listrik ditentukan oleh ukuran panjang penghantar. Hambatan listrik ini umumnya menggunakan satuan Ohm per meter.

Daya hantar listrik 
Penghantar listrik yang berbentuk cairan maupun benda padat memiliki daya hantar listrik. Pengukuran daya hantar listrik dari suatu penghantar listrik dilakukan dengan kuantisasi. Nilai dari daya hantar listrik mempengaruhi reaksi kimia, jumlah elektron valensi, dan tingkat pengumpulan ion-ion pada penghantar listrik dalam larutan. Daya hantar listrik yang tinggi dimiliki oleh senyawa organik, sedangkan daya hantar listrik yang lemah dimiliki oleh senyawa anorganik.

Sifat magnetis

Medan magnet 
Penghantar listrik yang dialiri oleh arus listrik selalu menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Hubungan antara keberadaan medan magnet di sekeliling penghantar mulai diketahui pada akhir abad ke-18 dan awal abad ke-19 Masehi.

Kegunaan praktis

Penangkal petir 
Penangkal petir digunakan untuk mengalihkan arah sambaran petir menuju ke bagian luar dari bangunan sehingga tidak merusak peralatan listrik di dalam bangunan. Penangkal petir terdiri dari dua batang penghantar dengan salah satu ujung batang berbentuk runcing. Bahan penyusun dari penangkal petir merupakan penghantar listrik. Penangkal petir merupakan penghantar listrik yang panjang dan memiliki dua bagian yang terletak di ujung dan dipasang pada letak yang berjauhan. Bagian pertama dipasang secara vertikal di atas atap bangunan dan ujung kedua ditanam di dalam tanah. Muatan listrik yang terkumpul di ujung penangkal petir dialirkan melalu kabel yang terhubung antara batang penghantar di atap bangunan dan batang penghantar di dalam tanah. Pengaliran petir ke tanah membuat udara di sekitar bangunan selalu bermuatan netral. Keberadaan penangkal petir membuat lingkungan di sekitar bangunan jarang terkena sambaran petir.

Kapasitor elektrostatik 
Dalam bidang elektrostatika, penghantar listrik digunakan sebagai kapasitor yang menyimpan muatan listrik. Penyimpanan muatan listrik dilakukan dengan memberikan sebuah potensial listrik seperti baterai.

Referensi

Daftar pustaka

Bibliografi

Buku bersejarah 
 William Henry Preece. On Electrical Conductors. 1883.
 Oliver Heaviside. Electrical Papers. Macmillan, 1894.

Buku referensi 
 Annual Book of ASTM Standards: Electrical Conductors. American Society for Testing and Materials. (every year)
 IET Wiring Regulations. Institution for Engineering and Technology. wiringregulations.net

Pranala luar 
 BBC: Key Stage 2 Bitesize: Electrical Conductors 
 GSU: Hyperphysics: Conductors and Insulators

Teknik elektro
Listrik