Koefisien Temperatur Hambatan (Rumus dan Contoh)
Apa itu Koefisien Temperatur Hambatan?
Koefisien temperatur hambatan mengukur perubahan hambatan listrik dari suatu zat per derajat perubahan suhu.
Mari kita ambil konduktor yang memiliki hambatan R0 pada 0oC dan Rt pada toC, masing-masing.
Dari persamaan variasi hambatan dengan suhu, kita mendapatkan
αo ini disebut koefisien temperatur hambatan zat tersebut pada 0oC.
Dari persamaan di atas, jelas bahwa perubahan hambatan listrik dari suatu zat karena suhu tergantung pada tiga faktor –
nilai hambatan pada suhu awal,
kenaikan suhu, dan
koefisien temperatur hambatan αo.
αo berbeda untuk bahan yang berbeda, sehingga suhu yang berbeda juga berbeda untuk bahan yang berbeda.
Jadi koefisien temperatur hambatan pada 0oC dari suatu zat adalah kebalikan dari suhu nol hambatan yang diperkirakan dari zat tersebut.
Sampai sekarang, kita telah membahas bahan-bahan yang hambatannya meningkat dengan kenaikan suhu. Namun, masih banyak bahan yang hambatan listriknya menurun dengan penurunan suhu.
Sebenarnya, dalam logam, jika suhu meningkat, gerakan acak elektron bebas dan getaran antaratomi di dalam logam meningkat, yang menghasilkan lebih banyak tabrakan.
Tabrakan yang lebih banyak menghambat aliran elektron yang mulus melalui logam; oleh karena itu, hambatan logam meningkat dengan kenaikan suhu. Jadi, kita menganggap koefisien temperatur hambatan sebagai positif untuk logam.
Namun, dalam semikonduktor atau bahan non-logam lainnya, jumlah elektron bebas meningkat dengan kenaikan suhu.
Karena pada suhu yang lebih tinggi, akibat energi panas yang cukup disuplai ke kristal, sejumlah besar ikatan kovalen putus, dan oleh karena itu lebih banyak elektron bebas dibuat.
Itu berarti jika suhu meningkat, sejumlah besar elektron pindah ke band konduksi dari band valensi dengan menyeberangi celah energi yang dilarang.
Karena jumlah elektron bebas meningkat, hambatan bahan non-logam semacam itu menurun dengan kenaikan suhu. Oleh karena itu, koefisien temperatur hambatan negatif untuk bahan non-logam dan semikonduktor.
Jika tidak ada perubahan hambatan yang signifikan dengan suhu, kita dapat menganggap nilai koefisien ini sebagai nol. Paduan constantan dan manganin memiliki koefisien temperatur hambatan hampir nol.
Nilai koefisien ini tidak tetap; tergantung pada suhu awal yang digunakan sebagai dasar peningkatan hambatan.
Ketika peningkatan didasarkan pada suhu awal 0oC, nilai koefisien ini adalah αo – yang tidak lain adalah kebalikan dari suhu nol hambatan yang diperkirakan dari zat tersebut.
Tetapi pada suhu lain, koefisien temperatur hambatan listrik tidak sama dengan αo. Sebenarnya, untuk bahan apa pun, nilai koefisien ini maksimum pada suhu 0oC.
Misalkan nilai koefisien ini dari bahan apa pun pada suhu toC adalah αt, maka nilainya dapat ditentukan oleh persamaan berikut,
Nilai koefisien ini pada suhu t2oC dalam hal yang sama pada t1oC diberikan sebagai,
Tinjau Konsep Koefisien Temperatur Hambatan
Hambatan listrik konduktor seperti perak, tembaga, emas, aluminium, dll., bergantung pada proses tabrakan elektron dalam material.
Seiring suhu meningkat, proses tabrakan elektron ini menjadi lebih cepat, yang menghasilkan hambatan yang meningkat dengan kenaikan suhu konduktor. Hambatan konduktor umumnya meningkat dengan kenaikan suhu.
Jika konduktor memiliki hambatan R1 pada t1oC dan suhu meningkat, hambatannya menjadi R2 pada t2
