Elektron adalah bagian terkecil dari suatu atom. Sifatnya ringan dan selalu mengorbit pada inti (proton). Lihat gambar berikut ini :
Elektron dan Proton
Atom yang sederhana adalah atom hydrogen. Atom ini mempunyai satu elektron yang mengorbit pada satu inti (proton). Atom yang elektronnya lebih banyak adalah atom uranium. Atom ini mempunyai 92 elektron dan 92 proton. Setiap atom mempunyai struktur sendiri–sendiri. Tetapi pada umumnya setiap atom mempunyai jumlah proton dan elektron yang sama (sebanding). Atom–atom tersebut menyebar dalam lintasan yang terdapat pada atom tersebut. Menurut Paulli, banyaknya elektron maksimum yang dapat menempati tiap kulit dirumuskan dengan :
2 n2 (n = nomor lintasan kulit atom)
Simbol kulit dalam banyaknya elektron maksimum dalam setiap kulit adalah :
K = (n – 1) = 2 x (1)2 = 2 elektron
L = (n – 2) = 2 x (2)2 = 8 elektron
M = (n – 3) = 2 x (3)2 = 18 elektron
N = (n – 4) = 2 x (4)2 = 32 elektron
O = (n – 5) = 2 x (5)2 = 50 elektron
P = (n – 6) = 2 x (6)2 = 72 elektron
Contoh :
Aluminium ( Al ) dengan nomor atom ( NA ) = 13
Silikon (Si) dengan nomor atom (NA) = 14.
Elektron yang terdapat pada kulit terluar disebut Valensi.
Contoh di bawah ini menunjukkan macam-macam bahan berdasarkan nomor atom dan sifat kemudahan menghantar arus listrik (konduktivitas).
Berdasarkan jumlah valensi atau jumlah electron pada kulit atom terluar suatu bahan dapat dikategorikan sebagai konduktor, semi konduktor dan isolator.
- Konduktor
Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik. Konduktor juga merupakan Bahan yang atom–atomnya mempunyai jumlah elektron lebih kecil dari 4 pada lintasan (kulit) terluar.
- Semi konduktor
Semi konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik (konduktor) tapi juga dapat menjadi bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik (isolator).
- Isolator
Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Isolator merupakan bahan yang atom–atomnya mempunyai lebih dari 4 elektron pada lintasan (kulit) terluar.
Hambatan (R)
Kawat tembaga pada umumnya digunakan untuk menghantarkan arus listrik karena kawat tembaga memiliki hambatan yang kecil terhadap aliran listriknya.
Ketika elektron bebas berjalan melalui sebuah logam, elektron-elektron itu melalui molekul yang akan memperlambat kecepatan jalannya. Perlambatan kecepatan itu merupakan hambatan yang umumnya disebut dengan elektric resistance atau hambatan listrik.
Satuan hambatan listrik adalah ohm dan simbolnya adalah W. Hambatan suatu penghantar dikatakan satu bila besarnya hambatan tersebut menyebabkan mengalirnya arus sebesar 1 A, bila pada kedua ujung penghantar dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 1 volts (pada temperatur konstan). Adapun harga hambatan pada sebuah penghantar dipengaruhi oleh bahan penghantar, luas penampang penghantar dan temperatur. Harga hambatan dapat dihitung dengan rumus :
Dimana : R = Hambatan [Ohm/Ω]
ρ = Tahanan jenis [ohm/ Ω meter]
L= Panjang kawat [meter]
A= Luas penampang kawat [m2]
Tahanan jenis setiap material berbeda-beda seperti pada tabel dibawah ini :
