Laporan Sifat Resistifitas Batuan

A.    TUJUAN

Dengan melakukan percobaan ini diharapkan dapat diketahui:

1.      Mengetahui nilai hambat jenis dari batuan

B.     LANDASAN TEORI

Batuan adalah material yang mempunyai daya hantar listrik dan harga tahanan jenis tertentu. Batuan yang sama belum tentu mempunyai tahanan jenis yang sama. Sebaliknya harga tahanan jenis yang sama bisa dimiliki oleh batuan batuan berbeda, hal ini terjadi karena nilai resistivitas atau tahanan jenis batuan memiliki rentang nilai yang bisa saling tumpang tindih.           

Sifat kelistrikan batuan adalah karakteristik dari batuan bila dialirkan arus listrik ke dalamnya. Arus listrik ini dapat berasal dari alam itu sendiri akibat terjadinya ketidak seimbangan ataupun arus listrik yang sengaja dimasukkan ke dalamnya.                 

Pada bagian batuan, atom-atom terikat secara ionik atau kovalen. Karena adanya ikatan ini maka batuan mempunyai sifat menghantarkan arus listrik. Aliran arus listrik dalam batuan atau mineral dapat digolongkan menjadi tiga macam yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik dan konduksi secara dielektrik.

Konduksi secara elektronik. Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik di alirkan dalam batuan atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran listrik ini juga di pengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang di lewatinya. Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah resistivitas (tahanan jenis) yang menunjukkan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan maka semakin sulit bahan tersebut menghantarkan arus listrik, begitu pula sebaliknya. Resistivitas memiliki pengertian yang berbeda dengan resistansi (hambatan), dimana resistansi tidak hanya bergantung pada bahan tetapi juga bergantung pada faktor geometri atau bentuk bahan tersebut, sedangkan resistivitas tidak bergantung pada faktor geometri. Jika di tinjau suatu silinder dengan panjang L, luas penampang A, dan resistansi R, maka dapat di rumuskan:

Di mana secara fisis rumus tersebut dapat di artikan jika panjang silinder konduktor (L) dinaikkan, maka resistansi akan meningkat, dan apabila diameter silinder konduktor diturunkan yang berarti luas penampang (A) berkurang maka resistansi juga meningkat. Di mana ρ adalah resistivitas (tahanan jenis) dalam Ωm. Sedangkan menurut hukum Ohm, resistivitas R dirumuskan :

Sehingga didapatkan nilai resistivitas (ρ)

namun banyak orang lebih sering menggunakan sifat konduktivitas (σ) batuan yang merupakan kebalikan dari resistivitas (ρ) dengan satuan mhos/m.

Di mana J adalah rapat arus (ampere/m 2 ) dan E adalah medan listrik (volt/m).

Konduksi secara elektrolitik. Sebagian besar batuan merupakan konduktor yang buruk dan memiliki resistivitas yang sangat tinggi. Namun pada kenyataannya batuan biasanya bersifat porus dan memiliki pori-pori yang terisi oleh fluida, terutama air. Akibatnya batuan-batuan tersebut menjadi konduktor elektrolitik, di mana konduksi arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolitik dalam air. Konduktivitas dan resistivitas batuan porus bergantung pada volume dan susunan pori-porinya. Konduktivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan bertambah banyak, dan sebaliknya resistivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan berkurang. Menurut rumus Archie:

di mana ρ_e adalah resistivitas batuan, φ adalah porositas, S adalah fraksi pori-pori yang berisi air, dan ρ_w adalah resistivitas air. Sedangkan a, m, dan n adalah konstanta. m disebut juga faktor sementasi. Untuk nilai n yang sama, schlumberger menyarankan n = 2.

Konduksi secara dielektrik. Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, artinya batuan atau mineral tersebut mempunyai elektron bebas sedikit, bahkan tidak sama sekali. Elektron dalam batuan berpindah dan berkumpul terpisah dalam inti karena adanya pengaruh medan listrik di luar, sehingga terjadi poliarisasi. Peristiwa ini tergantung pada konduksi dielektrik batuan yang bersangkutan, contoh : mika.

Resistansi atau tahanan listrik adalah ukuran kemampuan bahan untuk menentang arus listrik. (R) merupakan ketahanan suatu konduktor penampang seragam, yang dapat dihitung dengaan persamaan:

                                      R = ρ l / A   

Dengan
R = resistansi (ohm, Ω)
ρ = resistivitas (ohm meter, Ω m)
l = panjang penghantar (m)
A = diameter  / luas penampang penghantar (m²)

Dari semua sifat fisika batuan dan mineral, resistivitas memperlihatkanvariasi harga yang sangat banyak. Pada mineral-mineral logam, harganya berkisar pada 10^-8  Wm sampai 10⁷ Wm begitu juga dengan batuan-batuan lainnya, dengan komposisi yang bermacam-macam akan menghasilkan range resistivitas yang bervariasi pula. Sehingga range resistivitas maksimum yangmungkin adalah dari 1,6x10^-8(perak murni) sampai 10¹⁶Wm(belerang murni).

Kebanyakan mineral membentuk batuan penghantar listrik yang tidak  baik walaupun beberapa logam asli dan grafit menghantarkan listrik Resistivitas yang terukur pada material bumi utamanya ditentukan oleh pergerakan ion-ion bermuatan dalam pori-pori fluida. Air tanah secara umum berisi campuran terlarut yang dapat menambah kemampuannya untuk menghantar listrik, meskipun air tanah bukan konduktor listrik yang baik.

Harga tahanan jenis batuan tergantung macam-macam materialnya,densitas, porositas, ukuran dan bentuk pori-pori batuan, kandungan air, kualitas dan suhu, dengan demikian tidak ada kepastian harga tahanan. Jenisuntuk setiap macam batuan pada akuifer yang terdiri atas material lepasmempunyai harga tahanan jenis yang berkurang apabila makin besar kandungan air tanahnya atau makin besar kandungan garamnya (misal air asin). Mineral lempung bersifat menghantarkan arus listrik sehingga hargatahanan jenis akan kecil.

C.    ALAT DAN BAHAN

1.      Berbagai jenis batuan                                                                                           

2.      Alat pemotong                                                                             

3.      Multimeter digital                                                                        

4.      Sumber  tegangan                                                                                                

5.       Power suplay                                                                                           

6.      Kabel penghubung                                                                                   

7.      Jangka sorong                                                                  

8.       Penjepit buaya

D.    LANGKAH PERCOBAAN

Langkah pertama:

1. Memotong batu dengan menggunakan alat pemotong.

2. Mengukur panjang, lebar dan tinggi batu dengan menggunakan jangka sorong.

3. Menghitung luas penampang batu.

4. Merangkai alat seperti pada gambar.

5. Menghubungkan catu daya (power suplay) ke sumber tegangan

6. Mengamati nilai yang tertera Ampermeter.

Langkah kedua:

1. Memotong batu dengan menggunakan alat pemotong dengan mengusahakan bentuknya simetris.

2.  Mengukur panjang serta luas penampang batuan dengan menggunakan jangka sorong.

3.  Menyiapkan alat percobaan untuk dirangkai.                                                             

4.  Merangkai alat seperti pada gambar seperti dibawah

5. Melakukan langkah 1-4 untuk jenis batuan yang berbeda.

6. Mengamati nilai hambatan yang tertera pada   multimeter digital.

7. Melakukan Analisis Data.

E.     DATA PENGAMATAN

No	Batuan	R(Ω)	A(m2)	L(m)
1	Batu beku	2,0	4,181x10-4	5,671x10-2
2	Batu sedimen	1,4	5,926x10-4	5,707x10-2
3	Batu beku	1,8	3,323x10-4	10,14x10-2
4	Batu marmer	3,5	4,364x10-4	6,065x10-2
5	Batu gamping merah	1.5	4,29x10-4	3,6x10-2
6	Batu sedimen	1.3	8,874x10-4	6,877x10-2

F.     ANALISIS DATA

Dengan menggunakan rumus:

 

Batu beku

A= 4,181x10^-4 m²

L= 5,671x10^-2m

 Rbatu = 2,0 Ω

ρ = 0,01474 Ωm

Batu sedimen

A=  5,926x10^-4 m²

L= 5,707x10^-2m

Rbatu = 1,4  Ω

ρ =  0,014537 Ωm

Batu beku

A= 3,323x10^-4 m²

L= 10,14x10^-2m

Rbatu = 1,8 Ω

ρ = 0,05898Ωm

Batu Marmer

A= 4,364x10^-4 m²

L= 6,065x10^-2m

Rbatu = 3,5 Ω

ρ =  0,02518 Ωm

Gamping Merah

A= 8,874x10^-4m²

L= 6,877x10^-2m

Rbatu = 1,5 Ω

ρ = 0,019355 Ωm

Batu sedimen

A= 4,29x10^-4m²

L= 3,6x10^-2m

Rbatu = 1,3 Ω

ρ =  0.01549 Ωm

G.    PEMBAHASAN

Batuan adalah material yang mempunyai daya hantar listrik dan harga tahanan jenis tertentu. Batuan yang sama belum tentu mempunyai tahanan jenis yang sama. Sebaliknya harga tahanan jenis yang sama bisa dimiliki oleh batuan batuan berbeda Batuan mempunyai sifat-sifat kelistrikan karena batuan merupakan suatu jenis materi. Sifat kelistrikan batuan adalah karakteristik dan batuan bila dialirkan arus listrik ke dalamnya.

            Pada eksperimen mengenai sifat listrik batuan, diperoleh nilai hambat jenis yang bervariasi untuk jenis batuan yang berbeda.

Batu beku memiliki ρ = 0,01474 Ωm

Batu sedimen memiliki ρ = 0,014537 Ωm

Batu beku memiliki ρ = 0,05898 Ωm

Batu marmer   memiliki ρ = 0,02518 Ωm

Batu sedimen memiliki ρ = 0,019355 Ωm

Batu gamping merah memiliki ρ = 0.01549 Ωm

H.    KESIMPULAN

Dari praktikum yang telah diperoleh, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa :

1.      Semakin panjang batu (L) maka hambatannya semakin besar.

2.      Jenis batu yang berbeda juga di hasilkan nilai resistivitas yang berbeda pula.

I.       DAFTAR PUSTAKA

http://www.scribd.com/doc/38990252/13/II-5-RESISTIVITAS-BATUAN

http://poetrafic.wordpress.com/2011/01/12/sifat-kelistrikan-suatu-batuan/