RESISTIVITAS BATUAN

BAB I

PENDAHULUAN

Resistivitas (ρ) adalah kemampuan suatu bahan untuk mengantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya medan istrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu bahan maka semakin besar pula medan listrik yang dibutuhkan untuk menimbulkan sebuah kerapatan arus. Satuan untuk resistivitas adalah Ω.m.

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 berbeda, hal ini terjadi karena nilai resistivitas atau tahanan jenis batuan memiliki rentang nilai yang bisa saling tumpang tindih.

Ø   Sifat Kelistrikan Batuan

Setiap batuan memiliki karakteristik tersendiri tak terkecuali dalam hal sifat kelistrikannya. Salah satu sifat 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. Berdasarkan harga resistivitasnya, batuan digolongkan dalam 3 kategori yakni :

1.      Konduktor baik : 10^-6 < ρ < 1 Ωm

2.      Konduktor sedang : 1 < ρ < 10⁷ Ωm

3.      Isolator : ρ > 10⁷ Ωm

Batuan mempunyai sifat menghantarkan arus listrik yang besarnya tergantung pada frekuensi arus yang dimasukkan, jadi bukan seperti tahanan murni dimana harga resistivitas tidak tergantung pada frekuensi. Resistivitas batuan tergantung pada frekuensi disebabkan Karena adanya sifat kapasitif yang terjadi pada bidang batas antara bagian padat dan larutannya. Sifat kapasistif terjadi karena adanya penumpukan muatan negatif pada permukaan bagian padat dan penumpukan ion positif pada larutannya, jajaran muatan ini disebut “electrical double layer”atau lapisan kembar listrik. Jadi secara analogi rangkaian listrik, seolah-olah resistivitas batuan terdiri dari tahanan murni yang terpasang seri dan paralel dengan suatu kapasitor.

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

Pada bagian batuan, atom-atom terikat secara ionic atau kovalen. Karena adanya ikatan ini maka batuaan mempunyai sifat menghantarkan arus listrik.

Aliran arus listrik dalam batuan dapat digolongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.

Ø  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.

Resistansi atau tahanan listrik adalah ukuran kemampuan bahan untuk menentang arus listrik (R) merupakan ketahanan suatu konduktor penampang seragam. Jika di tinjau suatu silinder dengan panjang L, luas penampang A, dan resistansi R, maka dapat di rumuskan:

dengan :

            R= resistansi (Ohm W)

            r= resistivitas (ohm meter, Wm)

            l= panjang penghantar (m)

            A= diameter/ luas penampang penghantar (m²)

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) :

Ø  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.

Ø  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.