Sistem arus listrik

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere ( $\mu A$ ) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir.^[2]^[3] Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Arus listrik mengalir dalam suatu rangkaian karena adanya beda potensial antara dua titik dalam rangkaian yaitu dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah. Agar arus terus mengalir dalam rangkaian harus ada alat yang dapat mempertahankan beda potensial yang disebut sumber gaya gerak listrik. Sumber gaya gerak listrik adalah suatu alat yang dapat mengubah energi kimia, gerak atau energi bentuk lain ke bentuk energi listrik yang diperlukan untuk mempertahankan muatan listrik terus mengalir secara kontinyu. Jadi GGL merupakan beda potensial dan GGL dapat menyebabkan arus mengalir, sehingga sumber GGL dapat juga dikatakan sumber beda potensial atau sumber arus listrik.

BAB II

PEMBAHASAN

A. KONSEP GAYA GERAK LISTRIK

Batu baterai yang bertuliskan 1,5 V menunjukkan Gaya Gerak Listrik yang dapat dibangkitkan oleh batu baterai tersebut. Gaya gerak listrik merupakan beda potensial yang terukur antara kutub-kutub sel (misalnya batu baterai) yang terukur ketika sumber tidak mengalirkan listrik. Gaya Gerak Listrik biasa disingkat dengan GGL, diberi lambang E dengan satuan volt (J/C). Nilai GGL juga menunjukkan kemampuan sebuah sumber untuk memindahkan 1 C muatan dari kutub satu ke kutub lainnya.

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar per satuan waktu. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Muatan listrik bergerak ketika terjadi aliran elektron. Adapun aliran elektron bergerak ketika terjadi beda potensial. Apabila beda potensial diusahakan selalu ada, arus listrik akan selalu mengalir. Beda potensial dapat dihasilkan di dalam elemen listrik, misalnya elemen volta, batu baterai, dan akumulator (aki). Setiap elemen listrik memiliki dua kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. Di dalam elemen listrik tersebut terjadi reaksi kimia yang akan menimbulkan beda potensial di antara kedua kutub tersebut.

Berdasarkan arus yang dihasilkan, sumber arus dibedakan menjadi :

1. Sumber arus AC (Alternating Curent ) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus bolak-balik. Misalnya : Generator, dinamo sepeda.

2. Sumber arus DC (Direct Curent ) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus searah. Misalnya : elemen

B. SUSUNAN DAN CARA KERJA ELEMEN LISTRIK PRIMER DAN SEKUNDER

Elemen listrik adalah sumber arus listrik searah yang berasal dari reaksi kimia. Ketika digunakan elemen mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Di dalam elemen listrik terdapat elektrolit yang merupakan zat kimia yang dapat menghantarkan arus listrik. Berdasarkan sifat bahan yang digunakan elemen dibedakan menjadi :

1. Elemen primer adalah elemen yang reaksi kimia didalamnya tidak dapat diperbaharui lagi. Sehingga jika energi listriknya telah habis tidak dapat dimuati lagi atau diisi lagi (sekali pakai). Contoh : elemen volta, elemen daniel, elemen kering (baterai ).

a. Elemen Basah yaitu elemen yang elektrolitnya berupa cairan.

1) Elemen Volta

Elemen Volta adalah sumber arus listrik pertama yang dibuat oleh manusia. Elemen ini terdiri dari batang tembaga dan batang seng yang dicelupkan ke dalam asam sulfat encer. Tegangan yang dihasilkan = 1,5 V. Kelemahannya: terjadi polarisasi pada batang tembaga.

Susunan elemen Volta sebagai berikut :

Elektroda positif (anoda ) : tembaga (Cu)

Elektroda negatif (katoda) : seng (Zn)

Elektrolit : asam sulfat (H2SO4)

Cara kerja :

Ketika kedua elektroda dihubungkan dengan suatu penghantar akan terjadi reaksi kimia . Ion-ion seng positif melarut dalam asam sehingga seng memiliki banyak elektron ( bermuatan negatif). Elektron-elektron dari seng mengalir melalui penghantar menuju tembaga. Arus listrik mengalir dari tembaga menuju seng. Pada tembaga elektron-elektron ditangkap oleh ion-ion positif hidrogen dalam larutan asam, sehingga ion hidrogen berubah menjadi gas hidrogen dan mengumpul pada tembaga (terjadi polarisasi ). Karena terjadinya polarisasi ini maka pada elemen volta arus mengalir hanya sebentar. Agar arus terus-menerus mengalir, gelembung gas harus dibersihkan.

Polarisasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung gas hidrogen hasil reaksi kimia yang menyelimuti lapisan plat tembaga.
Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 volt.

2) Elemen Daniell

Elemen Daniell merupakan modifikasi dari elemen Volta, yaitu dengan memperbaiki penampilan elemen. Untuk mencegah polarisasi gas hidrogen, elektrode dilindungi oleh larutan tembaga sulfat (larutan kimia) yang dinamakan depolarisator.

Susunan elemen Daniel sebagai berikut :

Anoda : tembaga (Cu)

Katoda : seng (Zn)

Elektrolit : asam sulfat (H2SO4)

Depolarisator : tembaga sulfat ( CuSO4)

Cara kerja sama seperti pada elemen volta hanya sebelum hasil reaksi menutup tembaga akan bereaksi dulu dengan CuSO4 sehingga tidak terjadi polarisasi.

Depolarisator adalah larutan yang berfungsi mencegah terjadinya polarisasi sehingga arus dapat mengalir lebih lama.
Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 Volt

b. Elemen Kering (Baterai)

Elemen kering yaitu elemen yang lektrolitnya berupa campuran seperti pasta. Baterai adalah elemen kering yang disusun sedemikian rupa sehingga mudah dipakai dan dibawa.

Elemen kering yang paling umum digunakan adalah sel karbon seng .

Susunannya sebagai berikut :.

Anoda : batang karbon (C)

Katoda : seng (Zn)

Elektrolit : Amonium Clorida

(NH4Cl)

Depolarisator : Mangan dioksida dan serbuk karbon ( MnO2 + C ).

Cara kerja :

Ketika kedua elektroda dihubungkan dengan suatu penghantar maka akan terjadi reaksi kimia yang menghasilkan aliran arus listrik. Pada saat yang sama akan terjadi gelembung gas Hidrogen yang kemudian diserap oleh campuran MnO2 + C sehingga tidak menempel pada anoda.
Baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 volt. Sel karbon seng termasuk elemen primer karena jika muatanya habis maka tidak dapat diisi ulang. Namun ada juga sel kering yang bias diisi ulang. Contohnya sel Nicad.

2. Elemen sekunder adalah elemen yang reaksi kimia di dalamnya dapat diperbaharui sehingga jika energi listriknya telah habis dapat diisi ulang. Contoh : akumulator, sel Nicad.

a. Elemen Sekunder Basah

1) Akumulator (aki)

Akumulator merupakan sumber arus listrik yang dapat diisi ulang. Akumulator menggunakan 2 batang timbal dan asam sulfat encer sebagai elektrolit. Sebelum digunakan akumulator harus dimuati terlebih dahulu. Ketika dimuati pada kutub + timbul lapisan timbal oksida yang berfungsi sebagai katoda.

Aki merupakan rangkaian seri beberapa akumulator. Pada umumnya aki terdiri dari 6 akumulator, sehingga memiliki beda potensial 12 V. Pada saat aki digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Pada saat aki diisi ulang terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.

Susunan Accumulator sebagai berikut :

Anoda : timbal dioksida (PbO2)

Katoda : timbal (Pb)

Elektrolit : asam sulfat (H2SO4)

Beda potensial yang dihasilkan satu sel accumulator + 2 volt.

Sebuah aki 12 volt memiliki 6 sel yang disusun seri.

Cara Kerja :

Ketika accumulator digunakan terjadi :

· Perubahan energi kimia menjadi energi listrik

· Reaksi kimia : PbO2 + Pb + 2 H2SO4 2PbSO4 + 2H2O

Timbal diosida dan timbal mejadi timbal sulfat. Dalam reaksi ini dilepaskan electron-elektron sehingga arus listrik mengalir pada penghantar luar dari kutub + ke kutub -. Reaksi kimia yang terjadi mengencerkan asam sulfat sehingga massa jenisnya berkurang. Pada nilai massa jenis tertentu, aki tidak dapat menghasilkan muatan listrik (accumulator mati/ soak). Agar dapat digunakan kembali accu harus di muati ulang.

b. Elemen Sekunder Kering

Nicad adalah pengembangan dari baterai sehingga dapat diisi ulang. Nicad menggunakan nikel hidroksida sebagai elektroda negatif dan cadmium sebagai elektroda positif. Beda potensial yang dihasilkan 1,2 V.

Contoh elemen nikad ini terdapat pada komputer, laptop, telepon genggam, Personal Digital Assistant (PDA), kamera digital, dan kamera genggam.

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

B. SARAN

Dalam penulisan makalah ini penulis menyadari bahwa makalah ini penulis menyadari banyak sekali kekurangan baik dari segi isi maupun dari segi penulisannya. Untuk itu demi kesempurnaan makalah ini,penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca sekalian. Atas perhatiannya penulis ucapkan terima kasih.

DAFTAR PUSTAKA

Sukmono, Firdaus. 2006. Fisika. Jakarta: Visindo Media Persada.

http://fisikazone.com/sumber-arus-listrik/

http://kamusfisika.blogspot.com/2008/09/sumber-arus-listrik.html

Malikghaisan

Sistem arus listrik

Post a Comment for "Sistem arus listrik"

Menu Halaman Statis