Pengertian,
Pengukuran, dan Sumber Arus Listrik – Listrik merupakan suatu aliran yang di
dalamnya terdapat muatan dan arus. Listrik secara umum sering digunakan sebagai
sumber yang sangat diperlukan oleh manusia. Berikut akan dijelaskan tentang
listrik dinamis lebih lengkap!
A. Arus Listrik
Berikut
ini adalah uraian tentang pengertian arus listrik, pengukurannya, dan sumber
arus listrik.
1. Pengertian dan Pengukuran Arus Listrik
Seperti
halnya air yang mengalir karena adanya perbedaan ketinggian, muatan listrik pun
dapat mengalir karena adanya suatu perbedaan, yaitu perbedaan potensial
listrik. Proton dan elektron dalam suatu muatan listrik mengalir dengan arah
yang berbeda. Proton yang menyebabkan listrik bermuatan positif mengalir dari
potensial tinggi ke potensial rendah. Sedangkan, elektron (muatan listrik
negatif) mengalir dari tempat yang potensialnya rendah ke tempat yang
potensialnya. Yang disebut arus listrik hanyalah salah satu di antaranya, yaitu
aliran proton atau muatan listrik positif yang mengalir dari potensial tinggi
ke potensial rendah. Untuk mengukur arus listrik ini, kita dapat menggunakan
alat yang bernama amperemeter. Jarum amperemeter akan bergerak jika ada arus
yang melaluinya. Adanya arus dapat dilihat dari nyala bola lampu atau kerja
alat listrik lainnya.
Secara
fisika besar arus listrik atau disebut dengan kuat arus listrik, didefinisikan
sebagai banyaknya muatan listrik positif yang mengalir pada suatu penghantar
tiap satu satuan waktu, dapat ditulis oleh persamaan:
2. Sumber Arus Listrik
Dalam
kehidupan sehari-hari, sumber arus listrik lebih dikenal dengan istilah sel
listrik atau elemen listrik. Batu baterai dan aki (accumulator) adalah jenis
sel listrik yang paling banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari.
Terdapat beberapa jenis sel listrik, di antaranya sel volta, baterai, aki, dan
sel Weston. Berdasarkan kemampuannya untuk dapat diisi ulang, sel-sel ini
terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel primer dan sel sekunder.
a. Sel Primer
Sel
primer adalah kelompok sumber arus listrik yang apabila telah habis digunakan,
muatannya tidak dapat diisi kembali. Sel listrik yang termasuk sel primer
adalah sel volta, baterai, dan sel Weston.
1)
Sel
Volta
Sel volta merupakan
sumber arus listrik yang pertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta. Sel yang
memiliki rangkaian paling sederhana ini pertama kali dibuat pada tahun 1800.
Sel ini disusun oleh sebuah lempeng seng sebagai elektroda negatif dan sebuah lempeng tembaga sebagai elektroda positif yang dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam sulfat (H2SO4). Karena rangkaiannya yang sangat sederhana, beda potensial yang dihasilkan pun relatif kecil, yaitu sekitar 1 volt.
Ketika kedua lempeng
yang telah dicelupkan dihubungkan dengan kawat, reaksi kimia kemudian terjadi
di dalamnya. Unsur seng dalam lempeng seng melarut dalam asam sehingga ion-ion
positifnya akan berpindah ke dalam larutan. Akibatnya, lempeng seng akan
bermuatan negatif dan bergerak melalui kawat menuju lempengan tembaga. Pada
lempengan tembaga, elektron ditangkap oleh ion-ion positif hidrogen yang
terdapat dalam larutan asam sehingga ion hidrogen berubah menjadi gas hidrogen.
Setelah elemen bekerja, seng pada lempengan seng akan berkurang dan
gelembung-gelembung gas hidrogen akan mengumpul pada lempeng tembaga.
Gelembung-gelembung
yang menempel pada lempeng tembaga akan menghalangi kontak lempeng tembaga ini
dengan larutan asam sehingga akan memberhentikan reaksi kimia yang terjadi.
Peristiwa mengumpulnya gelembunggelembung gas hidrogen di sekitar tembaga
disebut polarisasi. Akibatnya, sel volta hanya dapat berfungsi dalam waktu yang
relatif singkat dan kurang efisien untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
2)
Baterai
Baterai adalah istilah
sehari-hari yang digunakan untuk menyebutkan sel kering. Sumber arus listrik
ini disebut sel kering karena sama sekali tidak mengandung cairan. Sel kering (dry cell) atau batu baterai terdiri
atas dua elektroda sebagai kutub positif dan kutub negatif. Elektroda positif
(anoda) adalah sebatang karbon yang dikelilingi campuran mangan dioksida dan
serbuk karbon yang berfungsi untuk melindungi karbon dari kemungkinan
terjadinya polarisasi, disebut juga sebagai depolarisator. Elektroda positif
diselubungi oleh seng sebagai elektroda negatif. Di antara depolarisator dan
seng terdapat pasta amonium klorida yang dicampur dengan serbuk kayu atau getah
yang berfungsi sebagai elektrolit. Beda potensial antara kutub-kutub sel kering
adalah 1,5 V atau kelipatannya.
3)
Elemen
Weston
Sel Weston disusun oleh
air raksa (Hg) sebagai elektroda positif dan larutan (Amalgama cadnium -1%
cadnium, 89% Hg) sebagai elektroda negatif, dan larutan elektrolit berupa
larutan jenuh kadnium sulfat. Sebagai depolarisator, sel Weston menggunakan
campuran merkuri sulfat (HgSO4) dan kadnium sulfat (CdSO4). Beda
potensial yang dihasilkan sel Weston adalah konstan karena tidak dipengaruhi
oleh suhu dan tidak mengalami polarisasi. Akibatnya, sel Weston banyak
digunakan untuk mengukur beda potensial.
b. Sel Sekunder
Sel
sekunder adalah sumber arus listrik yang dapat diisi ulang ketika muatannya
telah habis. Hal ini disebabkan oleh sel elektrokimia yang menjadi penyusunnya
tidak memerlukan penggantian bahan pereaksi meskipun telah mengeluarkan
sejumlah energi melalui rangkaian-rangkaian luarnya. Agar dapat bekerja dengan
baik, maka pada pertama kali sel harus dimuati terlebih dahulu dengan cara
melewatkan arus listrik dari sumber lain menuju sel. Dalam kehidupan
sehari-hari, sel sekunder yang sering digunakan adalah akumulator (aki).
Aki
terdiri atas pasangan-pasangan keping timbal dioksida yang bertindak sebagai
elektroda positif dan timbal sebagai elektroda negatif. Setiap pasangan
memberikan beda potensial 2 volt. Aki dirangkai seri sehingga dapat
menghasilkan beda potensial yang lebih besar. Dalam sel ini, kepingan-kepingan
timbal dan timbal dioksida dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam sulfat
sekitar 30%.
Pada
saat aki digunakan, konsentrasi larutan elektrolit berkurang dan mengakibatkan
tidak adanya beda potensial pada kedua elektroda. Aki membutuhkan pengisian
ulang jika arus listrik tidak lagi mengalir. Untuk mengisinya, pastikan berada
dalam keadaan kosong. Arus listrik dialirkan berlawanan arah dengan arah arus
listrik yang dihasilkan aki. Kapasitas aki diukur dalam satuan ampere-jam
(ampere-hour disingkat Ah). Kapasitas aki 40 Ah, berarti aki dapat bekerja
selama 40 jam pada arus 1 Ampere atau selama 20 jam pada arus 2 A, dan
seterusnya, sebelum aki diisi ulang. Alat yang digunakan untuk memeriksa muatan
aki dinamakan hidrometer.
Listrik Dinamis – Pengertian, Pengukuran, dan Sumber Arus Listrik
Reviewed by Unknown
on
Februari 28, 2018
Rating:
Tidak ada komentar: