[Fisika] Sumber Arus Listrik

SUMBER ARUS LISTRIK

Oleh

Nama           : A’yuni Fatkhi Fajriyati

No                 : 06

Kelas             :  IX D

SMPN 1 WONOSOBO

JL. PEMUDA NO.7 WONOSOB 56311

SUMBER ARUS LISTRIK

                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.

A.      MACAM- MACAM SUMBER ARUS LISTRIK
 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 .

Elemen adalah sumber arus listrik searah yang berasal dari reaksi kimia. Ketika digunakan elemen mengubah energi kimia menjadi energi 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 ).
2. Elemen sekunder adalah elemen yang reaksi kimia di dalamnya dapat diperbaharui sehingga jika energi listriknya telah habis dapat diisi ulang (dicharge). Contoh : accumulator, sel Nicad

 Berdasarkan bentuk bahan elektrolit yang digunakan :
1. Elemen kering yaitu elemen yang lektrolitnya berupa campuran seperti pasta.
2. Elemen basah yaitu elemen yang elektrolitnya berupa cairan.
Elektrolit adalah zat kimia yang dapat menghantarkan arus listrik.

B.      SUSUNAN DAN CARA KERJA ELEMEN LISTRIK:

1.       Element volta

Element volta tersusun dari :
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.       Baterai

Baterai tersusun dari :

Anoda                   : batang karbon (C)
Katoda                  : seng (Zn)
Elektrolit              : Amonium Clorida (NH4Cl)
Depolarisator     : Mangan dioksida dan serbuk karbon ( MnO2 + C ).

Cara Kerja :

Jika kutub-kutub baterai dihubungkan dalam rangkaian, terjadi reaksi kimia dalam pasta dan seng. Sebagai hasilnya, elektron-elektron terkumpul pada seng, menyebabkan seng berlaku sebagai kutub negatif, dan batang karbon yang terletak pada pasta berlaku sebagai kutub positif. Beda potensial antara kutub-kutub baterai ini sebesar 1,5 volt. Apabila baterai digunakan, lama-kelamaan muatan yang terkumpul pada seng semakin sedikit, dan beda potensialnya menurun. Pada keadaan ini baterai biasanya dikatakan “habis” dan tidak dapat dipakai lagi. Karena bersifat sekali pakai, baterai dengan elektroda karbon dan seng disebut elemen primer.

3.       Aki

Aki tersusun dari :

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 dioksida 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). Agar dapat digunakan kembali accu harus dimuati ulang.

Ketika accumulator diisi (dicharge) terjadi :
- perubahan energi listrik menjadi energi kimia
- reaksi kimia : 2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4

Pengisian aki dilakukan dengan mengalirkan arus searah yang memiliki beda potensial lebih besar dari beda potensial aki dengan cara menghubungkan kutub positif sumber arus pengisi dengan kutub positif aki (PbO2) dan kutub negatif sumber arus pengisi dengan kutub negatif aki ( Pb).  Kapasitas penyimpanan aki diukur dalam satuan ampere hour(AH).Contoh: sebuah aki memiliki 12 V 40 AH berarti ggl aki 12 volt dan dapat mengalirkan arus 1 ampere selama 40 jam atau 0,5 ampere selama 80 jam sebelum aki dimuati ulang.

4.       Elemen Daniel

 Elemen Daniel tersusun dari :

Anoda                           : tembaga (Cu)
Katoda                          : seng (Zn)
Elektrolit      : asam sulfat (H2SO4)
Depolarisator             : tembaga sulfat ( CuSO4)

Cara Kerja :
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

5.       Baterai Nikel – Kadmium

 Tersusun dari :

- Nikel (Ni)

- Kadmium (Cd)

Cara Kerja :

Cd(s) + 2OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2e- (anoda)

NiO2(s) + 2H2O + 2e- → Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) (katoda)

Reaksi keseluruhan adalah:

Cd(s) + NiO(aq) + 2H2O(l) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)

Baterai nikel-kadmium merupakan zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya. Baterai nikel-kadmium memiliki tegangan sekitar 1,4V. Dengan membalik arah aliran elektron, zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat semula.

6.       Elemen Alkalin

tersusun dari :

anoda                           : batang karbon (C)

katoda                          : seng (Zn)

Elektrolit      : Amonium Chlorida (NH₄Cl)

Dispolarisaor              : Mangan Dioksida (MnO₂)

Elemen Alkalin memiliki bagian yang sama dengan dry cell.Elemen Alkalin memiliki kapasitas 1,5 volt, hanya memiliki perbedaan pada segi konstruksi, elektrolitnya, dan tahanan dalamnya lebih kecil.

 Batere ini memiliki kelebihan yaitu :

· Pada proses pemakaian akan tetap pada rating yang dimiliki meskipun pemakaiannya tak menentu.

· Pada pembebanan tingi dan terus menerus, mampu memberikan umur pelayanan 2 – 10 kali pemakaian dari sel leclanche.

· Sangat baik dioperasikan pada temperature rendah sampai -25 derajat celcius.

Baterai yang sering digunakan adalah zinc-alcaline manganese oxide. zinc-alcaline manganese oxide memberikan daya olebih per penggunaannya dibandingkan batere sekunder. zinc-alcaline manganese oxide mempunyai umur (waktu hidup yang lama).

Rechargeable alcaline

Baterai alcaline mempunyai umur(waktu hidup) yang panjang ,namun daur hidupnya lebih pendek dari pada batere sekunder lainnya.

7.       Elemen Leclanche

 

Tersusun dari :

Anoda                         : Karbon (C)

Katoda                        : Seng (Zn)

Elektrolit     : Amonium Chlorida (NH₄Cl)

Dispolarisaor             :  Mangan Dioksida (MnO₂)

Cara Kerja :

Elemen ini terdiri dari bejana kaca dan berisi karbon ( C ) sebagai elektroda positif , batang seng ( Zn ) sebagai elektroda negatif , larutan amonium klorida ( NH4CI ) sebagai elektrolit dan depolarisator mangandioksida ( MnO2 ) bercampur serbuk karbon ( C ) dalam bejana berpori.

Bila ion - ion seng masuk dalam larutan amonium klorida,maka batang seng akan negatif terhadap larutan itu.Amonium klorida memberikan ion-ion amonium yang bermuatan positif yang menembus bejana berpori menuju batang karbon.Ion-ion itu memberikan muatan positifnya kepada batang karbon dan terurai menjadi amoniak ( Nh3 ) dan gas hidrogen ( H2).

Elemen Leclanche dapat menghasilkan tegangan listrik sekitar 1,5V.Elemen ini tidak mengandung asam yang berbahaya dan pelopor dari sumber arus listrik potable yang sering dikenal dengan baterai

Sumber :

http://l-changetheworlds.blogspot.com/

http://sausbuku.blogspot.com/

http://kamusfisika.blogspot.com/

http://schoolworkhelper.net

http://n3zedine.blogspot.com/