Daftar Isi :
1. Defenisi dan Pengukuran Arus listrik
2. Sel Listrik
3. Konsep Gaya Gerak Listrik (GGL)
Arus listrik = perpindahan muatan listrik positip (proton) dari benda yang memiliki potensial tinggi (tegangan tinggi) ke potensial yang lebih rendah (tegangan rendah). Kemudian perpindahan listrik positip ini disebut juga dengan arus konvensional.
Bersamaan dengan perpindahan muatan listrik positip, muatan elektron juga ikut berpindah dari potensial rendah ke potensial lebih tinggi yang disebut arus elektron. Dan arah pergerakkan kedua muatan selalu berlawanan arah dalam jumlah yang sama. (arus konvensional garis jelas sedangkan arus elektron digambarkan dengan garis putus – putus).
Sementara pada baterai muatan negatip (elektron) bergerak dari kutub negatip menuju kutub positip.
Pada rangkaian listrik yang terdiri dari sebuah lampu dan sebuah baterai.
Hukum Coulomb
“Satu Coulomb adalah muatan listrik yang melalui titik apa saja dalam rangkaian listrik ketika arus tetap satu amper mengalir selama satu sekon”.
Contoh :
Muatan listrik 3 coulomb mengalir melalui seutas kawat penghantar selama 4 sekon. Hitunglah kuat arus yang mengalir dalam kawat tersebut.
Penyelesaian :
Latihan Mandiri :
1. Jika arus listrik yang mengalir adalah 2,0 A melalui seutas kawat penghantar
selama 2,5 menit.Berapa muatan listrik yang mengalir melalui kawat tersebut.
2. Pada suatu kawat penghantar mengalir muatan listrik sebesar 125 coulomb
selama 10 sekon. Berapakah besar kuat arus listriknya?
3. Berapa besar muatan listrik yang mengalir sepanjang seutas
kawat jika arus.
a) 1A lewat selama 12 sekon
b) 0,2 A lewat selama 5 menit
c) 5A lewat selama 30 sekon
d) 20 mA lewat selama 1 jam
4. Jika baterai mobil menyimpan 100 000C, sampai berapa lama baterai itu mampu
mencatu arus sebesar 40A.
Tehnik mengukur kuat dan tegangan arus listrik
Saat mengukur kuat arus listrik, alat ukur harus dipasang seri dengan komponen listrik yang akan diukur pada rangkaian listrik.
Saat mengukur tegangan listrik, alat ukur harus dipasang paralel dengan komponen listrik yang akan diukur pada rangkaian listrik.
Tehnik membaca kuat arus dan tegangan listrik
· Kuat arus listrik
· Tegangan listrik
· Hambatan listrik
Contoh :
Perhatikan gambar di bawah ini!
Tentukanlah nilai kuat arus listrik yang ditunjukkan galvanometer di atas.
Penyelesaian :
Latihan Mandiri :
1. Perhatikan gambar di bawah ini!
Tentukan :
a) Nilai jarum
b) Nilai kuat arus listrik yang terukur
Buatlah satuan kuat arus dalam satuan SI
2. Perhatikan gambar di bawah ini!
Tentukan :
a) Nilai jarum
b) Nilai tegangan listrik yang terukur
Buatlah dalam satuan SI
3. Perhatikan gambar di bawah ini!
Tentukanlah nilai Resistor yang diukur ohmmeter
2. Sel listrik
· Sejarah penemuan sel Listrik
Pada tahun 1780, ahli anatomi Italia Luigi Galvani. Secara tidak sengaja melihat kaki kodok yang sudah mati bisa terkejut saat pisau bedahnya menyentuh syaraf kaki kodok. Ia berpendapat bahwa efek kejutan ini berkaitan dengan listrik yang dihasilkan pada syaraf otot kaki kodok.
Alessandro Volta (Italia), tidak sependapat dengan Galvani. Menurut Volta, kejutan listrik pada kaki kodok mati sungguh disebabkan oleh dua logam yang berbeda jenis. Untuk menguji pendapatnya ia membuat sebuah tumpukkan yang terdiri dari pasangan cakram seng dengan cakram tembaga, yang pada bagian tengahnya diberi cakram papan direndam garam. Ketika ia menghubungkan cakram tembaga
paling atas dengan cakram seng paling bawah melalui dua kabel, dan ia menyentuh sambungan kedua kabel dengan ujung lidahnya. Ia mendapatkan kejutan listrik (kesetrum).
Gambar percobaan Volta:
Macam – macam sel listrik
Sel sederhana
Dari percobaan Volta, dapat dibuat sel sederhana yang memiliki prinsip sel sederhana terdiri dari dua buah elektroda. Elektroda positip disebut anoda dan elektroda negatip disebut Katoda dan zat yang berfungsi sebagai elektrolit. Elektrolit melalui reaksi kimia menghasilkan bedapotensial pada kedua elektroda (kutub).
Larutan elektrolit :
Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, akibat
reaksi kimia yang menghasilkan ion – ion negatip dan
ion – ion positip. Yang termasuk zat elektrolit a. l :
Cara kerja sel sederhana :
Ketika kutub – kutub kedua plat dihubungkan dengan kawat terjadi reaksi kimia. Seng dari plat seng melarut dalam asam, sehingga ion – ion seng positip meninggalkan elektron – elektron pada plat seng, sehingga pelat seng menjadi bermuatan negatip. Elektron – elektron dari pelat seng bergerak melalui kawat penghubung menuju ke pelat tembaga. Pada pelat tembaga ini, elektron – elektron dapat ditangkap oleh ion – ion positip hidrogen yang terdapat dalam larutan asam, sehingga ion hidrogen berubah menjadi gas hidrogen.
Jika pelat tembaga dan pelat seng dihubungkan dengan kawat tembaga melalui sebuah lampu pijar kecil, maka lampu pijar akan menyala. Lampu pijar hanya berpijar sebentar kemudian meredup dan padam. Karena gelembung – gelembung
menghalangi pelat tembaga untuk kontak dengan baik dengan larutan asam, dan tentu saja akan menghentikan reaksi kimia. Peristiwa mengumpulnya gelembung – gelembung gas hidrogen di sekitar pelat tembaga disebut polarisasi.
Sel kering
Sel ini disebut sel kering (dry cell) karena sel ini tidak mengandung cairan dan dapat digunakan kapan saja. Sel kering yang sering ditemui adalah sel kering sel
karbon – seng.
Elektroda positipnya (anoda) adalah sebuah batang karbon, dikelilingi oleh campuran mangan dioksida (MnO2) dan serbuk karbon sebagai depolarisator (zat pelindung elektrolit). Bungkus luar terbuat dari seng, sebagai elektroda negatip
(katoda). Diantara depolarisator dan bungkus seng terdapat pasta amonium klorida (NH4Cl) sebagai elektrolit. Bedapotensial antara kutub – kutub sebuah sel kering
umumnya 1,5 volt. Muatan sel kering habis jika karbonnya
atau elektrolitnya habis.
Sel alkalin
Pusat sel terbuat dari serbuk seng sebagai elektroda positip dan pasta terbuat dari potasium hidroksida dan seng oksida sebagai elektrolit. Elektroda positip dikitari oleh pelet yang mengandung mangan dioksida sebagai elektroda negatip.
Sel dibagi menjadi dua bagian, yaitu :
· Sel Primer = sel yang tidak dapat dimuati berulang kali.
Contoh :
sel sederhana,
sel kering karbon – seng,
sel alkalin
· Sel Sekunder = sel yang dapat dimuati berulang kali karena
reaksi kimianya dapat dibalikan. Contoh :
sel timbal – asam (akumulator)
sel Nicad (Nikel – Cadmium)
sel Natrium – Sulfida
fuel cell
sel surya
Sel Timbal – Asam (Akumulator)
Sel timbal – asam atau yang lebih sering dikenal dengan nama Akumultor(termasuk jenis sel sederhana).
Sebelum dipakai
Agar akumulator dapat bekerja dengan baik, maka pertama kali ia harus dimuati oleh sumber arus listrik lain. Tatkala baterai dimuati, oksida timbal terbentuk pada salah satu pelat timbal. Pelat timbal berlapis dioksida menjadi elektroda positip (anoda) dan pelat timbal biasa menjadi elektroda negatip (katoda).
Saat dipakai
Baik pelat timbal berlapis timbal oksida maupun pelat biasa, keduanya secara perlahan berubah menjadi timbal sulfat karena bereaksi dengan larutan asam sulfat encer. Dalam reaksi ini dilepaskan elektron – elektron, sehingga jika kedua pelat
dihubungkan dengan jalur konduksi maka arus listrik mengalir di luar larutan dari kutub positip ke kutub negatip. Reaksi kimia yang terjadi tentu saja makin mengencerkan asam sulfat sehingga massa jenisnya berkurang. Pada nilai massa jenis tertentu, akumulator tidak dapat menghasilkan muatan listrik (akumulator padam)
Saat dicaharge ulang
Agar akumulator berfungsi kembali, ia harus dimuati ulang oleh sumber arus searah dc lain. Untuk itu kutub (+) akumulator dihubungkan ke kutub (+) sumber arus pengisi, dan kutub negatip (–) akumulator dihubungkan dengan sumber (–) sumber arus pengisi. Akibatnya elektron – elektron akumulator ditekan kembali melalui sel. Ini membalikkan reaksi kimia sehingga kedua plat timbal sulfat berubah. Pada pelat positip, timbal sulfat berubah menjadi pelat timbal berlapis timbal dioksida, dan plat negatip timbal sulfat berubah menjadi timbal biasa.
Ada empat hal yang perlu diperhatikan selama proses pemuatan ulang sebuah aki :
a) Baterai pengisi (sumber dc) yang digunakan harus memiliki bedapotensial yang
lebih besar daripada bedapotensial aki
b) Lebih efektif untuk memuati ulang dengan arus kecil dalam selang waktu yang
lama daripada dengan arus besar dalam selang waktu yang singkat. Rheostat
(resistor variabel) digunakan untuk mengatur nilai arus ini.
c) Selama proses pengisian, konsentrasi asam sulfat bertambah dan
tinggi permukaan cairan turun. Pada ketinggian tertentu, cairan harus
ditambah dengan air suling.
d) Kapasitas aki diukur dalam satuan ampere-jam (ampere – hour dan
disingkat AH). Kapasitas aki 40 AH berarti dapat bekerja selama 40 jam pada
arus 1 ampere atau selama 20 jam pada arus 2A, dan seterusnya, sebelum aki
perlu dimuati ulang.
Begitu akumulator bekerja menghasilkan muatan listrik, massa jenis larutan
asam sulfat berkurang karena asam sulfatnya bereaksi dengan timbal dan timbal
dioksida. Makin kecil nilai massa jenis larutan asam sulfat berarti makin sedikit
muatan listrik yang diberikan akumulator.
Jika massa jenis relatif asam sulfat :
- 1,25 = muatan aki penuh
- 1,00 = muatan aki kosong
Alat untuk memeriksa muatan aki disebut Hidrometer.
Sel Nicad
Ini adalah sel kering kecil yang dapat dimuati ulang. Sebagai ganti seng dan karbon sebagai elektroda. Sel ini menggunakan nikel hidroksida untuk elektroda negatip dan cadmium sebagai bungkus luar sebagai elektroda positip. Dengan demikian nama Nicad berasal dari Nikel dan Cadmium. Diantara kedua elektroda terdapat pasta dari bahan potasium hidroksida (sebagai elektrolit). Bedapotensial yang dihasilkan oleh sebuah sel Nicad adalah sekitar 1,2 volt.
Sel – sel lain (pengayaan)
- Sel Natrium – Sulfida
- Fuell – Cell
- Sel Surya
3. Konsep Gaya Gerak Listrik (GGL)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Silahkan Berkomentar dengan Bijak sesuai dengan semangat kemajuan yang membangun Blog ini dan Jangan keluar dari topik