SUMBER ENERGI LISTRIK (2)

Nama sekolah     : SMP WR Supratman 2 Medan

Tahun Pelajaran : ………….

Semester           : I (Satu)

Pelajaran            : IPA – Fisika

Materi                : Sumber Energi Listrik - 2 

Kelas                 : IX SMP

Hari / tanggal     : ………….

Waktu                : ………….

Daftar Isi : 

1. Defenisi dan Pengukuran Arus listrik 

2. Sel Listrik 

3. Konsep Gaya Gerak Listrik (GGL)

1. Defenisi dan Pengukuran Arus listrik

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)