Sumber Arus Listrik.doc

8/17/2019 Sumber Arus Listrik.doc

1/14

MATERI“Sumber Arus Listrik”

Standar Kompetensi:

3. Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-

hari.

Kompetensi Dasar:

3.3 Mendeskripsikan prinsip kerja elemen dan arus listrik yang ditimbulkannya

serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.


2/14

A. ARUS LISTRIK

PETA KONSEP

Sumber Arus

Listrik

Macam-macam Sumber

Tegangan

Sumber

Tegangan

Gaya Gerak

Listrik

Energi

Sumber Arus

Searah !"#

Sumber Arus

$olak-balik

A"#

Elemen Sekunder Elemen %rimer

Elemen

&ering

Elemen

$asah

Elemen

$asah

Elemen

&ering

Elemen 'olta

Elemen !aniell

$aterai Akumulator

#aki

Sel (icad

'oltmeter

Gaya Gerak

Listrik dan

Tegangan

PETA KONSEP


3/14

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu

penghantar per satuan )aktu. Arus listrik mengalir karena ada beda

potensial antara ujung-ujung ka)at penghantar. Arus listrik mengalir dari

potensial tinggi ke potensial rendah. Arus listrik ini disebut arus positi* atau

arus kon+ensional. Setelah ,., Thompson menemukan adanya elektron

orang menyimpulkan bah)a arus listrik adalah aliran elektron. Elektron

mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi. Tetapi mengapa kita

masih menggunakan arus kon+ensional /al ini karena di dalam kabel

arus elektron mengalir berla)anan dengan arus kon+ensional dan kedua

arus ini sama besarnya sehingga kita masih dapat menggunakan arus

kon+ensional sebagai arus listrik.

$esaran Arus Listrik

&eterangan0

12 kuat Arus ampereA#

42 muatan coulomb"#

T2 )aktu sekons#

%engukuran &uat Arus

5ntuk mengukur kuat arus listrik dalam suatu rangkaian tertutup

digunakan ampermeter ammeter# yang dirangkai seri dengan

komponen listrik yang akan diukur kuat arusnya.


4/14

B. SUMBER TEGANGAN

%ada Gambar di atas jika sebuah cakram logam netral didekatkan ke

permukaan dalam konduktor berongga yang bermuatan listrik tidak

menyebabkan daun elektroskop mekar. 1ni menunjukkan bah)a cakram

logam tidak bermuatan listrik. !an jika cakram logam tersebut didekatkan

pada permukaan luar konduktor maka daun elektroskop mekar. /al ini

menunjukkan bah)a cakram logam bermuatan listrik. ,adi pada prinsipnya

muatan-muatan tersebut berada pada sekitar permukaan sebuah konduktor.

Muatan yang bergerak akibat kehadiran muatan yang lain akan

mengingatkan pada konsep gaya. Mengapa ,elaskan6 Gaya yang bekerja

pada sebuah muatan Q dan menyebabkan pergeseran sepanjang s disebut

energi atau kerja W .

,adi kerja yang dilakukan oleh sebuah muatan sama dengan perkalian

gaya dengan pergeseran dirumuskan

amper

mete


5/14

W = F S

Menurut persamaan di atas bah)a gaya sebanding dengan muatan

maka kerja yang dilakukan juga sebanding dengan muatan yang berpindah

dan beda potensial yang menyebabkan muatan bergerak. 7leh karena itu

persamaan tersebut dapat ditulis

W 2 Q△V

!engan△VAB adalah beda potensial di titik A dan $ dengan satuan +olt

lihat Gambar di ba)ah6 %ersamaan di atas menunjukkan bah)a usaha atau

kerja dapat dinyatakan dalam satuan coulomb +olt dan disebut sebagai energi

potensial. $eda potensial listrik sering disebut sebagai potensial dan dalam

bahasa sehari-hari lebih dikenal sebagai tegangan listrik.

%erhatikan Gambar di ba)ah misalkan ada dua buah benda berbentuk

bola yang sama besarnya masing-masing bermuatan positi*. $enda A

bermuatan positi* lebih banyak daripada benda $. 7leh karena itu benda A

mempunyai potensial listrik lebih besar daripada di $. Sebaliknya benda A

kekurangan elektron sehingga jika benda A dan $ dihubungkan denganka)at penghantar maka terjadi aliran elektron dari $ ke A dan aliran

muatan positi* dari A ke $ sampai terjadi keseimbangan yaitu potensial A

sama dengan potensial $. Arah aliran muatan-muatan positi* disebut arah

arus listrik I dan arah sebaliknya adalah arah elektron hal ini

menunjukkan bah)a arah arus listrik selalu berla)anan dengan arah aliran

elektron.

%ada saat terjadi keseimbangan antara potensial di A dan di $ maka

tidak akan terjadi aliran muatan atau tidak ada arus yang mengalir. 5ntuk

mempertahankan terjadinya aliran muatan perlu adanya alat sumber

tegangan atau sumber arus yang dapat memberikan beda potensial dalam

A B


6/14

suatu penghantar. "ontoh sumber tegangan di antaranya baterai dinamo

dan aki.

5ntuk mengalirkan muatan listrik dari titik satu ke titik yang lain dalam

suatu penghantar diperlukan energi. $anyaknya energi yang dikeluarkan

di antaranya tergantung pada besar kecilnya sebuah muatan yang

dipindahkan makin besar muatan yang dipindahkan makin besar pula

energi yang harus dikeluarkan persamaan Energi ini disebut Energi

%enggerak Listrik E%L#. E%L sering disebut Gaya Gerak Listrik GGL#.

!engan kata lain bah)a GGL adalah energi yang dikeluarkan oleh sumber

tegangan yang diperlukan untuk menggerakkan muatan listrik di dalam

suatu rangkaian.

C. MACAM SUMBER TEGANGAN

Telah dipelajari bersama bah)a arus listrik dapat mengalir dalam ka)at

penghantar jika antara kedua ujung-ujung penghantar itu terdapat beda

potensial. 5ntuk dapat menimbulkan beda potensial diperlukan sumber

tegangan. Ada dua jenis sumber arus listrik yaitu sumber arus searah atau

direct current (DC) dan sumber arus bolak-balik atau alternating current

(AC). Sumber arus bolak-balik adalah sumber arus yang mengalirkan arus

selalu bolak-balik. "ontohnya generator dan dinamo arus bolak-balik.

Sementara itu sumber arus searah yaitu sumber arus yang mengalirkan

arus kesatu arah saja. "ontohnya batu baterai aki elemen 'olta dan

dinamo arus searah. Sumber tegangan yang mengeluarkan energi listrik

berdasarkan prinsip pasangan logam disebut sel atau elemen. Elemen ada

dua jenis yaitu elemen primer dan elemen sekunder.

8. Elemen %rimer

%ada elemen primer reaksi kimia yang menyebabkan elektron

mengalir dari elektrode negati* katode# ke elektrode positi* anode#

tidak dapat dibalik arahnya. 1tulah sebabnya elemen primer tidak dapat

dimuati kembali jika muatannya sudah habis. !engan kata lain elemen

primer merupakan sumber arus searah yang memerlukan penggantian


7/14

bahan pereaksi. ,adi elemen primer adalah sumber arus listrik yang

tidak dapat diperbaharui lagi. Elemen primer ada dua jenis yaitu0

elemen basah dan elemen kering.

a. Elemen $asah

Elemen 'olta

Alessandro Volta (1745 – 1!7" menemukan bah)a pasangan

logam tertentu dapat membangkitkan GGL gaya gerak listrik

ini menyebabkan arus listrik mengalir dalam suatu rangkaian.

%asangan logam tersebut adalah "u tembaga# dan 9n seng#.

Sumber tegangan pertama yang dapat mengalirkan arus listrik

cukup besar adalah elemen 'olta. Tegangan yang dihasilkan

adalah 8: '. /;S7


8/14

Elemen !aniell

Elemen !aniell merupakan modi*ikasi dari elemen 'olta yaitu

dengan memperbaiki penampilan elemen. 5ntuk mencegah

polarisasi gas hidrogen elektrode dilindungi oleh larutan

tembaga sul*at larutan kimia# yang dinamakan depolarisator.

!epolarisator larutan tembaga sul*at# dipisahkan dari larutan

elektrolit asam sul*at encer# dengan bejana berpori sehingga

ion-ion masih dapat le)at dari elektrode satu ke elektrode

lainnya melalui larutan elektrolit da depolarisator. $ejana

tembaga sebagai elektrode positi* dan batang seng sebagai

elektrode negati*.

b. Elemen &ering

Elemen kering atau baterai adalah sumber tegangan yang dapat

lebih lama mengalirkan arus listrik daripada elemen 'olta. Elemen

kering dibuat pertama kali pada tahun 8>?? kimia)an %erancis oleh

#eor$e %e&lan&'e.

Elemen kering ini terdiri atas 9n yang berbentuk bejana dan logam

dalam 9n ini dilapisi karbon batang arang#. &arena batang arang

memiliki potensial lebih tinggi daripada 9n maka batang arang

sebagai anoda sedangkan 9n sebagai katoda. ,ika kedua elektrode

itu dihubungkan dengan lampu maka lampu akan menyala. /al ini

membuktikan adanya arus listrik yang mengalir pada lampu. &etika

lampu menyala larutan elektrolit akan bereaksi dengan seng.


9/14

!i bagian dalam elemen kering ini terdapat campuran antara

salmiak atau amonium klorida (/


10/14

;.

Elemen Sekunder

Elemen sekunder merupakan elemen elektrokimia yang dapat

diperbaharui bahan-bahan pereaksinya. Elemen sekunder ini harus

diberi muatan terlebih dahulu sebelum digunakan yaitu dengan cara

mele)atkan arus listrik melaluinya.

a. Elemen sekunder basah

"ontoh elemen sekunder basah adalah akumulator aki#. ,enis

akumulator yang umum digunakan adalah akumulator timbal.

Akumulator merupakan sumber arus listrik yang dapat diisi ulang.

a#Accumulator b#%enyetruman accumulator

Akumulator terdiri atas karet keras atau kaca yang berbentuk bak

dan berisi larutan asam sul*at encer /;S7< yang ber*ungsi sebagai

larutan elektrolit.


11/14

!i dalam larutan ini terdapat dua kerangka timbul yaitu timbal

peroksida %b7;# sebagai anoda dan timbal murni %b# sebagai katoda.

$agian-bagian aki 0

Aki merupakan rangkaian seri beberapa akumulator. %ada

umumnya aki terdiri dari ? akumulator sehingga memiliki beda

potensial 8; '.

a Pema)aian a)i

%ada pemakaian aki terjadi proses perubahan energi

kimia menjadi energi listrik. %emakaian aki di antaranya untuk

menyalakan tape recorder radio T'. %ada saat aki digunakan

maka terjadi proses kimia sehingga aki dapat mengalirkan arus

listrik proses kimia yang terjadi adalah lapisan pada katoda dan

anoda sedikit demi sedikit berubah menjadi timbal oksida

%b7#. Sehingga potensial kedua kutub menjadi sama dan arus

listrik tidak dapat mengalir dalam hal ini aki dikatakan kosong.

&emampuan aki untuk mengalirkan arus listrik dapat dipulihkan

kembali dengan jalan mengalirkan arus listrik searah dari

sumber arus yang lain melalui kedua kutubnya.

* Pen$isian a)i

%ada proses pengisian aki ini terjadi perubahan energi

listrik menjadi energi kimia. Gambar di ba)ah menunjukkan

cara atau proses pengisian aki.


12/14

&arena ada aliran arus listrik dari luar maka kedua

kutub anoda dan katoda dari %b7 berubah menjadi %b7; dan

%b. %eristi)a mengalirkan arus listrik ke dalam aki ini disebut

mengisi atau dalam bahasa sehari-hari disebut menyeterum aki.

b. Elemen sekunder kering

(icad adalah pengembangan dari baterai sehingga dapat diisi

ulang.

(icad menggunakan nikel hidroksida sebagai elektroda negati* dan

cadmium sebagai elektroda positi*.

!engan demikian nama nicad berasal dari nikel dan cadmium.

!iantara kedua elektrode terdapat pasta dari bahan kalium

hidroksida sebagai elektrolit. $eda potensial yang dihasilkan oleh

sel nicad adalah sekitar 8; '. "ontoh elemen nikad ini terdapat

pada komputer laptop telepon genggam Persnal Digital Assistant

(PDA)! kamera digital! dan kamera genggam.


13/14

$aterai Sekunder pada telepon genggam kiri# dan pada laptop kanan#

D. GGL DAN TEGANGAN JEPIT

%ada lebel setiap sel selalu tertulis suatu besaran seperti 8.: ' atau @ '.

$esaran apakah ini $esaran tersebut menunjukkan gaya gerak listrik ggl#

yang dihasilkan oleh sumber arus listrik.

GGL adalah beda potensial antara kedua ujung atau kutub sumber arus

listrik saat sumber arus itu tidak terhubung ke rangkaian listrik diberi

lambang dan memiliki satuan +olt. Sedangkan beda potensial antaraɛ

kedua ujung atau kutub sumber arus listrik saat sumber arus itumengalirkan arus dalam rangkaian listrik disebut tegangan jepit diberi

lambang '. Tentu saja nilai tegangan jepit ' berubah tergantung pada nilai

hambatan bebannya Makin besar nilai hambatan beban makin kecil nilai

tegangan jepitnya. (ilai tegangan jepit selalu lebih kecil dari GGL.

+en$,),r ##% dan Te$an$an

'oltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik. GGL dan tegangan

jepit dapat diukur dengan menggunakan +oltmeter.


14/14

!alam menggunakannya +oltmeter harus dipasang secara paralel

dengan sumber tegangan atau peralatan listrik yang akan diukur beda

potensialnya teganganya#. Maksudnya kutub positi* +oltmeter harus

dihubungkan dengan kutub positi* sumber tegangan atau alat listrik dan

kutub negati* +oltmeter harus dihubungkan dengan kutub negati* sumber

tegangan atau alat listrik.

Sumber Arus Listrik.doc

Documents

Transcript of Sumber Arus Listrik.doc