Pengertian dan Macam-macam Sumber Tegangan (Energi) Listrik
Oktober 17, 2015
Edit
Telah diketahui bersama bahwa arus listrik dapat mengalir dalam kawat penghantar jika antara kedua ujung-ujung penghantar itu terdapat beda potensial.
Untuk dapat menimbulkan beda potensial diperlukan sumber tegangan. Sumber tegangan yang mengeluarkan energi listrik berdasarkan prinsip pasangan logam disebut sel atau elemen. Elemen ada dua jenis, yaitu elemen kering dan elemen basah.
Contoh elemen kering adalah batu baterai (baterai), sedangkan contoh elemen basah adalah aki (accumulator).
Elemen kering disebut juga elemen primer, karena setelah tidak dapat memberikan beda potensial sudah tidak bisa dipakai lagi.
Sedangkan aki setelah tidak memberikan beda potensial atau dalam bahasa sehari-hari disebut kosong dapat diisi lagi maka aki disebut elemen sekunder.
Sumber tegangan pertama yang dapat mengalirkan arus listrik cukup besar adalah elemen Volta. H2SO4 yang dipakai sebagai elektrolit akan terdisosiasi menjadi H+ dan SO4-2.
Energi yang diperlukan untuk menggerakkan elektron-elektron dari elektroda Zn ke elektroda Cu dan jumlah energi per satuan muatan yang tersedia dari elemen Volta dinyatakan dalam satuan volt atau joule per coulomb.
Adanya gelembung-gelembung ini dikarenakan gas hidrogen tidak dapat bersenyawa dengan Cu, akibatnya menghalangi jalannya aliran listrik sehingga lampu tidak menyala.
Sebagai kutub positif (anoda) dalam elemen Volta adalah Cu sedangkan Zn sebagai kutub negatif (katoda) dan H2SO4 encer sebagai larutan elektrolit yang berakibat terdisosiasi menjadi ion 2H+ dan SO4 2-.
Elemen kering ini terdiri atas Zn yang berbentuk bejana dan logam dalam Zn ini dilapisi karbon (batang arang). Karena batang arang memiliki potensial lebih tinggi daripada Zn, maka batang arang sebagai anoda, sedangkan Zn sebagai katoda.
Di bagian dalam elemen kering ini terdapat campuran antara salmiak atau amonium klorida (NH4Cl) serbuk arang dan batu kawi atau mangan dioksida (MnO2).
Campuran ini berbentuk pasta yang kering. Karena elemen ini menggunakan larutan elektrolit berbentuk pasta yang kering maka disebut elemen kering.
Pada elemen kering, NH4Cl sebagai larutan elektrolit dan MnO2 sebagai depolarisator. Kegunaan dispolarisator yaitu dapat meniadakan polarisasi. Sehingga arus listrik pada elemen kering dapat mengalir lebih lama sebab tidak ada gelembung-gelembung gas.
Arus listrik pada baterai mengalir searah dan terjadi bila kutub positif dihubungkan dengan kutub negatif. Oleh sebab itu aliran baterai dinamakan Direct Current (DC).
Untuk menambah tegangan listrik baterai dapat disusun secara seri, yaitu disusun berurutan dengan kutub positif-negatif dengan berselang-seling. Misalnya 3 buah baterai mempunyai tegangan 1,5 volt yang disusun seri akan mempunyai tegangan 4,5 volt.
Susunan seperti ini sering kita jumpai pada alat-alat listrik sederhana seperti senter dan walkman. Adapun pasangan paralel adalah jika masing-masing kutub baterai yang sama saling dihubungkan, tegangan listrik yang didapat bertambah, tetapi arus yang mengalir akan menjadi lebih besar.
Baterai isi ulang
Saat ini, pemakaian baterai isi ulang semakin meluas, seiring semakin banyaknya alat komunikasi
dan alat elektronik lainnya yang bersifat portable (mudah dibawa dan dipindah-pindahkan), misalnya komputer laptop, telepon genggam, Personal Digital Assistant (PDA), kamera digital, dan kamera genggam.
Umumnya jenis baterai yang digunakan adalah nikel-kadmium (Ni-Cd), yang memakai bahan nikel hidroksida serta kadmium sebagai elektrodanya, dan kalium hidroksida sebagai elektrolit.
Akan tetapi, baterai isi ulang juga ada yang menggunakan bahan litium sebagai elektrodanya, sehingga mempunyai daya tahan yang lama.
Di dalam larutan ini terdapat dua kerangka timbul, yaitu timbal peroksida (PbO2) sebagai anoda dan timbal murni (Pb) sebagai katoda.
a. Pemakaian aki
Pada pemakaian aki terjadi proses perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Pemakaian aki di antaranya untuk menyalakan tape recorder, radio, TV.
Pada 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 (PbO).
Sehingga potensial kedua kutub menjadi sama, dan arus listrik tidak dapat mengalir, dalam hal ini aki dikatakan kosong.
Kemampuan aki untuk mengalirkan arus listrik dapat dipulihkan kembali dengan jalan mengalirkan arus listrik searah dari sumber arus yang lain melalui kedua kutubnya.
b. Pengisian aki
Pada proses pengisian aki ini terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Gambar di bawah ini menunjukkan cara atau proses pengisian aki.
Karena ada aliran arus listrik dari luar, maka kedua kutub anoda dan katoda dari PbO berubah menjadi PbO2 dan Pb. Peristiwa mengalirkan arus listrik ke dalam aki ini disebut mengisi atau dalam bahasa sehari-hari disebut menyeterum aki.
Untuk dapat menimbulkan beda potensial diperlukan sumber tegangan. Sumber tegangan yang mengeluarkan energi listrik berdasarkan prinsip pasangan logam disebut sel atau elemen. Elemen ada dua jenis, yaitu elemen kering dan elemen basah.
Contoh elemen kering adalah batu baterai (baterai), sedangkan contoh elemen basah adalah aki (accumulator).
Elemen kering disebut juga elemen primer, karena setelah tidak dapat memberikan beda potensial sudah tidak bisa dipakai lagi.
Sedangkan aki setelah tidak memberikan beda potensial atau dalam bahasa sehari-hari disebut kosong dapat diisi lagi maka aki disebut elemen sekunder.
1. Elemen Volta
Alessandro Volta (1745 – 1827) menemukan bahwa pasangan logam tertentu dapat membangkitkan GGL, gaya gerak listrik ini menyebabkan arus listrik mengalir dalam suatu rangkaian. Pasangan logam tersebut adalah Cu (tembaga) dan Zn (seng).Sumber tegangan pertama yang dapat mengalirkan arus listrik cukup besar adalah elemen Volta. H2SO4 yang dipakai sebagai elektrolit akan terdisosiasi menjadi H+ dan SO4-2.
Energi yang diperlukan untuk menggerakkan elektron-elektron dari elektroda Zn ke elektroda Cu dan jumlah energi per satuan muatan yang tersedia dari elemen Volta dinyatakan dalam satuan volt atau joule per coulomb.
Adanya gelembung-gelembung ini dikarenakan gas hidrogen tidak dapat bersenyawa dengan Cu, akibatnya menghalangi jalannya aliran listrik sehingga lampu tidak menyala.
Sebagai kutub positif (anoda) dalam elemen Volta adalah Cu sedangkan Zn sebagai kutub negatif (katoda) dan H2SO4 encer sebagai larutan elektrolit yang berakibat terdisosiasi menjadi ion 2H+ dan SO4 2-.
2. Elemen Kering (Baterai)
Elemen kering atau baterai adalah sumber tegangan yang dapat lebih lama mengalirkan arus listrik daripada elemen Volta. Elemen kering dibuat pertama kali pada tahun 1866, kimiawan Perancis oleh George Leclanche.Elemen kering ini terdiri atas Zn yang berbentuk bejana dan logam dalam Zn ini dilapisi karbon (batang arang). Karena batang arang memiliki potensial lebih tinggi daripada Zn, maka batang arang sebagai anoda, sedangkan Zn sebagai katoda.
Di bagian dalam elemen kering ini terdapat campuran antara salmiak atau amonium klorida (NH4Cl) serbuk arang dan batu kawi atau mangan dioksida (MnO2).
Campuran ini berbentuk pasta yang kering. Karena elemen ini menggunakan larutan elektrolit berbentuk pasta yang kering maka disebut elemen kering.
Pada elemen kering, NH4Cl sebagai larutan elektrolit dan MnO2 sebagai depolarisator. Kegunaan dispolarisator yaitu dapat meniadakan polarisasi. Sehingga arus listrik pada elemen kering dapat mengalir lebih lama sebab tidak ada gelembung-gelembung gas.
Arus listrik pada baterai mengalir searah dan terjadi bila kutub positif dihubungkan dengan kutub negatif. Oleh sebab itu aliran baterai dinamakan Direct Current (DC).
Untuk menambah tegangan listrik baterai dapat disusun secara seri, yaitu disusun berurutan dengan kutub positif-negatif dengan berselang-seling. Misalnya 3 buah baterai mempunyai tegangan 1,5 volt yang disusun seri akan mempunyai tegangan 4,5 volt.
Susunan seperti ini sering kita jumpai pada alat-alat listrik sederhana seperti senter dan walkman. Adapun pasangan paralel adalah jika masing-masing kutub baterai yang sama saling dihubungkan, tegangan listrik yang didapat bertambah, tetapi arus yang mengalir akan menjadi lebih besar.
Baterai isi ulang
Saat ini, pemakaian baterai isi ulang semakin meluas, seiring semakin banyaknya alat komunikasi
dan alat elektronik lainnya yang bersifat portable (mudah dibawa dan dipindah-pindahkan), misalnya komputer laptop, telepon genggam, Personal Digital Assistant (PDA), kamera digital, dan kamera genggam.
Umumnya jenis baterai yang digunakan adalah nikel-kadmium (Ni-Cd), yang memakai bahan nikel hidroksida serta kadmium sebagai elektrodanya, dan kalium hidroksida sebagai elektrolit.
Akan tetapi, baterai isi ulang juga ada yang menggunakan bahan litium sebagai elektrodanya, sehingga mempunyai daya tahan yang lama.
3. Aki (Accumulator)
Aki merupakan sumber tegangan yang berasal dari reaksi kimia, sebagaimana elemen Volta dan elemen kering. Aki terdiri atas karet keras atau kaca yang berbentuk bak dan berisi larutan asam sulfat pekat H2SO4 yang berfungsi sebagai larutan elektrolit.Di dalam larutan ini terdapat dua kerangka timbul, yaitu timbal peroksida (PbO2) sebagai anoda dan timbal murni (Pb) sebagai katoda.
a. Pemakaian aki
Pada pemakaian aki terjadi proses perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Pemakaian aki di antaranya untuk menyalakan tape recorder, radio, TV.
Pada 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 (PbO).
Sehingga potensial kedua kutub menjadi sama, dan arus listrik tidak dapat mengalir, dalam hal ini aki dikatakan kosong.
Kemampuan aki untuk mengalirkan arus listrik dapat dipulihkan kembali dengan jalan mengalirkan arus listrik searah dari sumber arus yang lain melalui kedua kutubnya.
b. Pengisian aki
Pada proses pengisian aki ini terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Gambar di bawah ini menunjukkan cara atau proses pengisian aki.
 |
| Gambar: Pengisian Accu |
Karena ada aliran arus listrik dari luar, maka kedua kutub anoda dan katoda dari PbO berubah menjadi PbO2 dan Pb. Peristiwa mengalirkan arus listrik ke dalam aki ini disebut mengisi atau dalam bahasa sehari-hari disebut menyeterum aki.