Arus Listrik 9.1

Dari Crayonpedia

Langsung ke: navigasi, cari

Untuk materi ini mempunyai 1 Kompetensi Dasar yaitu:

Kompetensi Dasar :

  1. Mendeskripsi-kan prinsip kerja elemen dan arus listrik yang ditimbulkannya serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari


Daftar isi

SUMBER ARUS LISTRIK

Arus Listrik

Jika benda A yang mempunyai lebih banyak muatan positif dihubungkan dengan benda B yang mempunyai lebih sedikit muatan positif, muatan positif benda A akan mengalir ke benda B sedemikian rupa sehingga jumlah muatan kedua benda menjadi sama (seimbang). Aliran (gerakan) muatan tersebut disebabkan muatan-muatan positif pada benda A mengalami gaya tolak yang lebih besar dari pada muatan-muatan positif pada benda B. Hal ini dikatakan potensial listrik (selanjutnya ditulis potensial saja) benda A lebih besar dari pada benda B. Aliran muatan positif tersebut didefinisikan sebagai arus listrik. Jadi. arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Pada perkembangan selanjutnya, ditemukan bahwa muatan listrik yang dapat mengalir bukan muatan positif. Melainkan muatan negatif yang disebut elektron.
Gambar:jjthompson.jpg

Elektron ditemukan oleh J.J. Thomson (1856-1940). Meskipun demikian, anggapan bahwa arus listrik ditimbulkan oleh aliran muatan positif tidak menjadi masalah karena aliran elektron menimbulkan arus listrik. Arah arus listrik tersebut berlawanan dengan arah aliran elektron. sedangkan besarnya sebanding dengan besar aliran elektron.
Keberadaan arus listrik dapat diketahui melalui alat ukur listrik atau alat listrik lainnya. Alat listrik yang dapat digunakan antara lain lampu pijar atau bohlam. Penghantar yang dapat dilalui arus listrik merupakan suatu rangkaian tertutup. Artinya, ujung penghantar harus dihubungkan dengan kutub positif sumber tegangan dan ujung penghantar yang lain harus dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan. Jika rangkaian terbuka (terputus), arus listrik tidak dapat mengalir melalui rangkaian itu. Jadi, arus listrik hanya dapat mengalir dalam rangkaian tertutup. Selanjutnya, jika baterai yang digunakan dua buah, nyala lampu lebih terang. Hal itu disebabkan arus listrik yang melalui lampu lebih besar. Karena terbukti bahwa besar arus listrik yang mengalir (selanjutnya disebut kuat arus listrik) sebanding dengan banyaknya elektron yang mengalir. Kuat arus listrik dapat didefinisikan sebagai kecepatan aliran muatan listrik. Dengan kata lain, kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir melalui penampang suatu penghantar tiap sekon. Besar kuat arus listrik secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

Gambar:arus_listrik.jpg

Untuk arus listrik yang kecil dinyatakan dalam miliampere (mA) atau mikroampere (µA).

Elemen Volta

Adanya perbedaan potensial logam dimanfaatkan untuk membuat sel Volta. Elemen Volta tersusun atas pelat tembaga sebagai elektroda positif atau kutub positif, pelat seng sebagai elektroda negatif atau kutub negatif. dan larutan asam sulfat sebagai larutan elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus Iistrik. Pelat tembaga mempunyai potensial lebih tinggi dari pada pelat seng. Hal itu memungkinkan terjadi aliran elektron dari pelat seng ke pelat tembaga atau aliran arus listrik dari pelat tembaga ke pelat seng Dalam larutan elektrolit (asam sulfat), pelat seng bereaksi dengan larutan elektrolit, sedangkan pelat tembaga tidak. Reaksi tersebut menghasilkan gas hidrogen dan energi. Energi inilah vang digunakan elektron untuk bergerak (mengalir) dari pelat seng ke pelat tembaga. Karena ada aliran elektron, terjadi aliran arus listrik dari tembaga ke seng (pada rangkaian di luar larutan). Jadi, arus listrik terjadi karena adanya reaksi kimia. Dengan kata lain, dalam elemen Volta terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
Jika pada penghantar (kabel) yang menghubungkan antara pelat seng dan tembaga dipasang sebuah lampu, lampu tersebut akan menyala. Namun, nyala lampu tersebut tidak lama kemudian akan menjadi redup dan akhirnya padam. Hal itu terjadi karena pada pelat tembaga yang tercelup dalam larutan tertutupi oleh gelembung-gelembung gas hidrogen. Gelembung-gelembung gas hidrogen inilah yang menghalangi aliran arus listrik sehingga Iampu menjadi padam. Peristiwa menempelnya gelembung-gelembung gas hidrogen pada pelat tembaga disebut polarisasi.

Baterai atau Elemen Kering

Gambar:baterai.jpg

Baterai merupakan salah satu sumber arus listrik yang sangat akrab dengan kehidupan kita. Baterai biasanya digunakan pada lampu senter, jam dinding, dan mainan elektronik Baterai tersusun atas batang karbon sebagai elektrode positif atau kutub positif, pembungkus batang karbon vang terbuat dari seng sebagai elektrode negatif atau kutub negatif, larutan amonium klorida sebagai larutan elektrolit, dan campuran mangan dioksida dengan karbon sebagai depolarisator, yaitu pelindung larutan elektrolit. Elemen kering pertama kali dibuat oleh Leclance. Oleh karena itu, elemen kering juga sering disebut elemen Leclance. Ketika baterai dipakai, terjadi reaksi antara elektrode positif dan elektrode negatif. Di elektrode negatif terjadi pelepasan elektron oleh seng. Akibatnya, terbentuk ion seng yang bermuatan positif. Elektron yang dilepaskan tersebut ditangkap oleh elektrode positif. Dalam hal ini, dilakukan oleh mangan dioksida (batu kawi) dan larutan amonium klorida. Peristiwa tersebut terjadi secara terus-menerus. Akibatnya, pada suatu saat perbedaan potensial kedua elektrode sama dengan nol. Pada keadaan seperti inilah baterai dikatakan mati (baterai tidak dapat dipakai lagi). Selama digunakan, seng dalam bereaksi dengan amonium klorida dan batu kawi sehingga terbentuk seng klorida, gas hidrogen, amonia, dan mangan trioksida. Itulah sebabnya, jumlah amonium klorida berangsur-angsur berkurang. Sebagaimana elemen Volta, baterai tidak dapat dimuati lagi (diisi atau disetrum) jika muatannya habis. Elemen seperti ini dinamakan elemen primer. Besar beda potensial baterai di pasaran sekitar 1.5 V.

Aki (Akumulator)

Gambar:accu.jpg

Aki termasuk elernen sekunder. Artinya: aki dapat diisi kembali setelah muatannya habis. Agar dapat dipakai lagi. Kedua elektrode yang sudah menjadi timbel sulfat harus dikembalikan lagi seperti semula, yaitu menjadi timbel sebagai elektrode negatif dan timbel dioksida sebagai elektrode positif. Hal itu dapat dilakukan dengan cara kutub positif aki dihubungkan dengan kutub positif sumber arus DC dan kutub negatif aki dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus DC. Hubungan seperti ini menyebabkan arus elektron sumber arus DC menekan (berlawanan dengan) arus elektron aki Akibatnya, elektron-elektron aki tertekan kembali masuk ke elemen. Oleh karena itu, beda potensial sumber arus DC harus lebih besar dari pada beda potensial aki yang diisi. Reaksi kimia yang terjadi saat pengisian aki merupakan kebalikan dari reaksi yang terjadi
saat pemakaian aki.

Gaya Gerak Listrik

Baterai. aki, atau sumber arus lain yang mengubah energi kimia atau energi lainnya menjadi energi listrik disebut juga sumber gaya gerak listrik atau GGL. Istilah gaya gerak listrik tidak tepat karena tidak mewakili "gaya" seperti pada hukum Newton. Agar tidak menimbulkan kebingungan, gaya gerak listrik lebih baik dinyatakan sebagai singkatannya, yaitu GGL. Beda potensial antara kutub sumber arus jika tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian luar disebut GGL dari sumber. Besar GGL biasa diberi simbol ε. Dalam kehidupan sehari-hari, GGL lebih sering disebut tegangan atom voltase. Sewaktu elektron-elektron bergerak di dalam suatu sumber arus, sebenarnya juga mengalami hambatan. Hambatan pada sumber arus itu disebut hambatan dalam. Hambatan inilah yang mengurangi energi elektron sehingga tegangan pada hambatan luar (lampu) akan berkurang. Tegangan yang lebih kecil dari pada GGL inilah yang disebut te gangan jepit.

Mengukur Arus Listrik

Sebagai contoh, misalkan batas ukur amperemeter 1 A dan skala maksimumnya 50. Jika jarum penunjuknya menunjuk angka 20 pada skala, kuat arus listrik yang melaluinya dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.

Gambar:mengukur.jpg

Sakelar dan Sekring
Sakelar dan sekring merupakan alat pemutus dan penyambung arus listrik. Sakelar adalah alat penyambung atau pemutus arus listrik sementara. Dengan sakelar, kita dapat menyambung atau memutus arus Iistrik dengan cepat tanpa mengubah susunan rangkaian. Dalam rangkaian. sakelar dipasang secara seri. Dalam kehidupan sehari-hari. sakelar banyak digunakan untuk menyalakan atau memadamkan lampu. Jika sakelar kita on-kan, lampu akan menyala, dan jika sakelar kita off-kan, lampu akan padam.
Pada rangkaran listrik rumah tangga (PLN), arus listrik yang mengalir kadang-kadang melampaui batas yang diperkenankan. Hal itu dapat merusakkan alat-alat listrik pada rangkaian. bahkan dapat menyebabkan kebakaran. Oleh karena itu, diperlukan suatu alat pengaman atau alat pembatas kuat arus. Alat inilah yang disebut sekring. Bagian pokok sekring berupa kawat. Apabila arus listrik yang melalui kawat tersebut melebihi batas arus yang diperkenankan. Kawat tersebut akan hangus terbakar. Akibatnya, rangkaian menjadi terbuka (aliran arus terputus). Biasanya, hal itu terjadi karena adanya hubungan pendek (korsleting) pada rangkaian. Sekring tidak hanya dipasang pada kotak sekring. Akan tetapi juga dipasang pada kontak tusuk kabel se:tiap alat listrik, misalnya setrika listrik. Sebagai contoh, jika sebuah setrika listrik memerlukan arus 2 A. Nilai sekringnya harus sedikit lebih tinggi dari 2 A. misalnya 3 A. Jika nilai sekring yang digunakan kurang dari 2 A. misalnya 1 A, sekring itu akan selalu putus. Nilai sekring yang dipasang di kotak sekring jauh lebih besar, yaitu sekitar 30 A. Hal itu disebabkan sekring itu harus menampung beban arus yang besar.

Mengukur Beda Potensial

Pada saat mempelajari tegangan jepit karna sudah mengenal alat ukur voltmeter. Voltmeter digunakan untuk mengukur besar beda potensial atau tegangan listrik. Dalam menggunakannya, voltmeter harus dipasang secara paralel dengan sumber tegangan atau peralatan listrik yang akan diukur beda potensialnya (teganganya). Maksudnya, kutub positif voltmeter harus dihubunqkan dengan kurub positif sumber tegangan atau alat listrik dan kutub negatif voltmeter harus dihubungkan dengan kutub negatif sumber tegangan atau alat listrik.
Sebagai contoh. kita akan mengukur tegangan sebuah baterai. Mula-mula kita harus memutar sakelar, pilih ke posisi DC (menunjukkan sumber tegangan arus searah). i Kemudian, kita memilih batas ukur dengan cara memutar sakelar pilih, misalnya 5 V. Dalam hal ini, tegangan maksimum yang dapat diukur dengan voltmeter adalah 5 V. Jika skala yang ditunjuk oleh jarum penunjuk adalah l5 dan skala maksimumnya 50, nilai tegangannya dapat dihitung sebagai berikut.

Gambar:potensial1.jpg

Gambar:potensial2.jpg

Jadi, tegangan baterai yang diukur adalah 1,5 V.
Ketika mernbaca rangkaian listrik, kamu akan menemukan simbol-simbol komponen listrik. Agar dapat membaca rangkaian tersebut. kamu harus dapat menerjemahkan tiap simbol yang ada.

Referensi


Beri Penilaian

Rating : 4.2/5 (55 votes cast)


Peralatan pribadi