Mengenal Sumber Arus Listrik dan Jenis-jenisnya
Sumber arus listrik adalah semua benda yang dapat menghasilkan arus listrik.
Sumber arus listrik sangat penting untuk kehidupan manusia, karena dengan adanya sumber arus listrik, maka gerak gaya listrik atau tegangan listrik dapat dibuat, sehingga dapat digunakan untuk mengoperasikan alat-alat elektronik.
A. Pengertian Gaya Gerak Listrik
Gaya gerak listrik (ggl) atau electromotive force (emf) adalah beda potensial antara kutub-kutub elemen sumber arus listrik sebelum dirangkai (rangkaian terbuka), atau beda potensial antara kutub-kutub elemen sumber arus listrik saat tidak mengalirkan arus listrik.
Gerak gaya listrik dilambangkan dengan huruf E. Gaya gerak listrik disebut juga dengan tegangan, maka satuan yang digunakan adalah volt (V).
Salah satu contoh yang dapat kita amati, yaitu pada kulit baterai yang tertera tulisan E=1,5 V. Artinya, menunjukkan besarnya ggl yang dapat dibangkitkan pada baterai tersebut sebesar 1,5 volt.
B. Jenis Sumber Arus Listrik
1) Sumber arus listrik searah
Contoh dari sumber arus listrik searah atau direct current (DC), seperti: beterei, akumulator, elemen volta, dan lain sebagainya.
2) Sumber arus listrik bolak-balik
Contoh dari sumber arus listrik bolak-balik atau alternating current (AC), seperti: dynamo sepeda, generator, dan lain sebagainya.
C. Elemen Sumber Arus Listrik
Elemen sumber arus listrik terbagi menjadi dua, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Berikut adalah penjelasannya.
1. Elemen primer
I) Elemen volta
Elemen volta ditemukan pertama kali oleh Fisikawan berkebangsaaan Italia, bernama Alessandro Volta (1745–1827).
Alessandro Volta menemukan bahwa pasangan logam tertentu dapat membangkitkan sebuah gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik inilah yang menyebabkan arus listrik mengalir pada suatu rangkaian.
Elemen volta adalah sel elektrokimia yang dapat menghasilkan arus listrik. Bagian-bagian elemen Volta adalah sebagai berikut:
- Bejana sebagai wadah
- Larutan elektrolitnya adalah asam sulfat (H2SO4)
- Kutub positif (anoda) adalah tembaga (Cu).
- Kutub negatif (katoda) adalah seng (Zn).
Jika elektroda-elektroda seng dan tembaga dimasukkan ke dalam larutan asam sulfat, maka akan terjadi reaksi kimia yang menyebabkan lempeng tembaga bermuatan listrik positif dan lempeng seng bermuatan listrik negatif.
Hal ini menunjukkan jika lempeng tembaga memiliki potensial lebih tinggi daripada potensial lempeng seng.
Kemudian, elektron akan mengalir dari lempeng seng menuju lempeng tembaga.
Jika kedua lempeng ini dirangkaikan dengan lampu, maka arus akan mengalir dari lempeng tembaga ke lempeng seng, sehingga mengakibatkan lampu akan menyala.
Namun, aliran arus listrik ini tidak berlangsung lama dan lampu akan padam.
Hal ini diakibatkan oleh gelembung-gelembung gas hidrogen yang dihasilkan oleh asam sulfat (H2SO4) yang menempel pada lempeng tembaga.
Gelembung gas hidrogen ini akan menghambat aliran elektron, peristiwa ini disebut dengan polarisasi.
Polarisasi adalah peristiwa tertutupnya elektroda elemen, oleh hasil reaksi yang mengendap pada elektroda tersebut.
Walaupun penemuannya memiliki keterbatasan, elemen Volta ini masih menjadi prinsip dalam pembuatan baterai dan aki.
II) Elemen Daniell
Elemen Daniell hampir memiliki cara kerja yang sama dengan elemen Volta. Namun, perbedaannya pada elemen Daniell ditambahkan larutan tembaga sulfat (CuSO4) sebagai larutan elektrolit.
Dengan ditambahkannya tembaga sulfat, tembaga akan bereaksi terlebih dahulu, sehingga mencegah terjadinya polarisasi.
III) Beterai
Baterai biasa disebut elemen kering, mempunyai dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (–).
Kutub positif pada baterai berupa batang karbon yang dibenamkan ke dalam antara campuran mangan dioksida (MnO2) dan amonium klorida (NH4Cl).
Kutub negatif baterai adalah lapisan yang berada paling luar yang terbuat dari seng (Zn).
Campuran mangan dioksida berguna sebagai zat pelindung elektrolit.
Seng berfungsi sebagai kutub negatif dan campuran mangan dioksida yang terdapat pasta amonium klorida berfungsi sebagai elektrolit.
Terdapat beda potensial yang terjadi di antara kutub positif dan kutub negatif. Beda potensial inilah yang mengakibatkan baterai tersebut dapat mengalirkan arus listrik jika dipasangkan dengan benar dalam sebuah rangkaian.
Baterai alkalin adalah penyempurnaan dari sel seng karbon. Apabila digunakan dalam suatu peralatan, sel alkalin akan bertahan selama enam atau tujuh kali lebih lama jika dibandingkan dengan sel seng karbon biasa.
Sel alkalin mengandung elektrolit larutan kalium hidroksida. Plat logamnya terbuat dari nikel dan senyawa kadmium.
2. Elemen sekunder
Elemen sekunder adalah elemen sumber arus listrik yang bersifat dapat digunakan lebih dari sekali pakai.
Artinya, walaupun energi yang digunakan sudah habis, tetapi masih dapat digunakan lagi dengan cara pengisian ulang kembali. Contoh dari elemen sekunder, seperti:
I) Akumulator
Akumulator sering juga disebut sebagai elemen basah. Akumulator atau aki terdiri atas pasangan-pasangan keping timbal dan timbal dioksida, di mana tiap pasangan ini disebut sebagai sel.
Setiap pasangan timbal dan timbal dioksida mampu memberikan tegangan hingga 2 volt.
Kapasitas penyimpanan dari sebuah aki dapat terlihat berupa tulisan angka pada aki. Misalkan, pada sebuah aki tertulis 12V 40 AH. Artinya, aki tersebut mempunyai ggl 12 volt dan mengalirkan arus listrik 40 Ampere selama waktu satu jam.
Akumulator mempunyai dua buah kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (–).
Kutub negatif akumulator terletak pada timbal, sedangkan kutub positif terletak pada timbal dioksida.
Timbal dioksida dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam, supaya akumulator dapat digunakan kembali, akumulator perlu dialiri sumber arus searah (DC).
Perubahan energi terjadi pada saat aki digunakan, yaitu perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik, sedangkan pada saat pengisian aki terjadi perubahan energi, yaitu dari energi listrik menjadi energi kimia.
