Sumber Arus Listrik Searah dan Bolak-balik - IPA MTs

SUMBER ARUS LISTRIK SEARAH DAN BOLAK BALIK

Bismillahirrahmanirrahiim

Selamat datang di IPA MTs

Arus listrik adalah aliran listrik negatif. Arus listrik negatif mengalir dari kutub negatif ke kutub positif di dalam kawat penghantar. Tahukah kalian, ternyata arah arus listrik memiliki perbedaan. Ada yang bergerak lurus seperti gerak lurus beraturan dan ada yang hanya bolak-balik saja.

Berdasarkan arah arusnya, listrik terdiri dari 2 macam yaitu listrik arus searah dan listrik arus bolak balik. Arus searah dikenal dengan arus DC dan arus bolak balik dikenal sebagai arus AC. Agar kalian memahami arah arus, kalian dapat membacanya di zenius.net

Arus DC maupun AC dihasilkan oleh suatu sumber arus listrik yang disebut dengan elemen. Elemen terdiri dari dua jenis yaitu elemen primer dan elemn sekunder. Elemen kering merupakan sumber arus listrik yang tidak dapat diperbarui kembali ketika muatan listriknya habis dan bahan penyusunnya atau pereaksinya harus diganti seperti elemen volta. Elemen sekunder merupakan sumber arus listrik yang bahan-bahan pereaksinya dapat diperbarui kembali jika muatan listriknya sudah habis, contohnya aki motor atau baterai hp.

Artikel ini akan menjelaskan tentang arus listrik searah dan bolak-balik beserta beberapa contoh sumber arus listriknya. Baca dengan santai dan tenang juga sampai selesai agar kalian tidak gagal paham.

Baca juga artikel bermanfaat lainnya:

Memahami pengertian dan rumus arus listrik

Rangkaian listrik terbuka, tertutup, elemen dan hambatan

Arus Listrik Searah

A. Pengertian Arus Listrik Searah

Arus listrik searah dikenal dengan arus DC (Direct Current). Arus DC merupakan arus listrik negatif yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif (wikipedia). Arus ini berasal dari aliran elektron dari titik yang energi potensial tinggi ke titik dengan energi potensial rendah.

Arah arus DC selalu tetap dan lurus dari kutub negatif ke kutub positif. Besar tegangannya juga selalu tetap. Arus listrik searah dapat disimpan. Contoh alat elektronik yang menggunakan arus ini antara lain laptop, hp, mobil mainan yang menggunakan baterai, lampu motor dan mobil dan lain-lain.

B. Sumber Arus Listrik Searah

Arus listrik searah dihasilkan oleh beberapa sumber arus listrik. Sumber arus listrik searah tersebut antara lain:

1. Elemen Primer

elemen volta dan batu baterai
Gambar 1. Elemen Primer Arus Searah

Elemen primer adalah elemen yang bahan pereaksinya tidak dapat diperbarui kembali jika muatan listriknya habis sehingga perlu diganti. Berdasarkan bahan pereaksinya, elemen primer dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu elemen basah dan elemen kering.

a. Elemen Basah

Elemen basah merupakan elemen yang menggunakan larutan sebagai bahan pereaksinya. Berikut beberapa elemen atau sumber arus listrik searah yang termasuk elemen basah.

  1. Elemen Volta. Eleman volta termasuk elemen primer. Bahan pereaksinya berupa larutan asam sulfat. Elemen volta mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Elemen ini ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Alesandro Volta yang menyimpulkan bahwa pasangan logam tembaga dan seng membangkitkan GGL yang lebih besar dari pasangan logam lainnya. Eleman volta menggunakan tembaga (Cu) sebagai kutub positif dan seng (Zn) sebagai kutub negatif serta cairan asam sulfat (H₂SO₄) sebagai larutan pereaksi. Lihat gambar 1 elemen primer sumber arus searah. Saat kedua kutub tersebut dihubungkan dengan kawat yang dililitkan sesbuah lampu, maka lampu akan menyala sebentar. Waktu menyala lampu yang sebentar disebabkan oleh gas hidrogen (H₂) yang menempel pada tembaga sehingga menghalangi jalannya arus listrik. Peristiwa menempelnya hidrogen dan menghalangi arus listrik disebut polarisasi. Polarisasi ini menjadi kelemahan dari elemen volta.
  2. Elemen Daniel. Elemen ini merupakan modifikasi dari elemen volta dengan menambahkan larutan tembaga sulfat (CuSO₄) yang dipisahkan dari larutan elektrolit asam sulfat. Penggunaan tembaga sulfat agar mencegah polarisari hidrogen pada logam tembaga yang berperan sebagai kutub positif sehingga arus listrik dapat tetap mengalir. Tembaga sulfat ini berperan sebagai depolarisator.

b. Elemen Kering

Elemen kering pertama kali dibuat oleh Leclanche sehingga disebut juga eleman leclanche. Elemen kering tidak menggunakan cairan elektrolit. Elemen ini mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Adapun bahan penyusun elemen kering ini, berdasarkan gambar 1 di atas, antara lain :

  1. Batang Karbon (C) sebagai kutub positif
  2. Mangan Oksida (MnO₂), serbuk arang dan batu kawi sebagai depolarisator.
  3. Amonium Klorida (NH₄Cl) berupa pasta sebagai elektrolit.
  4. Seng (Zn) sebagai kutub negatif.

Saat batang karbon dan seng dihubungkan dengan kawat maka batang karbon akan kekurangan elektron karena berpindah ke logam seng sehingga batang karbon bermuatan positif dan logam seng bermuatan negatif. Hal tersebut menyebabkan perbedaan potensial listrik di kedua kutub tersebut sehingga arus listrik mengalir di dalam kawat penghubung. Contoh elemen kering antara lain batu baterai abc dan sejenisnya yang digunakan untuk senter, mobil mainan dan jam. Contoh lainnya adalah aki kering pada kendaraan bermotor.

2. Elemen Sekunder

akumulator, baterai hp, solar sel dan dinamo atau generator DC
Gambar 2. Elemen Sekunder Arus Searah

Elemen sekunder merupakan sumber arus listrik searah yang bahan pereaksi atau muatan listriknya dapat diperbarui atau diisi kembali. Berikut beberapa contoh elemen sekunder :

  1. Akumulator (accu). Akumulator atau dalam bahasa sehari-harinya disebut dengan AKI. Biasanya digunakan untuk kendaraan bermotor. Aki mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Aki terdiri dari wadah aki yang terbuat dari karet keras atau kaca, larutan asam sulfat (H₂SO₄) dan dua rangka timbel berlubang sebagai kutub positif  (PbO₂) dan negatif (Pb). Beda potensial yang dihasilkan hanya 2 volt sehingga aki disusun dengan rangkaian elemen seri. Ketika aki digunakan timbal di kedua kutub akan bereaksi dengan cairan elektrolit dan menghasilkan timbal sulfat (PbSO₄) sehingga aki tidak dapat mengalirkan arus listrik. Saat aki habis, aki dapat diisi kembali. Ketika pengisian aki, terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Aki dapat disi kembali dengan mengalirkan arus dari sumber lain dengan arah berlawanan.
  2. Baterai HP. Baterai HP termasuk elemen sekunder karena muatan listriknya dapat diisi ulang. Baterai HP dikenal dengan Baterai Lithium-Ion. Menurut staff.blog.ui.ac.id (2012), baterai hp terdiri dari katode (kutub positif), anode (kutub negatif), elektrolit dan separator (pemisah). Katode menggunakan material LiCoO₂, anode menggunakan material graphite, elektrolit menggunakan campuran LiPF₆, EC, DEM dan EMC, sedangkan separatornya menggunakan bahan polypropylene. Tetapi bahan-bahan tersebut berbeda bergantung produsen baterai HP. Saat baterai digunakan, muatan listrik dalam bentuk elektron dari anode ke katode melalui elektrolit dan lapisan separator. Adapun ketika baterai HP di charge, maka muatan listrik akan mengalir dari katode menuju anode.
  3. Solar Sel. Solar sel menggunakan energi panas matahari sebagai sumber energinya. Solar sel mengubah energi panas menjadi energi listrik. Solar sel cocok digunakan di daerah daerah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator dan lain-lain. Menurut www.inti.co.id, komponen solar sel terdiri dari solar panel, inverter dan baterai. Solar panel atau sel fotovoltiak akan mengubah energi panas matahari menjadi arus listrik searah (DC) dan inverter berfungsi mengubah arus DC menjadi arus AC (arus bolak-balik).
  4. Dinamo DC. Dinamo DC merupakan generator listrik yang menghasilkan arus listrik searah dengan menggunakan komutator. Dinamo ini mengubah energi gerak menjadi energi listrik melalui hukum induksi Faraday. Komponen utama dari dinamo DC yaitu : Stator (Magnet) dan Rotor berupa komutator (kumparan/lilitan kawat). Saat magnet berputar maka terjadi perpotongan fluks magnet oleh kumparan. Potongan fluks magnet tersebut menghasilkan listrik yang mengalir di dalam kumparan.

Baca juga  :

Memahami beda potensial dan energi listrik

Memahami rumus medan listrik

Arus Listrik Bolak Balik

A. Pengertian Arus Listrik Bolak Balik

Arus listrik bolak-balik dikenal dengan arus AC (Alternating Current) merupakan arus listrik dimana gerakan muatan listriknya (elektron) hanya bolak-balik di dalam kawat penghantar, tidak seperti arus DC yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif secara teratur.

Berdasarkan geraknya tersebut, arus AC memiliki tegangan listrik dan arah yang berubah-ubah. Gelombang arus AC berbentuk sinusoida atau seperti gelombang transversal. Oleh karena itu, gelombang listrik AC memilik periode, frekuensi dan amplitudo.

Jika kalian lihat di meteran listrik di rumah, ada tulisan 230V dan 50Hz. Angka tersebut menunjukkan tegangan listrik di rumah kalian sebesar 230 volt dan menggunakan arus ac dengan frekuensi 50 Hz. Frekuensi adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap detik, jadi gelombang listrik di rumah kalian akan membentuk 50 gelombang setiap detiknya.

Arus AC lebih efisien dan efektif dalam mentransmisi (menghantarkan) energi listrik dibandingkan listrik DC karena tegangan listrik AC dapat dinaikkan dan diturunkan sedangkan listrik DC tegangannya tetap sehingga sulit dinaikkan atau diturunkan.

B. Sumber Arus Listrik Bolak Balik

komponen generator ac, komponen generator dc, perbedaan generator ac dan dc
Gambar 3. Komponen Generator AC

Seperti arus searah (DC), arus AC juga dihasilkan oleh sumber arus listrik. Alat  yang dapat menghasilkan arus listrik AC adalah dinamo AC atau generator. Prinsip kerja alat ini adalah memutar magnet di dalam kumparan atau sebaliknya agar terjadi perubahan fluks magnet sehingga menghasilkan GGL induksi di ujung kumparan. GGL induksi menyebabkan perbedaan potensial listrik di ujung-ujung kumparan sehingga arus listrik dapat mengalir. Semakin banyak kumparan dan kecepatan gerak magnet maka semakin besar listrik yang dihasilkan.

Komponen alat ini sama seperti generator DC tetapi berbeda pada jumlah cincin yang digunakan. Pada generator DC hanya menggunakan satu cincin belah yang dinamakan komutator, sedangkan generator AC menggunakan dua cincin yang disebut slip ring. Lihat gambar 3 Komponen Generator AC

Baca juga :

Memahami sumber energi tak terbarukan dan terbarukan

Benda penghantar listrik dan hambatan jenis

Penutup

Sekian pembahasan mengenai sumber arus listrik searah dan bolak balik. Mudah-mudahan kalian memperoleh tambahan wawasan dan pemahaman mengenai arus listrik searah dan bolak balik serta sumber listrik yang menghasilkan kedua jenis arus tersebut. Bila ada kesalahan, kalian dapat menghubungi kami. Kami berharap kalian dapat membagikan artikel ini ke media sosial kalian agar orang lain juga memperoleh manfaat seperti kalian, dan kalian juga memperoleh kebaikan karena telah membagikan hal positif kepada orang lain. Ingat ! hati-hati dalam membagikan postingan, pastikan kalian memahami apa yang akan kalian bagikan.

Cari artikel di situs IPA MTs

Terjemahkan Artikel

Hubungi Kami

Nama

Email *

Pesan *

Subscribe