Arus listrik
Secara sepintas arus listrik kita tandingkan dengan arus air. Perbedaanya, Dalam arus air yang mengalir adalah molekul air sedangkan arus
listrik yang mengalir adalah elektron-elektron yang ada di dalam di dalam
penghantar.
Sudah kita ketahui bahwa elektron-elektron terikat pada intinya.
Namun dengan memberikan tenaga yang cukup besar kepada elektron elektron yang
berada dalam jalur valensi dapat melespaskan dari ikatan inti dan melompat ke
jalur hantaran. Salah satu pemberian tenaga adalah baterai.
Deras
arus air kita nyatakan dalam “liter per detik” besar arus listrik (kuat arus
listrik) dinyatakan dalam coulomb per detik (1 coulomb 6,3 x 10^18 elektron)
Arus
listrik sekuat 1 coulomb per detik disebut dengan 1 ampere. Jadi kalau ada 5
coulomb elektron mengalir dalam 1 detik maka kuat arus adalah 5 A.
 |
Bagan 1 pergerakan elektron
Sumber Arus dan Beban
Sumber arus listirik salah satunya adalah
baterai, salah satu sumber lain misalnya sel surya. Setiap sumber arus listrik
memiliki kutub positif dan negatif.
 |
| bagan 2 ilustrasi arah arus listrik |
Dari bagan dapat dilihat bahwa :
- Arah arus listrik ( diluar baterai) dari kutub positif menuju kutub negatif
- Arah arus elektron (diluar baterai) dari kutub negatif ke kutub positif
Seluruh jalan yang dilalui listrik disebut kalang atau sirkit listrik. Agar mengalir listrik maka kalang jangan putus atau disebut kalang tertutup jika ada jalur putus atau diputus disebut kalang terbuka.
Ilustrasi di atas disebut dengan menghubung singkatkan arus, ilustrasi tersebut hanya dipakai untuk menjelaskan arah arus listrik.
Arus listrik menimbulkan bahang atau energi panas, besar panas tergantung pada besarnya arus yang mengalir, semakin besar arus semakin besar panas, ini disebabkan elektron bergesekan dengan molekul penghantar.
Sumber arus tidak akan terhubung singkat jika rangkaianya diberi beban. Beban dapat berupa lampu, radio, atau alat lain.
Arus listrik disebabkan karena elektron elektron ditambahkan tenaga, dan tenaga ini disebabkan oleh gaya elektromotor pada baterai. Besar gaya elektromotor misalnya 1,5 v, 12 v dan dll. Daya elektromotor boleh disingkat g.e.m atau disebut tegangan ( tapi jangan voltase).
Baterai
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, mobil listrik, dan Pesawat terbang.
Ada dua golongan baterai :
- Baterai primer : Ini adalah baterai untuk sekali pakai. Kalau habis dibuang.
- Baterai sekunder : dapat diisi ulang beberapa kali.
Ada tiga komponen utama pada baterai :
- dua elektroda, yaitu anoda dan katoda,
- elektrolit.
Elektroda dibuat dari bahan yang secara kimiawi bereaksi untuk mentranfer elektron-elektron. Elektroda-elektroda pun secara fisik digunakan sebagai tumpuan bagi bahan kimia yang dipakai, juga diperlukan untuk menyediakan penghantar yang baik bagi elektron.
Anoda adalah elektroda yang akan melepaskan elektron elektron selama baterai mengeluarkan arus, ini adalah kutub baterai positif.
Katoda adalah elektroda yang menyerap elektron-elektron selama baterai mengeluarkan arus. Ini merupakan kutub negatif. Elektrolit adalah cairan berupa larutan asam, basa, atau garam; elektrolit pun menutup kalang hantaran kedua elektroda tersebut.
Perhatikanlah bahwa baterai tidak menyimpan listrik, melainkan menyimpan larutan bahan bahan kimiawi yang dapat menimbulkan reaksi antara sesama bahan-bahan itu dengan cara sedemikian hingga menimbulkan aliran elektron elektron dalam kalang luar baterai.
Baterai primer
Baterai primer yang banyak ditemui adalah jenis yang banyak dipakai dalam lampu senter, yaitu baterai seng karbon; baterai ini lazim disebut baterai kering meskipun sebenarnya sel selnya tidak kering. Sel itu berisi elektrolit yang diisapkan pada bahan yang lekat pada katoda, sehingga baterai tampak seakan akan kering. Baterai seng karbon bertegangan 1,5 volt.
Lihat gambar penampang baterai seng karbon!
Wadah dari seng merupakan elektroda aktif. Elektroda karbon yang ada di senter merupakan elektroda positif. Jangan sampai tegangan baterai merosot menjadi kurang dari 1 volt sebelum diganti baru.
Baterai oksida perak dan baterai merkuri berbentuk sangat kecil. Karena menyerupai kacing, maka baterai ini pun disebut baterai kancing. Baterai oksida perak bertegangan 1,5 volt setiap sel, sedangkan baterai merkuri 1,35 atau 1,4 volt.
Kalau dibandingkan dengan baterai seng karbon, maka baterai ini memiliki umur Simpan (shelf life) lebih panjang, artinya dapat dsimpan sangat lama. (Yang dimaksud dengan umur simpan adalah umur baterai selama tidak dipakai, yatu selama disimpan) Juga jumlah jam kerja sangat besar selesihnya.
Tabel perbandingan jam kerja baterai
Elektroda negatif dibuat dari serbuk seng murni yang dipadatkan. Elektroolitnya adalah larutan hidrosida potasium yang jenuh dengan ion- ion seng. Keping keping elektroda saling tersekat dengan material berpori, gambar dibawah adalah penampang baterai merkuri. Kalau sudah habis, baterai merkuri jangan dibuang sembarangan, merkuri adalah racun.
Baterai sekunder
Baterai sekunder atau baterai yang dapat diisi ulang adalah misalnya baterai nikel kadmium (NiCd) disebut sigkat baterai nicad. Ini adalah baterai kering dengan tegangan 1,25 volt.
Kalau dipakai dengan hati hati, baterai akan dapat diisi ulang sampai 500 kali. Supaya berumur panjang, baterai ini jangan sampai kosong sebelum diisi ulang.
Gambar dibawah adalah penampang baterai NiCd kecil, kutub positif dan kutub negatif saling dipisah dengan separator dari bahan isolasi, keping- keping adalah tabir dari nikel yang berbentuk yang kuat dan lemas. Keping positif adalah keping yang diresapi larutan garam nikel. Keping negatif adalah keping yang diresapi larutan garam kadmium. Elektrolitnya hidroksida potasium. Wadahnya berupa kaleng baja.
Setiap baterai sekunder memiliki tegangan minimum tertentu yang tidak boleh dilanggar, dimana baterai perlu diisi ulang. Tegangan minimum bagi baterai Nicd adalah 1,0 volt. Baterai ini akan dapat diisi ulang dengan cara menetes, sementara baterai sedang tersambung kepada beban)
Keunggulan baterai NiCd adalah (selain dapat diisi ulang berkali kali) bahwa selama pemakaian, teganganya boleh dikatakan konstan. Baterai NiCd bertahan konstan, sampai tiba saatnya ia perlu diisiulang.
Baterai sekunder yang paling banyak dipakai adalah jenis asam-timbel gambar, baterai ini dipakai terutama dalam kendaraan mobil, baterai dirancang khusus agar mampu mengeluarkan arus besar dalam waktu pendek (misalnya di saat menganjak motor) kemudian segera diisiulang dengan arus besar pula. Bterai yang 12 volt perlu diisiulang kalau tegangannya sudah merosot sampai 10,5 volt.
Kapasitas battery
Untuk menilai kebaikan baterai dipakailah pengertian ampere-jam (ampere-hour, ah) Contoh : kapasitas 80 ampere-jam( Ah) berarti baterai mampu mengeluarkan arus 1 A selama 80 jam dalam kondisi tertentu sebelum baterai ditukar baru (baterai primer) atau perlu diisiulang (baterai sekunder)
Baterai kancing atau alat bantu pendengaran dapat berkapasitas 35 ma- jam
Bilangan Ah berlaku juga untuk pengisian ulang. Contoh : baterai dengan kapasitas 80 Ah dapat diisi ulang dengan arus sebesar 1 A selama 80 jam.
Perlu diperhatikan :
- Baterai jangan dipaparkan di panasan.
- Baterai harus tetap bersih, perlu sesekali ditilik kalau kalau ada bocoran. Elektrolit adalah bahan kimawi yang aktif, lagi pula merupakan penghantar. Karena itu kalau ada bocoran dapat merusak kelengkapan elektronik.
- Kalau menggunakan baterai secara terus menerus ( misalnya dalam stasion amatir radio) buatlah catatan pemakaian baterai. Dengan demikian akan dapat diramalkan, kapankah perlu megisi ulang.
Ada 4 golongan tarif pengisian ulang :
- Pengisian menetes (trickle charge), atau disebut juga pengisian siap (stanby charge)
- Pengisian lambat (satu malam)
- Pengisian cepat (quick atau rapid charge)
- Pengisian kilat (fast charge)
Perhatikan bahwa baterai tidak dapat diisiulang dengan keempat- empat cara tersebut.
Selama pengisian dapat terjadi gas yang mudah meledak. Jangan menyalakan korek api dekat pada baterai yang sedang diisi.
Sambungkan terlebih dahulu baterai kepada alat pengisi baterai, sebelum daya dimasukan (di-onkan) kalau tidak, percikan api yang terjangkit sementara membuat koneksi akan dapat menyudut gas dan menimbulkan ledakan.
Pengisian supaya dilakukan dalam ruang yang baik peranginanya. Taatila peraturan- peraturan dari pabrik dalam tatacara pengisian ulang!
Sel surya
Kalau terkena cahaya surya, tiap sel surya dapat menjangkit tegangan 0,5 v. Kemampuan mengeluarkan arus maksimum ditentukan oleh faris tengah sel, misalnya 100 mA, 600 mA, 1 A atau 1,5 A dan juga oleh kuat cahaya yang jatuh padanya.
