Sel Sekunder Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini

Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas IX 126 suhu dan tidak mengalami polarisasi. Akibatnya, sel Weston banyak digunakan untuk mengukur beda potensial.

b. Sel Sekunder

Sel sekunder adalah sumber arus listrik yang dapat diisi ulang ketika muatannya telah habis. Hal ini disebabkan oleh sel elektrokimia yang menjadi penyusunnya tidak memerlukan penggantian bahan pereaksi meskipun telah mengeluarkan sejumlah energi melalui rangkaian-rangkaian luarnya. Agar dapat bekerja dengan baik, maka pada pertama kali sel harus dimuati terlebih dahulu dengan cara melewatkan arus listrik dari sumber lain menuju sel. Dalam kehidupan sehari-hari, sel sekunder yang sering digunakan adalah akumulator aki. Aki terdiri atas pasangan-pasangan keping timbal dioksida yang bertindak sebagai elektroda positif dan timbal sebagai elektroda negatif. Setiap pasangan memberikan beda potensial 2 volt. Aki dirangkai seri sehingga dapat menghasilkan beda potensial yang lebih besar. Dalam sel ini, kepingan-kepingan timbal dan timbal dioksida dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam sulfat sekitar 30. Pada saat aki digunakan, konsentrasi larutan elektrolit berkurang dan mengakibatkan tidak adanya beda potensial pada kedua elektroda. Aki membutuhkan pengisian ulang jika arus listrik tidak lagi mengalir. Untuk mengisinya, pastikan berada dalam keadaan kosong. Arus listrik dialirkan berlawanan arah dengan arah arus listrik yang dihasilkan aki. Kapasitas aki diukur dalam satuan ampere-jam ampere-hour disingkat Ah. Kapasitas aki 40 Ah, berarti aki dapat bekerja selama 40 jam pada arus 1 Ampere atau selama 20 jam pada arus 2 A, dan seterusnya, sebelum aki diisi ulang. Alat yang digunakan untuk memeriksa muatan aki dinamakan hidrometer. Gambar 8.7 Akumulator kutub positif kutub negatif lubang angin sel konektor elektroda positif elektroda negatif larutan elektrolit kotak pelindung sel pembagi Sumber: Encarta 2005 Pikirkanlah Mengapa pada saat pengisian aki, arus listrik harus dialirkan berlawanan arah dengan arah arus listrik yang dihasilkan aki? Jelaskan Bab 8 - Listrik Dinamis 127 B. Beda Potensial Telah disebutkan bahwa dalam suatu penghantar, arus listrik mengalir dari tempat yang potensialnya tinggi ke tempat yang potensialnya rendah. Selisih potensial antara dua tempat dalam penghantar ini disebut dengan beda potensial. Dalam Sistem Internasional, satuan beda potensial adalah volt V. Beda potensial antara kutub-kutub sebuah sumber listrik ketika saklar terbuka dan tidak mengalirkan arus adalah gaya gerak listrik ggl, dinotasikan ε. Sedangkan, beda potensial antara kutub-kutub suatu elemen listrik ketika saklar ditutup dan mengalirkan muatan listrik disebut tegangan jepit, dilambangkan V. Nilai V berubah-ubah bergantung pada nilai hambatan bebannya. Hubungan antara ggl dengan sumber tegangan jepit dirumuskan sebagai berikut: Gaya gerak listrik yang bekerja pada sebuah elemen adalah 9 volt dengan hambatan dalam 1 ohm. Jika elemen tersebut dihubungkan dengan sebuah lampu pijar 2 ohm, berapa kuat arus yang mengalir pada lampu dan tegangan jepitnya? Penyelesaian: Diketahui : ε = 9 V; r = 1 ohm; dan R = 2 ohm Ditanya : I dan V Jawab: I = ——— = ——– = 3 A V = IR = 3 A ⋅ 2 ohm = 6 V Jadi, kuat arus yang mengalir adalah 3 A dan tegangan jepitnya adalah 6 V. ε R + r 9 2 + 1 Contoh: V = ε – I R I nfo Gaya gerak listrik ε adalah beda potensial antara kutub-kutub sebuah sumber listrik ketika saklar terbuka dan tidak mengalirkan arus, sedangkan tegangan jepit V adalah beda potensial antara kutub-kutub suatu elemen listrik ketika saklar ditutup dan mengalirkan muatan listrik. dan tegangan jepit dapat dihitung dengan hambatan luar: V = I R Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas IX 128 ε – I r = I R ε = I R + I r, sehingga ε = I R + r, atau I = –——– ε R + r Dari kedua persamaan di atas, maka: Sebuah aki mempunyai ggl sebesar 15 volt dan hambatan luarnya 1 ohm. Jika arus yang mengalir sebesar 10 A, berapa tegangan jepit pada kedua kutub aki? M enguji Diri Alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial adalah voltmeter. Jarum pada voltmeter akan bergerak jika digunakan untuk mengukur rangkaian listrik yang memiliki beda potensial. Besarnya beda potensial rangkaian listrik yang diukur ditunjukkan oleh jarum voltmeter. Pada rangkaian listrik yang akan diukur, voltmeter dipasang secara paralel. Untuk lebih memahaminya, ayo lakukan kegiatan berikut. Kerjakanlah secara berkelompok. Tujuan : Mengenal cara kerja voltmeter dan mengukur beda potensial. Alat dan bahan : Sebuah voltmeter, sebuah baterai, sebuah bola lampu kecil, dan enam buah penjepit buaya. Aktivitas Siswa baterai voltmeter dipasang paralel arus listrik Gambar 8.8 Cara mengukur beda potensial Sumber: Encarta 2005 Langkah kerja: 1. Buatlah rangkaian alat seperti pada Gambar 8.8 Apakah bola lampu menyala? 2. Lepaskan salah satu penjepit yang menghubungkan baterai dengan voltmeter Amati yang terjadi pada bola lampu dan jarum voltmeter 3. Hubungkan kembali ujung penjepit yang dilepas pada langkah 2 dan amati yang terjadi 4. Buatlah kesimpulan dari kegiatan ini Bab 8 - Listrik Dinamis 129 dengan: V = beda potensial volt, V I = kuat arus listrik ampere, A R = hambatan Ohm, Ω R = — atau V = IR V I Hambatan sebuah setrika listrik yang dipakai pada tegangan 220 V adalah 40 Ω. Berapakah kuat arus listrik yang harus dialirkan pada penghantar agar setrika tersebut dapat berfungsi? Penyelesaian: Diketahui : V = 220 V ; R = 40 Ω. Ditanya : I Contoh: Perhatikan rangkaian yang kamu buat dalam dua eksperimen yang telah kamu lakukan dalam pelajaran ini. Rangkaian yang dibuat untuk mengukur beda potensial berbeda dengan rangkaian yang dibuat untuk mengukur arus listrik. Untuk mengukur beda potensial, voltmeter dipasang secara paralel dengan baterai yang akan diukur beda potensial antara kutub-kutubnya. Sedangkan, untuk mengukur arus listrik, amperemeter dirangkai seri dengan baterai dan lampunya. C. Hambatan Pada 1927, seorang fisikawan Jerman bernama George Simon Ohm melakukan penelitian untuk mencari hubungan antara beda potensial dan kuat arus listrik. Berdasarkan hasil penelitiannya, Ohm membuat suatu grafik beda potensial terhadap arus listrik. Ternyata, grafik tersebut membentuk suatu garis lurus yang condong ke kanan dan melalui titik pusat koordinat 0, 0. Dari grafik ini, Ohm menemukan bahwa kemiringan grafik sama dengan besar hambatan rheostat yang digunakannya dalam penelitian tersebut. Berdasarkan penelitian ini, Ohm membuat kesimpulan yang hingga kini dikenal dengan sebutan Hukum Ohm, yang berbunyi: “Pada suhu tetap, tegangan listrik V pada suatu penghantar sebanding dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut”. Kesimpulan ini dapat dirumuskan dengan persamaan: S ahabatku, Ilmuwan George Simon Ohm 1787 - 1854 adalah ahli fisika Jerman yang terkenal dengan penelitiannya tentang arus listrik. Ia dilahirkan di Erlangen dan menempuh pendidikan di University of Erlangen. Dari 1833 sampai 1849, ia menjabat sebagai direktur Polytechnic Institute of Nürnberg, dan dari 1852 sampai akhir hayatnya, ia menjadi profesor fisika di University of Munich. Perumusannya tentang hubungan antara arus listrik, tegangan, dan hambatan dikenal sebagai Hukum Ohm yang menjadi hukum dasar listrik dinamis. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas IX 130 1. Sebuah kawat yang memiliki hambatan 5 ohm diberi beda potensial 12 V. Hitunglah kuat arus yang mengalir pada kawat tersebut 2. Sebuah lampu senter dengan hambatan 3 ohm menyala setelah dialiri arus sebesar 6 A. Berapakah beda potensial antara ujung-ujung baterai yang digunakan pada senter tersebut? M enguji Diri Jawab: V = IR ⇔ I = — ⇔ I = ———– = 5,5 A Jadi, arus listrik yang diperlukan setrika tersebut adalah sebesar 5,5 A. 1. Pengaruh Hambatan terhadap Jenis Bahan Hambatan yang dimiliki oleh suatu bahan penghantar ternyata dapat mempengaruhi kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut. Hambatan yang besar pada suatu bahan menyebabkan bahan tersebut sukar mengalirkan arus listrik, sedangkan bahan yang hambatannya kecil akan lebih mudah mengalirkan arus listrik. Berdasarkan kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik, bahan dibedakan menjadi konduktor, isolator, semi konduktor, dan super konduktor.

a. Konduktor