Pembangkitan Tegangan Listrik Potensial Listrik

55 Gambar 1.21 Pemberian Tanda Polaritas Sumber Tegangan

2.2. Pembangkitan Tegangan Listrik

Seperti telah kalian ketahui, bahwa perpindahan elektron secara dinamis dapat terjadi dalam dua cara, yaitu kimiawi dan induksi magnet. Cara kimiawi menghasilkan listrik pada batereakumulator, dan cara induksi magnet menghasilkan listrik pada sebuah generator. Listrik yang dibangkitkan melalui proses kimiawi seperti pada batere kering dry cell memiliki tegangan 1,5 volt dengan arus searah direct current. Dalam batere kering, zat kimia bereaksi untuk membangkitkan listrik. Jika zat kimia habis maka batere juga “mati” dan dibuang. Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Jika konduktor atau penghantar digerakkan memotong medan magnetik, maka akan dibangkitkan potensial listrik atau electromtive force imf pada konduktor tersebut, seperti diperlihatan dalam Gambar 1.22. Di unduh dari : Bukupaket.com 56 Gambar 1.22 Prinsip Pembangkitan Potensial Listrik emf Pada Gambar 1.22A, penghantar tidak memotong medan magnet tetapi sejajar dengan medan magnet. Pada posisi seperti itu, tidak dibangkitkan emf di konduktornya. Tetapi pada posisi konduktor seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.22B, terlihat kedua sisi konduktor memotong medan magnet. Pada posisi tersebut, emf akan dibangkitkan di kedua sisi konduktor. Jika kedua ujung konduktor dihubungkan ke rangkaian listrik, tidak ada arus yang mengalir pada saat posisi konduktor dalam interval vertikal. Karena konduktor melakukan gerakan putar, akan memotong medan magnet. Maka arus akan mulai mengalir. Jika konduktor telah berputar mencapai posisi 90 o dari posisi horisontalnya, maka arus mencapai harga maksimum. Begitu mencapai titik tersebut, arus akan mengecil kembali. Setelah gerakan konduktor mencapai posisi 90 o berikutnya, tidak ada arus yang dibangkitkan. Jika konduktor terus berputar, maka konduktor akan memotong medan magnet pada kutub magnet yang berlawanan. Hal Di unduh dari : Bukupaket.com 57 ini akan berakibat arus yang dibangkitkan pada konduktor akan mengalir pada arah yang berlawanan. Kalian akan mengkaji masalah pembangkitan potensial listrik pada Dasar dan Pengukuran Listrik 2. Gambar 1.23 Arus dan tegangan emf berubah dalam satu putaran Jangkar Proses ini dikenal sebagai pembangkitan tenaga listrik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber energi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melalui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain. Arus listrik dapat dihasilkan melalui pergerakan electron karena proses kimiawi. Sebuah batere atau akumulator menghasilkan aliran electron secara terus menerus melalui reaksi kimia antara dua elektroda yang berbeda jenisnya. Elektroda merupakan sebuah konduktor padat di mana arus listrik dapat mengalir melaluinya. Salah satu elektroda mengumpulkan electron dan satu elektroda lainnya memberikan Di unduh dari : Bukupaket.com 58 elektronnya. Batere kering menggunakan dua elektroda dari bahan metal yang berbeda yang dimasukkan ke dalam bahan pasta elektrolit. Arus listrik diproduksi ketika terjadi reaksi kimiawi di dalam pasta elektrolit antara dua elektrodanya, yang menyebabkan terjadinya aliran electron. Konstruksi batere kering diperlihatkan dalam Gambar 1.24 Kontainer batere kering terbuat dari plat seng, sebagai elektroda negatif, yang berfungsi memberikan elektron. Batang arang yang diletakkan ditengah, sebagai elektroda positif yang berfungsi mengumpulkan electron. Ruang antara kedua elektroda diisi oleh elektrolit lazimnya terbuat dari mangandioksida berbentuk pasta. Pasta asam mangan dioksida ini menyebabkan terjadinya reaksi kimia antara elektroda arang dan seng. Reaksi kimiawi ini memindahkan elektron seng, sehingga menimbulkan aliran electron. Bagian atas batere ditutup rapat agar pasta elektrolitnya tidak kering. Batere kering akan kehilangan energinya setelah dipakai. Energi yang telah dipakai tidak dapat digantikan lagi. Gambar 1.24 Konstruksi Betere Kering . Berbeda dengan akumulator yang dapat di re-charge setelah dipakai. Akumulator terdiri dari elektroda positif , elektroda negative, dan liquid elektrolit. Elektrolitnya terbuat dari bahan bahan asam sulfat encer. Elektroda positif dilapisi Di unduh dari : Bukupaket.com 59 dengan timbal diokasida lead dioxide dan elektroda negative terbuat dari timbal murni sponge lead. Reaksi kimiawi antara dua elektroda dengan cairan elektrolitnya menyebabkan perpindahan electron dan menghasilkan tegangan antara elektrodanya. Akumulator dapat di re-charge dengan cara membalik arah arus yang mengalir akumulator. Gambar 1.25 Akumulator Di unduh dari : Bukupaket.com 60

B. Kegiatan Belajar 2 Memeriksa Bahan-bahanListrik

Kalian telah mempelajari pergerakan elektron bebas. Oleh karena elektron- elektron yang tidak terikat bebas bergerak meninggalkan atom dan mengambang dalam ruang antar atom yang berdekatan, sehingga elektron-elektron ini disebut elektron bebas Pada beberapa jenis bahan, seperti logam, elektron terluar dari atom mudah terlepas dari ikatan sehingga dapat bergerak secara acak dalam ruang antar atom dari bahan tersebut akibat pengaruh energi panas dari suhu ruangan. Setiap elektron bergerak merata melalui konduktor, masing-masing elektron saling mendorong dari pangkal ke ujung, sehingga seluruh elektron bergerak bersama-sama sebagai suatu kelompok. Elektron dari berbagai tipe atom yang berbeda memiliki derajat kebebasan yang berbeda dalam bergerak mengelilingi inti. Lembar Kerja Pengamatam 1 LKP 1 : Kalian amati benda-benda berikut ini, dan kelompokkan berdasarkan sifat elektronnya. Dan presentasikan hasil kerja kalian Gambar 2.1 Benda-benda di sekitar kita Kemampuan suatu benda baik padat, cair atau gas untuk menghantarkan arus listrik atau elektron berbeda-beda. Dilihat dari kemampuan suatu benda untuk Di unduh dari : Bukupaket.com