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