Sejarah Arus Listrik AC dan Arus Listrik DC

BAB II TEORI DASAR

II.1 Arus AC dan DC

Sebelum masuk ke materi utama yaitu rangkaian penyearah, baikya kita membahas dulu tentang perbedaan antara arus AC dan arus DC lalu kemudian masuk ke materi utama. Karena pada pembahasan rangkaian penyearah tidak lepas dari arus AC dan DC, dan juga karena fungsi utama rangkaian penyearah adalah menyearahkan arus, yang tadinya arus AC kemudian disearahkan ke arus DC Banyak orang awam yang masih beranggapan bahwa arus listrik AC maupun DC itu sama-sama memiliki kutub negatif - dan Positif +. Suatu contoh misalnya ketika hendak memperbaiki instalasi listrik rumah 1 fasa jalur kabel yang dites dengan tespen bisa menyala itu adalah kutub positif sedangkan lainnya adalah negatif atau ground. Padahal arus listrik rumahan yang biasa kita gunakan adalah jenis arus bolak balik AC. Jadi yang ada adalah jalur fasa Phase, netral dan arde ground. Kemudian ada juga yang pernah mengatakan kalau arus DC itu yang tidak bisa menyetrum sedangkan arus AC yang bisa menyetrum. Padahal yang namanya arus listrik kalau dipegang sudah pasti nyetrum meskipun tidak sampai berbahaya.

II.1.1 Sejarah Arus Listrik AC dan Arus Listrik DC

Pada jaman sekarang penggunaan listrik sangat melekat pada masyarakat, bahkan listrik seolah menjadi bagian yang penting untuk kehidupan, rasanya sangat terganggu bila arus listrik sedang terjadi gangguan, bahkan bila ditiadakannya listrik akan terjadi protes keras. Hampir seluruh kegiatan manusia selalu dibarengi dan dibantu oleh alat elektronik yang menggunakan listrik, dari mulai memasak, penerangan, mencuci, menghangat air dan hampir seluruh alat bantu manusia yang ada dirumah bertenaga listrik. Bila disebut energi listrik adalah energi yang sangat penting bagi manusia rasanya sangatlah benar, karena memang terbukti dengan kebutuhan listrik pada masyarakat Sejarah awal ditemukannya listrik adalah oleh seorang cendikiawan Yunani yang bernama Thales, yang mengemungkakan fenomena batu ambar yang bila digosok-gosokkan akan dapat menarik bulu sebagai fenomena listrik. Kemudian setelah bertahun-tahun semenjak ide Thales dikemukakan, baru kemudian muncul lagi penapat-pendapat serta teori-teori baru mengenai listrik seperti yang diteliti dan dikemukakan oleh William Gilbert, Joseph priestley, Charles De Coulomb, Andre Ampere, Michael Farraday, Oersted, dll. Dari nama-nama ilmuan terbaik dibidang kelistrikan diatas, terdapat nama yang paling diingat, paling berpengaruh yang memiliki jasa dan merupakan perintis dalam hal penelitian mengenai magnet dan listrik, Ialah Michael Faraday yang kemudian dijuluki sebagai “Bapak listrik”. Belajar bagaimana memproduksi dan menggunakan listrik tidak mudah. Pada tahun 1800, Alessandro Volta, seorang ilmuwan Italia, membuat penemuan besar, yang dinamakan “tumpukan volta”, metode praktis pertama untuk memproduksi listrik. Tumpukan volta dibuat dengan menumpuk piringan tembaga dan cakram seng secara berselingan dengan potongan kertas karton yang dicelupkan kedalam air garam dan ditempatkan diantara kedua piringan tersebut. Tumpukan tersebut mampu menghasilkan arus listrik. Penemuan ini diakui sebagai baterai pertama yang menghasilkan arus listrik secara konsisten dan dapat diandalkan. Hal ini untuk menghormati Volta bahwa kita mengukur tegangan baterai dalam volt. Akhirnya, sumber yang aman dan dapat diandalkan listrik tersedia, sehingga mudah bagi para ilmuwan untuk mempelajari listrik. Terinspirasi dari Alessandro Volta ketika menemukan baterai pertama, Michael Faraday mengikuti kontruksi tumpuka volta dengan menggunakan 7 uang logam yang kemudian Ia tumpukkan dengan 7 lembar seng serta 6 lembar kertas yang dibasahi air garam. Dari eksperimen ini Faraday kemudian mengemukakan magnesium sulfat. Selanjutnya Michael Faraday membuat sebuah alat yang dapat menghasilkan rotasi elektromagnetik setelah mengkaji lebih lanjut punlikasi dari Oersted tentang elektromagnetik yang merupakan cikal bakal ditemukannya listrik oleh faraday. Alat yang diciptakan Michael Faraday ini bernama Homopolar Motor. Dalam alat ini terjadi sebuah gerakan berputar terus menerus, gerakan ini ditimbulkan dari gaya lingkaran magnet yang mengelilingi kawat yang panjang hingga kedalam larutan merkuri dan didalam larutan tersebut sudah terdapat magnet, sehingga kawat akan terus berputar jika dialiri listrik yang berasal dari sebuah baterai. Dari percobaan itu Faraday menemukan sebuah motor listrik pertama di dunia yang menggunakan listik sebagai tenaga penggeraknya. Tentu saja menurut standar sekarang motor listrik milik faraday belum ada apa-apanya karena menghasilkan listrik dengan jumlah yang kecil, tetapi Faraday menemukan metode pertama menghasilkan listrik melalui gerakan dalam medan magnet. Hampir 40 tahun berlalu sebelum generator DC dibangun oleh Thomas Alva Edison di Amerika. Pada tahun 1878 Joseph Swan, seorang ilmuan inggris, menemukan filamen lampu pijar dan setahun kemudian Edison membuat penemuan yang sama di Amerika. Swan dan Edison kemudian mendirikan perusahaan bersama untuk memproduksi lampu pijar praktis yang pertama. Pada tahun 1882, Edison menggunakan generator DC untuk menyediakan energy listrik untuk menerangi laboratoriumnya dan kemudian untuk menerangi jalan pertama di kota New York. Untuk beberapa lama generator DC yang menjadi pasokan listrik utama di Amerika dan Inggris. Meskipun Edison yakin tentang manfaat DC untuk menghasilkan listrik, ilmuan lain di Amerika dan Eropa membuktikan DC memiliki banyak kekurangan. Setelah keberhasilan Edison, hadir Nicola Tesla yang merupakan pekerja di perusahaan Edison. Nicola Tesla seorang jenius, penemu berbagai aplikasi yang berkaitan dengan listrik. Sebut saja lampu neon, remote control, dan masih banyak lainnya. Banyak penemuannya yang baru terasa kegunaannya puluhan tahun kemudian. Saking jeniusnya, banyak yang memitoskan sebagian rancangan temuan Nikola Tesla disembunyikan oleh pemerintah AS karena takut ditemukan pihak musuh Jerman saat itu. Bahkan Hollywood pernah memakai namanya untuk suatu penemuan mesin listrik pengcopy mahkluk hidup dalam film “The Prestige 2006”. Temuannya yang masih banyak membuat orang kagum karena ditemukan puluhan tahun yang lalu adalah gelombang mikro dan lampu neon. Pada Expo Fair 1893 di Chicago, Tesla mendemonstrasikan lampunya yang dapat dipegang dan bersinar lebih terang dari lampu Edison. Itulah dasar dari lampu neon. Apa yang ditemukan Tesla merupakan dasar untuk lampu hemat energi yang dikembangkan seratus tahun kemudian. Nikola Tesla dilahirkan di kota Smiljan pada 10 Juli 1856 sebagai keturunan Serbia, Smiljan sekarang, berada di wilayah Kroasia. Kepandaiannya mengantarkan Tesla bekerja pada perusahaan Thomas Alva Edison di Perancis, dan kemudian ditarik ke Amerika Serikat. Tesla hanya setahun bekerja pada Edison. Ia keluar dari perusahaan Edison karena Edison ingkar janji, tak membayar gaji yang dijanjikannya sebesar 50.000. Ia kemudian bergabung dengan Westinghouse, seorang pesaing Edison. Ibarat langit dan bumi dengan Edison, Westinghouse adalah seorang gentleman yang selalu memegang janji. Mereka menjadi partner yang sempurna, dan kerjasama Tesla dengan Westinghouse menghasilkan banyak temuan menakjubkan. Di awal penggunaan listrik, arus searah Direct Current atau DC mendominasi distribusi listrik di Amerika Serikat. Arus listrik DC merupakan pilihan Edison dimana perusahaannya, General Electric, mendominasi penjualan peralatan listrik. Arus listrik DC merupakan arus listrik yang fleksibel karena dapat menyalakan alat listrik dengan voltase rendah ataupun tinggi. Di samping itu, arus listrik DC dapat disimpan dalam sebuah baterei. Namun demikian arus listrik DC memiliki kelemahan. Generator listrik harus berada paling jauh 1,61 km dari pengguna listrik. Jika tidak, ada kecenderungan voltase akan drop karena besarnya gesekan antara listrik dengan konduktornya. Oleh sebab itu, di setiap area dibutuhkan generator listrik tersendiri. Di samping itu, arus listrik DC tidak mudah diubah voltasenya sehingga setiap voltase harus dihasilkan oleh satu generator listrik tersendiri. Misalnya diperlukan listrik dengan tiga voltase berbeda maka harus disediakan tiga generator listrik yang menghasilkan voltase berbeda. Oleh sebab itu, kabel yang membawa listrik tersebut memiliki diameter lebih dari 10 cm karena membawa listrik berbagai voltase. Dan biaya untuk hal ini tentu sangat mahal. Ketika masih jadi pegawai Edison, Tesla sudah memperingatkan kelemahan DC ini dan mengusulkan arus listrik AC Alternating Current. Namun Edison menolaknya dan mengatakan ide itu absurd. Arus listrik AC memang tidak dapat disimpan dalam batere dan tidak sefleksibel arus listrik DC dalam menyediakan voltase yang berbeda. Arus listrik AC hanya menghasilkan listrik bervoltase tunggal dan tinggi pula. Namun kelemahan ini dapat ditanggulangi dengan transformator, begitu penjelasan Tesla, Tapi Edison tidak merima ide dari Tesla. Setelah keluar dari perusahaan Edison, Tesla membawa idenya ke Westinghouse. Oleh Westinghouse, ide Tesla diterima dan dipraktikkan pada Expo Fair 1893 di Chicago. Hasilnya sukses besar. Arus Listrik AC ternyata dapat diwujudkan dengan ongkos yang murah meriah. Arus listrik AC memang diciptakan untuk mengatasi kelemahan arus listrik DC. Lokasi generator listrik penghasil arus listrik AC dapat disimpan lebih jauh dari dari pengguna. Di samping itu, arus listrik AC hanya memerlukan satu generator saja. Ketika sampai ke pengguna, penurunan voltase diserahkan pada transformator yang kecil dan murah. Jadi tidak memerlukan banyak generator untuk menghasilkan berbagai voltase. Oleh sebab itu, transmisi listrik AC hanya membutuhkan kabel yang jauh lebih kecil dan biaya yang juga jauh lebih kecil. Saat itu, diyakini air terjun Niagara dapat menghasilkan listrik dalam jumlah besar. Perusahaan Niagara Falls Power Company NFPC mengadakan tender untuk memproduksi listrik dari jeram Niagara untuk kota Buffalo, kota terdekat dengan jeram Niagara. NFPC tentu tidak gegabah memilih 19 proposal yang dikirim perusahaan listrik termasuk milik Edison dan Westinghouse rekan bisnis Tesla. Jelas, Edison menggunakan metode DC dan Westinghouse menggunakan metode AC dengan mesin yang patennya dimiliki Tesla. Dan akhirnya diputuskan metode arus listrik AC yang menang. Pertimbangannya adalah biaya yang lebih murah, suksesnya Westinghouse menyediakan listrik untuk Expo Fair 1893 di Chicago, juga banyaknya peralatan listrik yang dibuat untuk arus listrik AC oleh Westinghouse. Sebelum pemenang diumumkan, Tesla mengatakan bahwa jeram Niagara tidak hanya dapat menghasilkan listrik untuk kota Buffalo, tapi juga untuk seluruh wilayah timur AS, asal menggunakan AC sebagai metode penghasil listrik. Tentu saja kondisi waktu itu berbeda dengan kondisi sekarang dimana wilayah timur AS Konsumsi listriknya luar biasa besarnya. Kemenangan Westinghouse dan Tesla membuat berang Edison. Edison tahu, dengan kemenangan ini Westinghouse akan ditunggu oleh berbagai proyek distribusi listrik. Berarti uang jutaan dollar melayang dari tangannya. Akhirnya Edison melakukan kampanye hitam, menuduh arus listrik AC tidak aman bagi manusia. Edison mengumumkan bahwa hewan peliharaan seperti kucing dan anjing, ataupun hewan ternak seperti sapi maupun kuda dapat mati kalau kena aliran listrik AC. Selanjutnya, ia juga membuat film dokumenter bagaimana seekor gajah sirkus yang sebelumnya telah membunuh 3 orang dieksekusi mati dengan menggunakan listrik AC. Alih-alih ingin kampanye hitam, justru film Edison ini memicu ide pembuatan kursi listrik untuk mengeksekusi terpidana mati. Perang arus listrik baru berhenti setelah Edison mengaku menyesal tidak mendengarkan ide Tesla sebelumnya. Akhirnya perusahaan Edison, General Electric, mau memproduksi alat listrik yang menggunakan arus listrik AC. Dapat dimaklumi mengapa Edison tidak faham dengan ide Tesla. Edison adalah penemu ulung, namun pendidikannya kurang karena tidak menyelesaikan sekolah dasar resminya, dan pengetahuannya berkembang karena otodidak. Hal itu menyebabkan Edison tidak mampu membaca rumusan matematika yang kompleks. Padahal ide Tesla dapat difahami jika memiliki ketrampilan menggunakan matematika. Sekarang penggunaan arus listrik AC sudah mendunia. Metode arus listrik DC benar-benar ditinggalkan untuk listrik bervoltase tinggi. Terakhir tercatat kota Stockholm di akhir 1970an mengakhiri penggunaan DC. Sedangkan di AS, generator listrik DC terakhir ditutup tahun 2007. Sekarang pengguna arus listrik DC dapat menggunakannya melalui converter atau umum disebut adaptor. Sampai saat ini arus listrik DC tetap dipakai untuk alat listrik bervoltase rendah seperti radio dan mainan. Tapi cerita belum selesai. Perkembangan teknologi selanjutnya memungkinkan munculnya High Voltage Direct Current HVDC untuk mengatasi kelemahan AC. HVDC memungkinkan listrik disalurkan dengan lebih efisien dibanding metode AC karena dapat mengalirkan listrik lebih jauh. Aplikasinya digunakan untuk menyalurkan listrik melalui kabel bawah laut. Bayangkan jika panjangnya 80,46 km, maka dengan memakai AC setiap 16,1 km harus dibangun penguat listrik di bawah air. Penemuan hebat Tesla yang lain adalah mobil listrik. Mobil listrik temuan Tesla tidak menggunakan baterai, tetapi menggunakan ether yang terdapat di udara. Proyek mobil listrik ini dilaksanakan pada tahun 1931, dibiayai oleh Pierce Arrow dan Westinghouse. Namun ciptaan Tesla ini disabotase oleh J.P. Morgan, J.D. Rocefeller dan Henry Ford. Rockefeller memberangus mobil listrik Tesla, karena jika mobil tak lagi memerlukan gasoline, maka perusahaan minyaknya, Standard Oil Company akan bangkrut. Adapun Henry Ford membekap mobil listrik Tesla, karena perusahaannya memproduksi mesin-mesin mobil yang menggunakan gasoline. Pada masa tuanya, Tesla ditinggalkan oleh sahabat-sahabat dekatnya yang sudah lebih dulu meninggal. Tesla hampir terlupakan oleh dunia. Menjelang akhir hidupnya, ia banyak menghabiskan waktu dengan memberi makan burung merak di Bryant Park, Fifth Avenue. Tesla meninggal pada 7 Januari 1943. Tesla tak pernah menikah dan tidak memiliki ahli waris. Ia juga tidak meninggalkan surat wasiat. Maka setelah ia meninggal, semua karya tulis dan penemuan-penemuannya diambil oleh FBI dan dibawa ke Washington City dalam klasifikasi top secret. Penemuan-penemuannya dikemudian hari menjadi dasar pembuatan senjata massal yang dikembangkan oleh Pentagon.

II.1.2 Pengertian Arus Searah atau DC Direct Current