Makalah Fisika tentang Pengamatan Sumber
Tugas Fisika
“ Pengamatan Sumber arus searah (DC) dan sumber arus bolak-balik
(AC)”
Kelompok 2
Kelas
:
Adinda Syafhira
Annisa Safitri
Deggry Mulia
Ego Alfian
Nopri Davili
Thea Carolina
: XII MIPA 2
Guru Pembimbing: Diah Rahayu Ningsih S.Pd
SMA NEGERI 1 PRABUMULIH
TAHUN AJARAN 2016/2017
1
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang
telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami,
sehingga kami dapat menyelesaikan makalah tentang “Pengamatan
Sumber arus searah (DC) dan sumber arus bolak-balik (AC)”
Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan
makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada
semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.
Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih
ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya.
Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan
kritik dari pembaca yang bersifat membangun agar kami dapat
memperbaiki makalah ini menjadi lebih baik.
Akhir kata kami berharap semoga makalah tentang “Pengamatan
Sumber arus searah (DC) dan sumber arus bolak-balik (AC)” ini
dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.
Prabumulih, 05
Agustus 2016
Penyusun
2
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Cahaya lampu dihasilkan dari energi listrik. Untuk mengalirkan
muatan listrik dari katoda ke anoda membentuk siklus yang tiada henti
sumber tegangan harus mengerluarkan energi. Energi ini diperlukan untuk
menggerakan muatan-muatan listrik di dalam lampu, yang terindikasi
dengan nyala lampu. Nyala lampu terjadi karena muatan-muatan listrik
menimbulkan energi kalor ketika melalui kawat filament lampu.
Dari contoh lampu tadi kita dapat tentang adanya beda potensial dalam
muatan listrik. Satuan beda potensial adalah volt (V). Dan dalam
mengukur besarnya beda potensial, kita dapat menggunakan multimeter.
Pada multimeter saklarnya di tunjukkan pada tulisan DC V atau AC V. DC
adalah arus listrik searah, sedangkan AC arus listrik bolak-balik. AC dan
DC sering kali kita jumpai dalam kehidupan kita sehari-hari.
Pemakaian AC dan DC tidak bisa sembarangan kita harus
memperhitungkan kekuatan listrik tersebut atau daya listrik yang di miliki
semua benda elektronik.
1.2 Tujuan
Dapat mengetahui arus listrik AC dan DC dalam kehidupan seharihari.
Mampu menagaplikasikan konsep arus bolak balik serta penerapannya.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana prinsip kerja sumber arus searah ?
2. Apakah perbedaan elemen primer dan elemen sekunder pada
peralatan listrik searah ?
3. Handphone, laptop, dan kamera digital akan kehabisan energi
setelah lama digunakan. Bagaimana prinsip kerja alat tersebut
dalam mengubah listrik dari PLN yang berupa arus listrik bolak balik
(AC) menjadi arus searah (DC ) sesuai kebutuhan peralatan tersebut
?
3
DAFTAR ISI
Cover Depan................................................................................................1
Kata pengantar............................................................................................2
Pendahuluan ...............................................................................................3
Latar belakang masalah..............................................................................3
Tujuan..........................................................................................................3
Rumusan masalah.......................................................................................3
Daftar isi......................................................................................................4
Prinsip kerja sumber arus searah................................................................5
Perbedaan elemen primer dan sekunder....................................................5
Elemen primer.............................................................................................6
Elemen sekunder.........................................................................................9
Bagaimana arus listrik bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) sesuai
kebutuhan ................................................................................................10
Prinsip kerja DC power supply (Adaptor)...................................................10
Transformer...............................................................................................11
Rectivier....................................................................................................11
Filter..........................................................................................................12
Voltage regulator.......................................................................................12
Daftar pustaka
1
4
1. Prinsip Kerja Sumber Arus Searah.
Arus searah atau Direct Current yang lebih populer disingkat arus DC
adalah jenis arus yang arahnya uni directional terhadap muatan listrik.
Arus DC dapat mengalir melalui konduktur seperti kawat, tapi juga
dapat mengalir melalui semi konduktor , isolator , atau bahkan melalui
ruang hampa seperti elektron atau beam ion. Arus listrik mengalir dalam
arah yang konstan, hal inilah yang membedakannya dengan Arus Bolak
Balik (AC).
Salah satu contoh generator ini adalah dinamo sepeda. Generator DC
hampir sama dengan generator AC, namun cincinnya hanya satu. Cincin
komutator itu dibelah dan dipisahkan oleh isolator.
Gambar: Generator Arus DC
Ketika kumparan diputar searah jarum jam, kumparan akan
memotong garis gaya magnet sehingga arus listrik akan diinduksikan
keluar dari cincin A dan masuk ke cincin B.
Ketika kumparan kawat sejajar dengan medan magnet, arus listrik
tidak diinduksikan sehingga arus listrik mati untuk sementara waktu.
Ketika kumparan diputar kembali, arus listrik pun akan diinduksikan
kembali.
Arah arus di keluaran akan sama walaupun arahnya di dalam
kumparan berubah. Jika kumparan terus diputar, pada kumparan akan
terus terjadi arus induksi yang arahnya terus berubah. Namun, komutator
akan mengakibatkan arus dan tegangan yang terjadi di keluaran selalu
searah.
5
2. Perbedaan Elemen Primer dan Elemen Sekunder
Berdasarkan kemampuannya memberikan gaya gerak listrik, sumber arus
listrik dibedakan menjadi elemen primer dan elemen sekunder. Baterai
yang digunakan oleh jam dinding merupakan elemen primer.
Tabel pengamatan objek AC/DC disekitar :
Nama objek
Listrik searah (DC)
Lampu
Air Conditioner
(AC)
Senter
handphone
Kulkas
Jam dinding
Laptop
---
Listrik bolak – balik
(AC)
√
√
√
√
-√
√
-√
√
-√
1) Elemen Primer
Elemen primer merupakan sebuah sumber arus listrik. Elemen primer
merupakan sumber arus listrik yang bersifat sekali pakai. Artinya jika
sumber arus tersebut sudah habis energinya, kita tidak dapat mengisi
elemen primer. Kamu harus mengganti sumber arus listrik tersebut
dengan sumber arus yang baru.
a. Baterai
Baterai merupakan elemen kering. Jika diamati, baterai memiliki dua
kutub yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif baterai berupa
batang karbon yang dibenamkan ke dalam campuran mangan dioksida
(MnO2) dan amonium klorida (NH4Cl). Kutub negatif baterai adalah
lapisan paling luar yang terbuat dari seng (Zn).
6
Gambar di atas adalah gambar baterai yang mempunyai kutub positif dan
kutub negatif. Campuran mangan dioksida berfungsi sebagai zat
pelindung elektrolit. Di antara lapisan paling luar yaitu seng berfungsi
sebagai kutub negatif dan campuran mangan dioksida terdapat pasta
amonium klorida yang berfungsi sebagai elektrolit. Di antara kutub positif
dan kutub negatif ini terdapat beda potensial. Beda potensial inilah yang
menyebabkan baterai tersebut dapat mengalirkan arus listrik jika
dipasangkan secara benar dalam sebuah rangkaian. Suatu saat, karbon
dan elektrolit dari baterai akan habis sehingga baterai tersebut tidak
dapat menghasilkan arus listrik. Baterai termasuk sumber arus listrik yang
tidak dapat diisi ulang.
Dengan adanya arus listrik ini, kita akan dipermudah memperoleh sumber
energi listrik yang dapat dibawa ke mana-mana, sehingga akan lebih
mudah dan praktis. Baterai masih banyak digunakan pada jam dinding,
radio, lampu senter, dan sebagainya.
Penyempurnaan dari sel seng karbon adalah baterai alkalin. Ukuran,
bentuk, dan tegangannya mirip dengan sel seng karbon, tetapi jika
digunakan dalam suatu peralatan, sel alkalin dapat bertahan enam atau
tujuh kali lebih lama dibanding sel seng karbon biasa. Dalam sel alkalin
mengandung elektrolit larutan kalium hidroksida. Pelat logamnya terbuat
dari nikel dan senyawa kadmium.
b. Elemen Volta
Elemen volta ini pertama kali pertama ditemukan oleh Alessandro
Volta (1745 – 1827) seorang ahli Fisika berkebangsaan Italia.
Elemen volta adalah sel elektrokimia yang dapat menghasilkan arus
listrik. Gambar di bawah ini memperlihatkan sebuah elemen volta.
7
Gambar: (a) Diagram elemen Volta, (b) Beda Potensial yang dihasilkan
oleh elemen volta
Elemen volta terdiri atas tabung kaca yang berisi larutan asam sulfat
(H2SO4) dan sebagai anoda adalah logam Cu (tembaga) sedangkan kutub
negatif adalah Zn (seng).
Jika elektroda-elektroda seng dan tembaga dimasukkan ke dalam larutan
asam sulfat, akan terjadi reaksi kimia yang menyebabkan lempeng
tembaga bermuatan listrik positif dan lempeng seng bermuatan listrik
negatif.
Hal ini menunjukkan bahwa lempeng tembaga memiliki potensial lebih
tinggi daripada potensial lempeng seng. Elektron akan mengalir dari
lempeng seng menuju lempeng tembaga.
Jika kedua lempeng ini dirangkaikan dengan lampu, arus akan mengalir
dari lempeng tembaga ke lempeng seng sehingga lampu akan menyala.
Namun, aliran arus listrik ini tidak berlangsung lama sehingga lampu akan
padam.
Hal ini dikarenakan gelembung-gelembung gas hidrogen yang dihasilkan
oleh asam sulfat (H2SO4) akan menempel pada lempeng tembaga.
Gelembung gas hidrogen ini akan menghambat aliran elektron.
Kita telah mengetahui bahwa arus listrik adalah aliran elektron-elektron
sehingga jika aliran elektron ini terhambat, tidak akan ada arus yang
mengalir.
Peristiwa ini disebut polarisasi. Dengan kata lain, polarisasi adalah
peristiwa tertutupnya elektroda elemen oleh hasil reaksi yang mengendap
pada elektroda tersebut. Namun demikian, ide Volta inilah yang menjadi
prinsip dalam pembuatan baterai dan aki.
c. Elemen Daniell
8
Gambar: Diagram Elemen Daniell
Cara kerja elemen daniell pada dasarnya sama dengan cara kerja
elemen volta. Namun pada elemen daniell ditambahkan larutan
tembaga sulfat (CuSO4) untuk mencegah terjadi polarisasi, yang
dinamakan depolarisator sehingga usia elemen dapat lebih lama.
2) Elemen Sekunder
Tidak seperti elemen primer, elemen sekunder bersifat dapat
diperbaharui. Artinya tegangan yang berasal dari elemen sekunder suatu
saat akan habis, tetapi kamu masih dapat mengisi elemen tersebut.
Contoh elemen sekunder adalah akumulator. Akumulator banyak
digunakan dalam kendaraan bermotor seperti sepeda motor dan mobil.
Akumulator disebut juga elemen basah. Akumulator terdiri atas pasanganpasangan keping timbal dan timbal dioksida. Pasangan ini disebut sel
(Gambar di bawah). Setiap pasangan timbal dan timbal dioksida ini
mampu memberikan tegangan 2 volt. Kapasitas penyimpanan sebuah aki
dapat terlihat berupa tulisan angka pada aki. Contoh, pada aki tertulis 12V
40 AH, artinya aki mempunyai ggl 12 volt dan mengalirkan arus listrik 40
ampere selama 1 jam.
9
Sama seperti pada baterai, akumulator juga mempunyai dua buah kutub,
yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub negatif terletak pada timbal
dan kutub positif pada timbal dioksida. Timbal dan timbal dioksida
dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam sulfat. Keuntungan
pemakaian elemen sekunder misalnya akumulator yaitu dapat
diperbaharui. Agar akumulator dapat berfungsi kembali, perlu dimuati
oleh sumber arus searah (DC).
Perubahan energi saat aki digunakan yaitu dari energi kimia menjadi
energi listrik. Sedangkan saat pengisian aki terjadi perubahan energi dari
energi listrik menjadi energi kimia.
3. Bagaimana arus listrik bolak balik (AC) menjadi arus searah
(DC ) sesuai kebutuhan peralatan tersebut
Sumber daya adaptor adalah pesawat / alat yang dapat mengubah
arus bolak-balik ( AC ) alternating curent menjadi arus searah (direck
current).
Arus bolak balik (AC) dihasilkan oleh generator melalui sebuah
pembangkit listrik baik PLTA, PLTU, PLTPB, PLTN yang lebih dikenal dengan
PLN (Perusahaan Listrik Negara).
10
Arus searah (DC) dihasilkan oleh elemen kering atau baterai dan elemen
basah atau aki. Keuntungan aki atau accumulator dapat diisi kembali jika
tegangannya sudah habis. Perusahaan Listrik Negara (PLN) menghasilkan
arus kuat dan arusnya bolak balik sedangkan semua pesawat elektronika
menggunakan arus lemah dan searah/ rata.
Tujuan pembuatan pesawat sumber daya adaptor adalah
menggantikan posisi baterai maupun aki. Di dalam pesawat radio, televisi,
tape recorder, amplifier, komputer, VCD, DVD ataupun CD player terdapat
adaptor termasuk semua alat pengisi baterai atau charger handphone.
Dengan menggunakan adaptor berarti mengurangi pemborosan energi.
Sebuah DC Power Supply atau Adaptor pada dasarnya memiliki 4 bagian
utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Keempat bagian utama
tersebut diantaranya adalah Transformer, Rectifier, Filter dan Voltage Regulator.
Prinsip Kerja DC Power Supply (Adaptor)
Berikut ini adalah penjelasan singkat tentang prinsip kerja DC Power
Supply (Adaptor) pada masing-masing blok berdasarkan Diagram blok
diatas.
Berikut ini adalah Rangkaian Dasar dari sebuah DC Power Supply :
Transformator (Transformer/Trafo)
Transformator (Transformer) atau disingkat dengan Trafo yang digunakan
untuk DC Power supply adalah Transformer jenis Step-down yang
berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan
komponen Elektronika yang terdapat pada rangkaian adaptor (DC Power
Supply).
Transformator
bekerja
berdasarkan
prinsip
Induksi
11
elektromagnetik yang terdiri dari 2 bagian utama yang berbentuk lilitan
yaitu lilitan Primer dan lilitan Sekunder. Lilitan Primer merupakan Input
dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan
sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, Output dari Transformator
masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses
selanjutnya.
Rectifier (Penyearah Gelombang)
Rectifier atau penyearah gelombang adalah rangkaian Elektronika dalam
Power Supply (catu daya) yang berfungsi untuk mengubah gelombang AC
menjadi gelombang DC setelah tegangannya diturunkan oleh
Transformator Step down. Rangkaian Rectifier biasanya terdiri
dari komponen Dioda. Terdapat 2 jenis rangkaian Rectifier dalam Power
Supply yaitu “Half Wave Rectifier” yang hanya terdiri dari 1 komponen
Dioda dan “Full Wave Rectifier” yang terdiri dari 2 atau 4 komponen dioda.
Filter (Penyaring)
Dalam rangkaian Power supply (Adaptor), Filter digunakan untuk
meratakan sinyal arus yang keluar dari Rectifier. Filter ini biasanya terdiri
dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang
berjenis Elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor).
12
Voltage Regulator (Pengatur Tegangan)
Untuk menghasilkan Tegangan dan Arus DC (arus searah) yang tetap dan
stabil, diperlukan Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur
tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus
beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage
Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC
(Integrated Circuit).
Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga
dilengkapi dengan Short Circuit Protection (perlindungan atas hubung
singkat), Current Limiting (Pembatas Arus) ataupun Over Voltage
Protection (perlindungan atas kelebihan tegangan).
DAFTAR PUSTAKA
Pujianto, Supardianningsih, Risdiyani Chasanah dan Dhara Nuraini. 2014.
Buku Siswa Fisika. Klaten : Intan Pariwara
13
http://teknikelektronika.com/prinsip-kerja-dc-power-supply-adaptor/
http://rahmaniaptr.blogspot.co.id/2015/11/makalah-tentang-sumber-aruslistrik.html
http://www.miung.com/2013/05/pengertian-arus-listrik-ac-dan-dc.html
14
“ Pengamatan Sumber arus searah (DC) dan sumber arus bolak-balik
(AC)”
Kelompok 2
Kelas
:
Adinda Syafhira
Annisa Safitri
Deggry Mulia
Ego Alfian
Nopri Davili
Thea Carolina
: XII MIPA 2
Guru Pembimbing: Diah Rahayu Ningsih S.Pd
SMA NEGERI 1 PRABUMULIH
TAHUN AJARAN 2016/2017
1
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang
telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami,
sehingga kami dapat menyelesaikan makalah tentang “Pengamatan
Sumber arus searah (DC) dan sumber arus bolak-balik (AC)”
Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan
makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada
semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.
Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih
ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya.
Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan
kritik dari pembaca yang bersifat membangun agar kami dapat
memperbaiki makalah ini menjadi lebih baik.
Akhir kata kami berharap semoga makalah tentang “Pengamatan
Sumber arus searah (DC) dan sumber arus bolak-balik (AC)” ini
dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.
Prabumulih, 05
Agustus 2016
Penyusun
2
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Cahaya lampu dihasilkan dari energi listrik. Untuk mengalirkan
muatan listrik dari katoda ke anoda membentuk siklus yang tiada henti
sumber tegangan harus mengerluarkan energi. Energi ini diperlukan untuk
menggerakan muatan-muatan listrik di dalam lampu, yang terindikasi
dengan nyala lampu. Nyala lampu terjadi karena muatan-muatan listrik
menimbulkan energi kalor ketika melalui kawat filament lampu.
Dari contoh lampu tadi kita dapat tentang adanya beda potensial dalam
muatan listrik. Satuan beda potensial adalah volt (V). Dan dalam
mengukur besarnya beda potensial, kita dapat menggunakan multimeter.
Pada multimeter saklarnya di tunjukkan pada tulisan DC V atau AC V. DC
adalah arus listrik searah, sedangkan AC arus listrik bolak-balik. AC dan
DC sering kali kita jumpai dalam kehidupan kita sehari-hari.
Pemakaian AC dan DC tidak bisa sembarangan kita harus
memperhitungkan kekuatan listrik tersebut atau daya listrik yang di miliki
semua benda elektronik.
1.2 Tujuan
Dapat mengetahui arus listrik AC dan DC dalam kehidupan seharihari.
Mampu menagaplikasikan konsep arus bolak balik serta penerapannya.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana prinsip kerja sumber arus searah ?
2. Apakah perbedaan elemen primer dan elemen sekunder pada
peralatan listrik searah ?
3. Handphone, laptop, dan kamera digital akan kehabisan energi
setelah lama digunakan. Bagaimana prinsip kerja alat tersebut
dalam mengubah listrik dari PLN yang berupa arus listrik bolak balik
(AC) menjadi arus searah (DC ) sesuai kebutuhan peralatan tersebut
?
3
DAFTAR ISI
Cover Depan................................................................................................1
Kata pengantar............................................................................................2
Pendahuluan ...............................................................................................3
Latar belakang masalah..............................................................................3
Tujuan..........................................................................................................3
Rumusan masalah.......................................................................................3
Daftar isi......................................................................................................4
Prinsip kerja sumber arus searah................................................................5
Perbedaan elemen primer dan sekunder....................................................5
Elemen primer.............................................................................................6
Elemen sekunder.........................................................................................9
Bagaimana arus listrik bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) sesuai
kebutuhan ................................................................................................10
Prinsip kerja DC power supply (Adaptor)...................................................10
Transformer...............................................................................................11
Rectivier....................................................................................................11
Filter..........................................................................................................12
Voltage regulator.......................................................................................12
Daftar pustaka
1
4
1. Prinsip Kerja Sumber Arus Searah.
Arus searah atau Direct Current yang lebih populer disingkat arus DC
adalah jenis arus yang arahnya uni directional terhadap muatan listrik.
Arus DC dapat mengalir melalui konduktur seperti kawat, tapi juga
dapat mengalir melalui semi konduktor , isolator , atau bahkan melalui
ruang hampa seperti elektron atau beam ion. Arus listrik mengalir dalam
arah yang konstan, hal inilah yang membedakannya dengan Arus Bolak
Balik (AC).
Salah satu contoh generator ini adalah dinamo sepeda. Generator DC
hampir sama dengan generator AC, namun cincinnya hanya satu. Cincin
komutator itu dibelah dan dipisahkan oleh isolator.
Gambar: Generator Arus DC
Ketika kumparan diputar searah jarum jam, kumparan akan
memotong garis gaya magnet sehingga arus listrik akan diinduksikan
keluar dari cincin A dan masuk ke cincin B.
Ketika kumparan kawat sejajar dengan medan magnet, arus listrik
tidak diinduksikan sehingga arus listrik mati untuk sementara waktu.
Ketika kumparan diputar kembali, arus listrik pun akan diinduksikan
kembali.
Arah arus di keluaran akan sama walaupun arahnya di dalam
kumparan berubah. Jika kumparan terus diputar, pada kumparan akan
terus terjadi arus induksi yang arahnya terus berubah. Namun, komutator
akan mengakibatkan arus dan tegangan yang terjadi di keluaran selalu
searah.
5
2. Perbedaan Elemen Primer dan Elemen Sekunder
Berdasarkan kemampuannya memberikan gaya gerak listrik, sumber arus
listrik dibedakan menjadi elemen primer dan elemen sekunder. Baterai
yang digunakan oleh jam dinding merupakan elemen primer.
Tabel pengamatan objek AC/DC disekitar :
Nama objek
Listrik searah (DC)
Lampu
Air Conditioner
(AC)
Senter
handphone
Kulkas
Jam dinding
Laptop
---
Listrik bolak – balik
(AC)
√
√
√
√
-√
√
-√
√
-√
1) Elemen Primer
Elemen primer merupakan sebuah sumber arus listrik. Elemen primer
merupakan sumber arus listrik yang bersifat sekali pakai. Artinya jika
sumber arus tersebut sudah habis energinya, kita tidak dapat mengisi
elemen primer. Kamu harus mengganti sumber arus listrik tersebut
dengan sumber arus yang baru.
a. Baterai
Baterai merupakan elemen kering. Jika diamati, baterai memiliki dua
kutub yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif baterai berupa
batang karbon yang dibenamkan ke dalam campuran mangan dioksida
(MnO2) dan amonium klorida (NH4Cl). Kutub negatif baterai adalah
lapisan paling luar yang terbuat dari seng (Zn).
6
Gambar di atas adalah gambar baterai yang mempunyai kutub positif dan
kutub negatif. Campuran mangan dioksida berfungsi sebagai zat
pelindung elektrolit. Di antara lapisan paling luar yaitu seng berfungsi
sebagai kutub negatif dan campuran mangan dioksida terdapat pasta
amonium klorida yang berfungsi sebagai elektrolit. Di antara kutub positif
dan kutub negatif ini terdapat beda potensial. Beda potensial inilah yang
menyebabkan baterai tersebut dapat mengalirkan arus listrik jika
dipasangkan secara benar dalam sebuah rangkaian. Suatu saat, karbon
dan elektrolit dari baterai akan habis sehingga baterai tersebut tidak
dapat menghasilkan arus listrik. Baterai termasuk sumber arus listrik yang
tidak dapat diisi ulang.
Dengan adanya arus listrik ini, kita akan dipermudah memperoleh sumber
energi listrik yang dapat dibawa ke mana-mana, sehingga akan lebih
mudah dan praktis. Baterai masih banyak digunakan pada jam dinding,
radio, lampu senter, dan sebagainya.
Penyempurnaan dari sel seng karbon adalah baterai alkalin. Ukuran,
bentuk, dan tegangannya mirip dengan sel seng karbon, tetapi jika
digunakan dalam suatu peralatan, sel alkalin dapat bertahan enam atau
tujuh kali lebih lama dibanding sel seng karbon biasa. Dalam sel alkalin
mengandung elektrolit larutan kalium hidroksida. Pelat logamnya terbuat
dari nikel dan senyawa kadmium.
b. Elemen Volta
Elemen volta ini pertama kali pertama ditemukan oleh Alessandro
Volta (1745 – 1827) seorang ahli Fisika berkebangsaan Italia.
Elemen volta adalah sel elektrokimia yang dapat menghasilkan arus
listrik. Gambar di bawah ini memperlihatkan sebuah elemen volta.
7
Gambar: (a) Diagram elemen Volta, (b) Beda Potensial yang dihasilkan
oleh elemen volta
Elemen volta terdiri atas tabung kaca yang berisi larutan asam sulfat
(H2SO4) dan sebagai anoda adalah logam Cu (tembaga) sedangkan kutub
negatif adalah Zn (seng).
Jika elektroda-elektroda seng dan tembaga dimasukkan ke dalam larutan
asam sulfat, akan terjadi reaksi kimia yang menyebabkan lempeng
tembaga bermuatan listrik positif dan lempeng seng bermuatan listrik
negatif.
Hal ini menunjukkan bahwa lempeng tembaga memiliki potensial lebih
tinggi daripada potensial lempeng seng. Elektron akan mengalir dari
lempeng seng menuju lempeng tembaga.
Jika kedua lempeng ini dirangkaikan dengan lampu, arus akan mengalir
dari lempeng tembaga ke lempeng seng sehingga lampu akan menyala.
Namun, aliran arus listrik ini tidak berlangsung lama sehingga lampu akan
padam.
Hal ini dikarenakan gelembung-gelembung gas hidrogen yang dihasilkan
oleh asam sulfat (H2SO4) akan menempel pada lempeng tembaga.
Gelembung gas hidrogen ini akan menghambat aliran elektron.
Kita telah mengetahui bahwa arus listrik adalah aliran elektron-elektron
sehingga jika aliran elektron ini terhambat, tidak akan ada arus yang
mengalir.
Peristiwa ini disebut polarisasi. Dengan kata lain, polarisasi adalah
peristiwa tertutupnya elektroda elemen oleh hasil reaksi yang mengendap
pada elektroda tersebut. Namun demikian, ide Volta inilah yang menjadi
prinsip dalam pembuatan baterai dan aki.
c. Elemen Daniell
8
Gambar: Diagram Elemen Daniell
Cara kerja elemen daniell pada dasarnya sama dengan cara kerja
elemen volta. Namun pada elemen daniell ditambahkan larutan
tembaga sulfat (CuSO4) untuk mencegah terjadi polarisasi, yang
dinamakan depolarisator sehingga usia elemen dapat lebih lama.
2) Elemen Sekunder
Tidak seperti elemen primer, elemen sekunder bersifat dapat
diperbaharui. Artinya tegangan yang berasal dari elemen sekunder suatu
saat akan habis, tetapi kamu masih dapat mengisi elemen tersebut.
Contoh elemen sekunder adalah akumulator. Akumulator banyak
digunakan dalam kendaraan bermotor seperti sepeda motor dan mobil.
Akumulator disebut juga elemen basah. Akumulator terdiri atas pasanganpasangan keping timbal dan timbal dioksida. Pasangan ini disebut sel
(Gambar di bawah). Setiap pasangan timbal dan timbal dioksida ini
mampu memberikan tegangan 2 volt. Kapasitas penyimpanan sebuah aki
dapat terlihat berupa tulisan angka pada aki. Contoh, pada aki tertulis 12V
40 AH, artinya aki mempunyai ggl 12 volt dan mengalirkan arus listrik 40
ampere selama 1 jam.
9
Sama seperti pada baterai, akumulator juga mempunyai dua buah kutub,
yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub negatif terletak pada timbal
dan kutub positif pada timbal dioksida. Timbal dan timbal dioksida
dicelupkan ke dalam larutan elektrolit asam sulfat. Keuntungan
pemakaian elemen sekunder misalnya akumulator yaitu dapat
diperbaharui. Agar akumulator dapat berfungsi kembali, perlu dimuati
oleh sumber arus searah (DC).
Perubahan energi saat aki digunakan yaitu dari energi kimia menjadi
energi listrik. Sedangkan saat pengisian aki terjadi perubahan energi dari
energi listrik menjadi energi kimia.
3. Bagaimana arus listrik bolak balik (AC) menjadi arus searah
(DC ) sesuai kebutuhan peralatan tersebut
Sumber daya adaptor adalah pesawat / alat yang dapat mengubah
arus bolak-balik ( AC ) alternating curent menjadi arus searah (direck
current).
Arus bolak balik (AC) dihasilkan oleh generator melalui sebuah
pembangkit listrik baik PLTA, PLTU, PLTPB, PLTN yang lebih dikenal dengan
PLN (Perusahaan Listrik Negara).
10
Arus searah (DC) dihasilkan oleh elemen kering atau baterai dan elemen
basah atau aki. Keuntungan aki atau accumulator dapat diisi kembali jika
tegangannya sudah habis. Perusahaan Listrik Negara (PLN) menghasilkan
arus kuat dan arusnya bolak balik sedangkan semua pesawat elektronika
menggunakan arus lemah dan searah/ rata.
Tujuan pembuatan pesawat sumber daya adaptor adalah
menggantikan posisi baterai maupun aki. Di dalam pesawat radio, televisi,
tape recorder, amplifier, komputer, VCD, DVD ataupun CD player terdapat
adaptor termasuk semua alat pengisi baterai atau charger handphone.
Dengan menggunakan adaptor berarti mengurangi pemborosan energi.
Sebuah DC Power Supply atau Adaptor pada dasarnya memiliki 4 bagian
utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Keempat bagian utama
tersebut diantaranya adalah Transformer, Rectifier, Filter dan Voltage Regulator.
Prinsip Kerja DC Power Supply (Adaptor)
Berikut ini adalah penjelasan singkat tentang prinsip kerja DC Power
Supply (Adaptor) pada masing-masing blok berdasarkan Diagram blok
diatas.
Berikut ini adalah Rangkaian Dasar dari sebuah DC Power Supply :
Transformator (Transformer/Trafo)
Transformator (Transformer) atau disingkat dengan Trafo yang digunakan
untuk DC Power supply adalah Transformer jenis Step-down yang
berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan
komponen Elektronika yang terdapat pada rangkaian adaptor (DC Power
Supply).
Transformator
bekerja
berdasarkan
prinsip
Induksi
11
elektromagnetik yang terdiri dari 2 bagian utama yang berbentuk lilitan
yaitu lilitan Primer dan lilitan Sekunder. Lilitan Primer merupakan Input
dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan
sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, Output dari Transformator
masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses
selanjutnya.
Rectifier (Penyearah Gelombang)
Rectifier atau penyearah gelombang adalah rangkaian Elektronika dalam
Power Supply (catu daya) yang berfungsi untuk mengubah gelombang AC
menjadi gelombang DC setelah tegangannya diturunkan oleh
Transformator Step down. Rangkaian Rectifier biasanya terdiri
dari komponen Dioda. Terdapat 2 jenis rangkaian Rectifier dalam Power
Supply yaitu “Half Wave Rectifier” yang hanya terdiri dari 1 komponen
Dioda dan “Full Wave Rectifier” yang terdiri dari 2 atau 4 komponen dioda.
Filter (Penyaring)
Dalam rangkaian Power supply (Adaptor), Filter digunakan untuk
meratakan sinyal arus yang keluar dari Rectifier. Filter ini biasanya terdiri
dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang
berjenis Elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor).
12
Voltage Regulator (Pengatur Tegangan)
Untuk menghasilkan Tegangan dan Arus DC (arus searah) yang tetap dan
stabil, diperlukan Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur
tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus
beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage
Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC
(Integrated Circuit).
Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga
dilengkapi dengan Short Circuit Protection (perlindungan atas hubung
singkat), Current Limiting (Pembatas Arus) ataupun Over Voltage
Protection (perlindungan atas kelebihan tegangan).
DAFTAR PUSTAKA
Pujianto, Supardianningsih, Risdiyani Chasanah dan Dhara Nuraini. 2014.
Buku Siswa Fisika. Klaten : Intan Pariwara
13
http://teknikelektronika.com/prinsip-kerja-dc-power-supply-adaptor/
http://rahmaniaptr.blogspot.co.id/2015/11/makalah-tentang-sumber-aruslistrik.html
http://www.miung.com/2013/05/pengertian-arus-listrik-ac-dan-dc.html
14