Macam-macam Elemen Sumber Listrik Arus Searah (DC)

Maksud dari Sumber listrik arus searah (DC) adalah alat/benda yang jadi sumber listrik arus searah (DC) dan menghasilkan arus searah secara permanen. Sumber listrik arus searah yang umum adalah Sumber listrik arus DC yang membangkitkan listrik secara mekanik dan secara kimia.

Elemen Elektro Kimia

Menurut Neinst, batang logam yang dimasukkan kedalam larutan asam sulfat akan melepaskan ion-ion positif kedalam larutan itu. Dengan demikian logam tersebut menjadi bermuatan negatif, sedangkan larutan tadi berubah jadi bermuatan positif.

Beda potensial tersebut dinamakan tegangan larutan elektrolit. Tidak semua logam bisa melepas ion-ion elektron sama besar. berdasarkan daftar elemen yang dibuat volta. Kita tahu bahwa seng (zn) lebih kuat melepaskan ion-ion elektron dari logam (cu) atau tembaga.

Daftar volta, logam yang kuat melepaskan ion-ion elektron disebelah kiri makin kekanan ialah logam yang semakin lemah melepaskan ion-ion elektronya.

L Na Ca Mg Ae Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Pt Au G

Untuk menghasilkan Beda potensial yang baik dari bahan yang murah dan mudah didapat, dibuatlah elemen oleh volta sebagai berikut: Yang terjadi diatas adalah adanya Beda potensial. Batang tembaga menjadi positif dan batang seng menjadi kutub negatif.

Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif disebut GGL atau Gaya Gerak Listrik. Lalu kedua kutub tersebut di hubungkan dengan sebuah bola lampu atau alat ukur sehingga kelihatan adanya beda potensial pada kedua kutub tersebut.

Pada ujung-ujung kawat penghubung terdapat beda potensial yang dinamakan tegangan jepit lampu yang disambungkan dengan elemen basah volta. Nyala lampu ini tidak berpijar lama dan segera meredup lalu padam.

Hal itu terjadi karena plat tembaga tertutup oleh lapisan gelombang gas hydrogen. Bila plat-plat dikeluarkan dan gelombang dihilangkan dengan dicuci, lalu plat-plat tadi dicelupkan kembali kedalam larutan maka lampu akan berpijar lagi walau hanya sebentar.

Elemen Volta Termasuk Elemen Primer

Pada elemen primer reaksi kimia yang membuat elektron mengalir dari elektroda positif ke elektroda negatif, arahnya tidak bisa dibalik. Ini membuat elemen primer tidak bisa dimuati kembali.

Jadi elemen primer adalah elemen yang bila telah habis muatanya tidak bisa diisi lagi. Karena itu untuk mengatasi kelemahan itu dibuatlah jenis elemen yang bisa dimuat kembali, jenis elemen itu ialah elemen sekunder. Elemen sekunder atau yang lebih dikenal dengan nama Accumulator (aki).

Accumulator (aki)

Accumulator atau aki disebut juga unsur (sel) sekunder sebab sesudah energi habis masih dapat diisi dan dipakai lagi. Saat diisi terjadi reaksi kimia yang pertama sesudah aki penuh bisa memberi arus pada rangkaian luar, kemudian terjadi reaksi kimia kedua. Jadi aki/accu ini bekerja mengumpulkan dan mengeluarkan arus listrik.

Aki Timbal

Jenis aki yang banyak digunakan adalah aki timbal, aki terdiri dari 2 buah kumpulan plat timbal yang dicelupkan kedalam larutan asam sulfat (H2SO4)). Untuk menghasilkan jumlah arus yang besar tapi dalam bentuk yang kecil maka lapisan timbal tersebut dipasang sedemikian rupa dalam jarak yang berdekatan.

Guna menjaga agar plat-plat tidak saling bersentuhan maka diantara timbal tersebut dipasang penyekat dari bahan isolator, untuk menghasilkan tegangan (GGL) yang besar, plat timbal tersebut dihubungkan seri.

Aki Alkali

Sel ini disebut alkali karena memakai lindikali (kaliloog) sebagai larutan elektrolitnya.
Kelebihanya :

1. Tahan terhadap getaran, dan goncangan
2. Tahan terhadap arus pengisian & pembuangan yang berlebih
3. Tahan terhadap arus konsleting (short)

Kekurangan :

1. Harganya lumayan mahal
2. Tiap pesawat hanya untuk satu sel
3. Membutuhkan tempat yang luas
4. Teganganya rendah dibanding dengan aki timbal

Aki alkali umumnya digunakan untuk industri berat, kendaraan berat, perusahaan kereta api, pertambangan, pusat pembangkit tenaga listrik untuk penggerak relay, kapal udara dan kapal laut.

Larutan elektrolitnya berupa 20% larutan lindikali yang hidroksida potassium (KOH) dengan tambahan sedikit, lithium monohidrat dalam air. Bejana untuk aki alkali dibuat dari baja dilapisi dengan nikel dan memiliki lubang untuk ujung-ujung (kutub) aki dan lubang untuk mengisi elektrolitnya.

Lubang pengisian elektrolit ditutupkan dengan katup untuk melepaskan gas dari elektrolit tetapi juga mencegah udara jangan sampai masuk yang bisa menimbulkan asam arang yang bisa mengurangi kapasitas aki.

Kapasitas Aki

Kapasitas aki dinyatakan dengan amperejam (AH). Kapasitas aki tergantung pada luas dan jumlah plat. Jika sebuah aki memiliki kapasitas 60AH dan arus maksimal yang dikeluarkan sebesar 5 ampere maka baterai itu bisa memberi arus 4A selama 15 jam atau bisa memberi arus 5A selama 12 jam.

Elemen Kering

Elemen kering (elemen le chance) yang umumnya disebut batu baterai. Elemen kering termasuk elemen primer namun sebagai elemen kering masih memiliki banyak kelebihan, seperti bentuk fisik yang kecil, mudah dibawa, praktis dan aman.

Pada elemen ini, elektroda positif adalah batang karbon yang ditengah dan pembungkusanya yang tebuat dari seng merupakan elektroda negatif. Elektrolitnya yaitu larutan ammonia klorida (NH4CI) dan depolarisasi yang menahan terbentuknya hydrogen pada elektroda positif terbuat dari mangan dioksida (MnO2) bercampur serbuk karbon.

Dalam suatu rangkaian tertutup diluar sumber, arus (dalam rangkaian) mengalir dari potensial tinggi (positif) ke potensial rendah (negatif), sedangkan dalam sumber arusnya sendiri, arus berjalan dari kutub negatif ke kutub positif.

Kemampuan mengalirkan arus (muatan listrik) disebut dengan potensial listrik atau tegangan listrik.

Untuk menghasilkan tegangan dan arus listrik yang sesuai dengan keperluan pemberian daya alat-alat listrik, maka dilakukan macam-macam hubungan sumber arus. Dalam hal ini kita mengenal sumber arus, 3 macam sumber arus yaitu hubungan seri, paralel dan seri-paralel.

Hubungan Arus Seri

Jika kutub negatif baterai dihubungkan dengan kutub positif baterai lainya dan begitu seterunya, disebut hubungan seri (deret). Sampai dihasilkan ujung negatif dan ujung positif baterai ini dihubungkan dengan lampu hingga menjadi rangkaian tertutup, maka mengalir arus dari rangkaian tersebut.

Arus ini disebut dengan arus baterai, jumlah tegangan yang terdapat dalam baterai disebut Gaya Gerak Listrik (GGL) baterai, dengan simbol E. Jumlah resistansi dalam baterai dinamakan resistansi (hambatan dalam) baterai.

Bila jumlah unsur (sel) baterai yang dipasang seri = d, GGL setiap sel baterai = e (volt), resistansi dalam setiap sel baterai = E = d.e dan resistansi dalam = Rd + d.rd dengan begitu arus baterai dapat dihitung :

I = d.e / (d.rd)+RI
I = E / Rd+RI

Tegangan drop pada lampu : I baterai . RI
Tegangan loss pada baterai : I baterai . Rd
Daya yang keluar : (I baterai)² . RI (watt)
Daya yang masuk : I baterai . E baterai (watt)
Rendemen atau (Daya) = n = daya keluar / daya masuk . 100%

Hubungan Paralel

Maksud dari hubungan paralel atau sejajar adalah jika beberapa unsur dihubungkan berjajar hingga kutub yang sejenis terhubung, Misalkan kutub negatif baterai pertama terhubung dengan kutub negatif baterai kedua begitu juga dengan kutub positifnya dan seterusnya.

Jumlah unsur baterai yang diparalel : j
Resistansi dalam setiap unsur : rd
Arus baterai : I baterai (ampere)

I baterai = e / (1/j . rd)+RI
I baterai = e / Rd + RI

Tegangan drop pada beban : I baterai . RI
Tegangan loss pada baterai : I baterai . Rd
Daya yang keluar (daya yang terpakai oleh lampu) (watt)
P lampu = (I baterai)² . RI
Daya yang masuk : I baterai . E baterai (watt)
Rendemen = n = daya keluar atau daya masuk . 100%

Hubungan Seri-Paralel

Jumlah unsur yang diserikan = d
Jumlah unsur yang diparalelkan = j
Jumlah unsur seri-paralel = d . j = n
GGL baterai = ggl unsur = d . GGL unsur
I baterai = E baterai / (d/j . rd)+RI
= d . e / (d/j . rd)+RI

Berbagi :