Sumber Energi listrik

Gaya Gerak Listrik (GGL)

GGL atau yang lebih dikenal lagi dengan gaya gerak listrik adalah suatu perbedaan antara potensial yang terdapat pada ujung dari sumber arus yang terjadi pada saat tidak menghasilkan suatu arus listrik atau disebut juga dengan rangkaian terbuka.

Tegangan Jepit
Tegangan jepit itu adalah beda dari potensial yang terjadi ketika terdapat arus listrik atau pada saat rangkaian tertutup. Sumber tegangan terbagi atas:
1.    Arus searah (DC), yaitu arus yang nilai dan arahnya tetap.
2.    Arus bolak-balik (AC), yaitu arus yang nilai dan arahnya berubah terhadap waktu.

Tegangan Rugi                                                                                                               

Tegangan rugi adalah  tegangan akibat terjadinya hambatan dalam pada sumber tegangan.  Sumber tegangan yang mengeluarkan energi listrik berdasarkan prinsip pasangan logam disebut sel atau elemen.

Elemen Listrik
Elemen listrik itu ialah salah satu sumber yang ada dari arus listrik yang searah (DC).  Ada dua  elemen listrik, yaitu ada elemen primer dan ada juga elemen sekunder.

1.    Elemen sekunder
Elemen sekunder ialah sumber arus listrik yang bisa diisi ulang kembali dengan muatan listriknya yang sudah habis. Reaksi kimia yang udah terjadi di dalam suatu elemen sekunder dapat menjadi bahan kimia seperti semula. Contohnya: aki, baterai isi ulang, Sel NiCad.

2.    Elemen primer
Elemen primer itu ialah sumber dari arus listrik yang tidak bisa diisi ulang lagi apabila muatan listriknya sudah habis. Ini disebabkan akibat adanya suatu reaksi kimia yang terjadi di dalam suatu elemen dan  nggak bisa lagi kembali menjadi bahan kimia seperti semula (irreversible). Contohnya elemen primer adalah baterai, elemen Volta, elemen Lechlance, dan elemen Daniell.

Macam-Macam Elemen

1. Elemen Volta

1. Penemu: Alessandro Volta (1745-1827)

2. Elektroda positif (kutub positif/ anoda) : lempeng tembaga ( Cu ).

3. Elektroda negatif (kutub negatif/katoda): lempeng seng ( Zn )

4. Larutan Elektrolit (penghantar arus listrik): Asam Sulfat encer(H₂SO₄)

5. Arus Listrik: dari tembaga menuju seng

6. Arus Elektron: dari seng menuju tembaga

7. Kelemahan: terjadi polarisasi,  menempelnya gelembung gas pada tembaga.

8. Beda Potensial yang dihasilkan: 1 volt.

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantar listrik.
Arus listrik mengalir dari Gu ke Zn pada rangkaian luar. dalam elemen sendiri, arus listrik mengalir dari Zn ke C H2S04terurai menjadi H+ dan S042. Ion H+  menangkap elektron berubah menjadi gas H2, dan di plat Cu. Hal ini akan menghalangi aliran listrik

2. Elemen Kering (Baterai)

Elemen kering atau baterai adalah sumber tegangan yang dapat lebih lama mengalirkan arus listrik daripada elemen Volta. Elemen kering dibuat pertama kali pada tahun 1866, kimiawan Perancis oleh George Leclanche. Elemen kering ini terdiri atas Zn yang berbentuk bejana dan logam dalam Zn ini dilapisi karbon (batang arang). Karena batang arang memiliki potensial lebih tinggi daripada Zn, maka batang arang sebagai anoda, sedangkan Zn sebagai katoda. Di bagian dalam elemen kering ini terdapat campuran antara salmiak atau amonium klorida (NH4Cl) serbuk arang dan batu kawi atau mangan dioksida (MnO2). Campuran ini berbentuk pasta yang kering. Karena elemen ini menggunakan larutan elektrolit berbentuk pasta yang kering maka disebut elemen kering. Pada elemen kering, NH4Cl sebagai larutan elektrolit dan MnO2 sebagai depolarisator. Kegunaan dispolarisator yaitu dapat meniadakan polarisasi. Sehingga arus listrik pada elemen kering dapat mengalir lebih lama sebab tidak ada gelembunggelembung gas.

Struktur baterai Baterai termasuk elemen primer. GGL yang dihasilkan baterai = 1,5 volt.

3. Aki (Accumulator)

Aki merupakan sumber tegangan yang berasal dari reaksi kimia, sebagaimana elemen Volta dan elemen kering. Aki terdiri atas karet keras atau kaca yang berbentuk bak dan berisi larutan asam sulfat pekat H2SO4 yang berfungsi sebagai larutan elektrolit. Di dalam larutan ini terdapat dua kerangka timbul, yaitu timbal peroksida (PbO2) sebagai anoda dan timbal murni (Pb) sebagai katoda.

Pengisian aki

Karena ada aliran arus listrik dari luar, maka kedua kutub anoda dan katoda dari PbO berubah menjadi PbO2 dan Pb. Peristiwa mengalirkan arus listrik ke dalam aki ini disebut mengisi atau dalam bahasa sehari-hari disebut menyeterum aki.

4.  Elemen Leclanche

1. Penemu: Leclanche

2. Elektroda Positif : batang karbon ( C )

3. Elektroda negatif : seng ( Zn )

4. Larutan Elektrolit: Amonium Klorida ( NH₄Cl )

5. Arus Listrik: dari karbon menuju seng

6. Depolarisator (menghindari polarisasi): Mangan dioksida ( MnO₂ )

7. Beda Potensial yang dihasilkan: 1,5 volt

Sama seperti elemen Volta, arus yang mengalir pada elemen Leclanche hanya mengalir sesaat. Itu disebabkan elektrode positif elemen tertutup oleh gelembung-gelembung gas hidrogen. Dan terjadilah polarisasi pada sel Leclanche. Akan tetapi, gas H₂ Yang terjadi pada kutub positif akan diikat oleh MnO₂ (berfungsi sebagai depolarisator) sehingga polarisasi dapat dihilangkan.

H₂ + MnO₂ menjadi MnO + H₂O

5. Elemen Daniell

1. Penemu: John Daniell ( 1790-1845 )

2. Elektroda Positif : silinder tembaga ( Cu ) dalam larutan sulfat tembaga ( CuSO₄ )

3. Elektroda negatif : batang seng ( Zn ) dalam larutan seng sulfat  ( ZnSO₄ )

4. Arus Listrik: dari tembaga menuju seng

5. Beda Potensial yang dihasilkan: 1,1 volt

6.  Baterai Isi Ulang

Rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam.

(1) Baterai isi ulang Nikel-Kadmium (Ni-Cd)

 1. Kutub positif: Nikel Hidroksida (Ni(OH)₂)

2. Kutub negatif: Kadmium Hidroksida ( Cd (OH)₂ )

3. Larutan Elektrolit: Potasium Hidroksida ( KOH )

4. Arus Listrik: dari Nikel Hidroksida ke Kadmium Hidroksida.

5. Beda Potensial yang dihasilkan: 1,25 volt

6. Digunakan pada: kamera digital, radio, laptop,bor listrik.

(2) Baterai isi ulang Nikel-Metal Hidrat ( Ni-MH )

1. Kutub positif: Metal Hidrat ( MH )

2. Kutub negatif: Nikel Oksi Hidroksida ( Ni O (OH) )

3. Larutan Elektrolit: Potasium Hidroksida ( KOH )

4. Arus Listrik: dari Metal Hidrat ke Nikel Oksi Hidroksida.

5. Beda Potensial yang dihasilkan: 1,4 volt

6. Digunakan pada: HP, kamera digital, laptop,bor listrik.

(3) Baterai isi ulang Lithium-Ion

1. Kutub positif: Lithium-Metal Oksida ( LiMn₂O₄ )

2. Kutub negative: lithium ( Li )

3. Larutan Elektrolit: Lithium Perklorat ( Li Cl O₄ )

4. Arus Listrik: dari Lithium-Metal Oksida ke lithium ( Li )

5. Beda Potensial yang dihasilkan: 3.7 volt

6. Digunakan pada: HP, radio, laptop.

Energi Listrik
Energi listrik adalah suatu kemampuan yang disebabkan oleh karena adanya suatu sumber tegangan yang berguna sekali untuk melakukan suatu usaha yaitu memindahkan muatan melalui perbedaan potensial sehingga arus listrik dapat mengalir. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
 

                                            W = Q.V = V.i.t = i².R.t = v²/R.t


dengan:
W = energi listrik (joule)    1J = 0,24 kal
Q. = muatan listrik (coulomb) 1 kal= 4,2 J
V = beda potensial (volt)
i = kuat arus listrik (ampere)
R = hambatan (ohm)
t = waktu (s)

Daya Listrik

Daya listrik adalah besarnya energi listrik per satuan detik

P=W/t=V.i=i².R=v².t

dengan:

 P = daya listrik (watt)

W = energi listrik (joule)

t = waktu (s)

V = tegangan (volt)

i = kuat arus (ampere)

R - hambatan (ohm)

Pada alat-alat listrik, pasti selalu tercantum tulisan yang menandakan spesifikasi dari alat tersebut. Misalnya sebuah kayak sebuah lampu berkekuatan 220 V, 50 W. Ini berarti lampu tersebut akan menyerap daya sebesar 50 jika dihubungkan dengan sumber tegangan 220 V.

Voltmeter dan basicmeter adalah alat untuk mengukur beda potensial.
Biaya Energi Listrik
Banyaknya energi listrik yang dipakai oleh banyak pelanggan listrik disebut rekening listrik. Besarnya energi listrik yang dipakai dan dinyatakan dalam kWh (kiloWatt-hour).
1 kWh = 3,6 x l06 Joule

Alat untuk mengukur banyaknya suatu energi listrik yang sudah dipakai pelanggan listrik disebut kWh-meter.

Perhitungan biaya energi listrik sebagai berikut.

Biaya energi listrik = Energi listrik x tarif per kWh