Arus searah
Arus searah adalah arus listrik yang nilainya tidak berubah hanya positif atau hanya negatif saja.[1] Arus searah didefinisikan sebagai arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu diaman jika kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda, maka akan mendapatkan nilai yang sama.[2] Sumber tegangan dan arus searah diperoleh dari elemen-elemen seperti elemen volta, baterai, aki, dan sebagainya yang merupakan suatu energi listrik yang mengalir secara merata setiap saat.[3] Alat pengukur tegangan dan arus searah yaitu jenis kumparan berputar yang terdiri dari sebuah kumparan yang berada dalam suatu medan magnet permanen. Apabila kumparan yang disangga oleh sumbu yang dilengkapi dengan pegas dialiri arus maka kumparan tersebut akan berputar. Pada saat momen putar yang timbul akibat adanya interaksi medan magnet dan arus kumparan maka perputaran tersebut akan mencapai kududukan tertentu. Terjadinya defleksi maksimum disebabkan oleh arus maksimum yang diperbolehkan mengalir pada kumparan. Untuk mendapatkan kumparan yang ringan, maka harus dibuat dari kawat yang halus sehingga arus yang mengalir padanya sangat terbatas dan disebut dengan resistansi internal alat ukur.[4]
| Artikel ini merupakan bagain dari seri |
| Listrik dan Magnet |
|---|
 |
Sejarah
Thomas Edison melakukan penyaluran tenaga listrik arus searah secara komersil pertama kali pada akhir abad ke 19. Tetapi semakin berkembangnya teknologi, listrik arus bolak-balik lebih mudah digunakan dibandingkan dengan listrik arus searah dalam melakukan penyaluran dan pembagian tenaga listrik.[5]
Sumber
Elemen primer
Elemen primer adalah elemen yang hanya dapat digunakan selama berlangsung reaksi yang terjadi. Jika reaksi kimia yang terjadi pada elemen primer habis, maka bahan kimia di dalamnya tidak dapat dikembalikan seperti semula.[6]
Elemen sekunder
Elemen sekunder adalah elemen yang bahan-bahan pereaksinya dapat diperbaharui kembali jika bahan-bahan pereaksinya tidak dapat berfungsi. Dengan cara mengalirkan arus listrik dari sumber luar yang arahnya berlawanan dengan arus yang dihasilkan.[6]
Elemen Volta
Susunan elemen Volta terdiri atas:[6]
- elektroda negatif (katoda) yaitu elektroda yang terbuat dari bahan seng (Zn)
- elektroda positif (anoda) yaitu elektroda yang terbuat dari bahan tembaga (Cu)
- elektrolit yaitu elektrolit yang terbuat dari asam sulfat (H2SO4).
Elemen Daniel
Susunan Elemen Daniel terdiri atas:[7]
- Anoda yaitu elemen yang terbuat dari material/bahan tembaga (Cu)
- Katoda yaitu elemen yang terbuat dari bahan seng (Zn)
- Elektrolit yaitu elemen yang terbuat dari bahan cair asam sulfat (H2SO4)
- Depolarisator merupakan elemen yang terdiri dari bahan tembaga sulfat (CuSO4)
Elemen kering (baterai)
Cara kerja dari elemen kering yaitu ketika kedua elektroda dihubungkan dengan suatu penghantar maka akan terjadi reaksi kimia yang menghasilkan aliran arus listrik. Kemudian akan terjadi gelembung gas Hidrogen yang selanjutnya akan diserap oleh campuran MnO2+C sehingga tidak menempel pada anoda . Energi listrik yang dihasilkan oleh baterai terjadi karena baterai tersebut mengubah energi kimia menjadi energi listrik yang menghasilkan beda potensial +1,5 Volt. Elemen primer yang tidak dapat diisi ulang jika muatannya habis yaitu sel karbon seng, tetapi ada juga sel kering yang biasa diisi ulang seperti sel Nicad.[7]
Susunan elemen kering yang paling umum digunakan adalah sel karbon seng, diantaranya:[7]
- Anoda merupakan elemen yang terbuat dari batang karbon (C)
- Katoda merupakan elemen yang terbuat dari seng (Zn)
- Elektrolit adalah dari unsur amonium Clorida (NH4Cl)
- Depolarisator merupakan elemen yang terbuat dari bahan dioksida dan serbuk karbon (MnO2 + C).
Aki
Sebuah aki 12 Volt terdiri dari 6 sel yang disusun seri dan satu sel aki menghasilkan beda potensial + 2 Volt. Dalam melakukan pengisian aki, yang harus dilakukan adalah mengalirkan arus searah yang memiliki beda potensial lebih besar dari beda potensial aki. Hal tersebut dilakukan dengan cara menghubungkan kutub positif sumber arus pengisi dengan kutub positif aki (PbO2) dan kutub negatif sumber arus pengisi dengan kutub negatif aki (Pb). Satuan dalam pengukuran kapasitas penyimpanan aki yaitu ampere hour (AH).[8]
Susunan material aki sebagai berikut:[8]
- Anoda terbuat dari material timbal dioksida (PbO2)
- Katoda terbuat dari material timbal (Pb)
- Elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4)
Ketika lator digunakan, maka akan terjadi:
- Berubahnya energi kimia menjadi energi listrik
- Reaksi kimia: PbO2 + Pb + 2 H2SO4 2PbSO4 + 2H2O.
- Berubahnya energi listrik menjadi energi kimia
- Reaksi kimia : 2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4
Termoelemen
Termoelemen merupakan sumber arus listrik searah yang proses terjadinya akibat adanya perbedaan suhu. Perubahan energi panas menjadi energi listrik termasuk proses Termoelemen yang pertama kali ditemukan oleh John Seebach (1826). Apabila perbedaan suhu antara titik A dan B pada suatu logam semakin besar, maka semakin besar pula arus yang mengalir.
Generator arus searah
generator arus searah merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik yang disebabkan oleh peristiwa induksi. Pada prinsipnya generator menghasilkan arus bolak balik (AC) yang memiliki dua cincin yang terpisah, sedangkan pada generator arus searah (DC) menggunakan komutator satu cincin yang terbelah dua.
Sel photovoltaic
sel photovoltaic atau sel surya termasuk alat semikonduktor yang terdiri dari komponen dioda P-N Junction, dimana sel photovoltaic berfungsi mengubah sinar/cahaya matahari menjadi energi listrik. Cara kerjanya adalah jika pelat foil alumunium terkena sinar matahari, maka akan menimbulkan panas kemudian selanjutnya diteruskan ke pelat yang terbuat dari silicon yang bersifat semikonduktor. Ketika suhu semakin tinggi, maka elektron-elektronnya terlepas dari silikon kemudian masuk pada foil alumunium dan selanjutnya muatan-muatan positifnya menempel pada kedua foil besi. Proses tersebut akan menghasilkan aliran elektron atau sering disebut arus listrik apabila kedua foil tersebut dihubungkan pada suatu rangkaian. Proses tersebut terjadi karena adanya beda potensial antara kedua foil.[9]
Arus bolak balik
Arus bolak-balik merupakan suatu tegangan dan arus listrik yang besar dan arahnya berubah-ubah secara periodik dalam waktu tertentu. Arus bolak-balik memiliki gelombang yang berbentuk sinusoida, sehingga memungkinkan penyaluran energi yang paling efisien. Penyaluran Arus listrik bolak-balik dimulai dari sumbernya (misalnya PLN) ke pelangga misalnya ke kantor-kantor dan rumah-rumah penduduk, serta sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel.[10]
Sumber Dc
Sumber arus searah merupakan sumber energi listrik yang dapat menimbulkan arus listrik yang besar dan arahnya selalu tetap. Sumber arus searah diperoleh dari proses kimia yang disebut elemen-elemen elektrokimia. Elemen elektrokimia dibagi menjadi dua golongan, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Contoh elemen primer yaitu : elemen volta, elemen Leclance, elemen kering, elemen alkalin, dan elemen raksa, sedangkan contoh elemen sekunder adalah akumulator (aki). Sumber lain arus searah yaitu generator arus searah.[11] Dinamo (generator) merupakan alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik ditandai dengan terjadinya peristiwa induksi. Dengan mengubah bentuk cincin terminalnya, maka generator arus searah (DC) dapat menghasilkan ggl induksi ke satu arah dan cincin ini disebut cincin belah atau komutator.[12]
Sumber Dc arus searah terbagi dua yaitu :
Penyearah
Penyearahan dilakukan dengan tujuan memperoleh arus searah, dimana arus searah ini mengandung komponen arus bolak-balik. Riak tegangan pada penyearah setengah gelombang lebih besar dari penyearah gelombang penuh. Untuk meloloskan komponen searah dan mencegah komponen bolak-balik, maka digunakan filter dalam memperkecil riak tegangan.[13]
- Rectifier merupakan alat listrik yang berfungsi untuk merubah arus bolak-bolik menjadi arus searah, sesuai dengan kapasitas battery yang diperlukan.
- Rectifier harus selalu terhubung dengan battery.
- Rectifier harus diperiksa kondisi batterynya secara periodik dan rutin.
Baterai
- Alat yang menghasilkan sumber tenaga listrik arus searah yang diperoleh melalui proses kimia.
- Baterry merupakan sumber DC yang berfungsi untuk menggerakkan peralatan kontrol, relay pengaman, motor penggerak CB, DS, dan lain-lain.
- Sumber DC ini harus selalu terhubung dengan rectifier.
- Sumber DC ini harus diperiksa secara rutin kondisi air, kebersihan dan berat jenisnya.[14]
Referensi
- ^ Ponto 2018, hlm. 43.
- ^ Safitri, N., Sutyati, dan Rachmawati (2017). Analisa Rangkaian Listrik (Teori Dasar, Penyelesaian Soal dan Soal-Soal Latihan) (PDF). Lhokseumawe, Aceh: Politeknik Negeri Lhokseumawe. ISBN 978-602-17282-5-3.
- ^ Ponto 2018, hlm. 40.
- ^ Sudirham 2012, hlm. 181-182.
- ^ Ponto 2018, hlm. 45.
- ^ a b c Ponto 2018, hlm. 47.
- ^ a b c Ponto 2018, hlm. 48-49.
- ^ a b Ponto 2018, hlm. 49.
- ^ Ponto 2018, hlm. 50.
- ^ Ponto 2018, hlm. 51.
- ^ Soebyakto 2017, hlm. 28.
- ^ Soebyakto 2017, hlm. 49-50.
- ^ Sudirham 2012, hlm. 203.
- ^ Ismara, K.I. dan Prianto, E. (2016). Keselamatan dan Kesehatan Kerja di Bidang Kelistrikan (Elektrical Safety) (PDF). Solo: Adimeka. ISBN 978-602-7615-11-3.
Daftar Pustaka
- Ponto, H. (2018). Dasar Teknik Elektro (PDF). Yogyakarta: Deepublish. ISBN 978-623-7022-93-0.
- Soebyakto (2017). Fisika Terapan 2. Tegal: Badan Penerbit Universitas Pancasakti Tegal. ISBN 978-602-73169-4-2.
- Sudirham, S. (2012). Analisis Rangkaian Listrik (PDF). Bandung: Darpublic.
