TUGAS
MAKALAH
JUDUL :SUMBER ARUS LISTRIK
Makalah Fisika
SUMBER ARUS LISTRIKOleh :Fahd Fazlur
Furqaan
Kelas : IX
ibnu sina
Kata pengantar
Puji
syukur saya ucapkan atas kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan
karunia-Nya saya masih diberi kesempatan untuk menyelesaikan makalah ini. Tidak
lupa saya ucapkan kepada Guru pembimbing yang telah memberikan dukungan dalam
menyelesaikan makalah ini.
Penulis
menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan, oleh sebab
itu penulis angat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Dan semoga
sengan selesainya makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Amin…
DAFTAR ISIABSTRAKKATA PENGANTAR
………………………………………………………
i
DAFTAR ISI
………………………………………………………………
ii
BAB I PENDAHULUAN
…………………………………………...
1
1.1. Latar
Belakang…………………………………………..
1
1.2. Batasan Masalah
………………………………………..
21.3.
Tujuan Penelitian
……………………………………….
2
BAB II. ISI
………………………………………………………………….
3
BAB III. KESIMPULAN DAN SARAN
3.1. Kesimpulan………………………………………………….
12
3.2. Saran ………………………………………………………..
12
DAFTAR PUSTAKA
Bab
I pendahuluan
timbulnya
muatan listrik akibat penggosokan yang disebut efek triboelektrik. Berdasarkan
teoriatom, muatan negatif pada balon digosok dengan kain wol dikarenakan
elektron-elektron padaatom-atom kain wol pindah ke balon, akibatnya atom-atom
balon tersebut memiliki lebih banyak elektron dibandingkan dengan keadaan
sebelum penggosokan.Kebanyakan bahan memiliki elektron-elektron bebas yang
dapat bergerak dan berpindahtempat. Sebuah balon yang telah diberi muatan
negatif melalui gesekan kain wol akanmenggangkat potongan-potongan kecil kertas
meskipun kertas tersebut tidak diberi muatan. Halini terjadi karena
elektron-elektron di dalam kertas didorong menjauh oleh muatan negatif
padabalon. Hal ini disebut memberi muatan dengan cara Induksi. Muatan yang
muncul pada bendayang tidak bermuatan atau netral karena didekati oleh sebuah
benda bermuatan disebut muataninduksi.
BAB
II. ISI
komponen yang berfungsi sebagai
tempat untuk mengubah satu jenis energi, misalnya energi kimia dan energi
gerak, menjadi energi listrik disebut sumber arus listrik. Contohnya baterai,
akumulator, dan generator.
Sumber arus listrik dibedakan
menjadi dua, yaitu sumber arus listrik bolak-balik (AC) dan sumber arus listrik
searah (DC). Sumber arus listrik AC dihasilkan oleh dinamo arus AC dan
generator. Ada beberapa macam sumber arus searah, misalnya sel volta, elemen
kering (baterai), akumulator, solar sel, dan dinamo arus searah. Elemen volta,
batu baterai, dan akumulator merupakan sumber arus searah yang dihasilkan oleh
reaksi kimia. Oleh karena itu, elemen volta, batu baterai, dan akumulator
sering disebut elektrokimia. Dikatakan elektrokimia sebab alat tersebut mengubah
energi kimia menjadi energi listrik.
Elemen dibedakan menjadi dua, yaitu
elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer adalah elemen yang setelah
habis muatannya tidak dapat diisi kembali. Contohnya elemen volta dan batu
baterai. Elemen sekunder adalah elemen yang setelah habis muatannya dapat diisi
kembali. Contohnya akumulator (aki). Pada elemen volta, baterai, dan akumulator
terdapat tiga bagian utama, yaitu
- anode, elektrode positif yang memiliki potensial tinggi,
- katode, elektrode negatif yang memiliki potensial rendah,
- larutan elektrolit, cairan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Untuk lebih memahami prinsip kerja
beberapa contoh elektrokimia, ikutilah uraian berikut.
Elemen Volta dikembangkan pertama
kali oleh Fisikawan Italia bernama Allesandro Volta (1790 - 1800) dengan
menggunakan sebuah bejana yang diisi larutan asam sulfat (H2SO4) dan dua logam
tembaga (Cu) dan seng (Zn). Bagian utama elemen Volta, yaitu
- kutub positif (anode) terbuat dari tembaga (Cu),
- kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn),
- larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4).
Lempeng tembaga memiliki potensial
tinggi, sedangkan lempeng seng memiliki potensial rendah. Jika kedua lempeng
logam itu dihubungkan melalui lampu, lampu akan menyala. Hal ini membuktikan
adanya arus listrik yang mengalir pada lampu. Ketika lampu menyala, larutan
elektrolit akan bereaksi dengan logam tembaga maupun seng sehingga menghasilkan
sejumlah elektron yang mengalir dari seng menuju tembaga. Adapun, reaksi kimia
pada elemen Volta adalah sebagai berikut.
- Pada larutan elektrolit terjadi reaksi H2SO4 → 2H+ + SO2–4
- Pada kutub positif terjadi reaksi Cu + 2H+ → polarisasi H2
- Pada kutub negatif terjadi reaksi Zn + SO4 → ZnSO4+ 2e
Reaksi kimia pada elemen Volta akan
menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen tidak dapat
bereaksi dengan tembaga, sehingga gas hidrogen hanya menempel dan menutupi
lempeng tembaga yang bersifat isolator listrik. Hal ini menyebabkan
terhalangnya aliran elektron dari seng menuju tembaga maupun arus listrik dari
tembaga menuju seng. Peristiwa tertutupnya lempeng tembaga oleh
gelembung-gelembung gas hidrogen disebut polarisasi. Adanya polarisasi gas
hidrogen pada lempeng tembaga menyebabkan elemen Volta mampu mengalirkan arus
listrik hanya sebentar. Tegangan yang dihasilkan setiap elemen Volta sekitar
1,1 volt. Penggunaan larutan elektrolit yang berupa cairan merupakan kelemahan
elemen Volta karena dapat membasahi peralatan lainnya.
Elemen kering disebut juga baterai.
Elemen kering pertama kali dibuat oleh Leclance. Bagian utama elemen kering
adalah
- kutub positif (anode) terbuat dari batang karbon (C),
- kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn),
- larutan elektrolit terbuat dari amonium klorida (NH4Cl),
- dispolarisator terbuat dari mangan dioksida (MnO2).
Baterai disebut elemen kering,
karena elektrolitnya merupakan
campuran antara serbuk karbon, batu
kawi, dan salmiak yang berwujud pasta (kering). Batang karbon (batang arang) memiliki
potensial tinggi, sedangkan lempeng seng memiliki potensial rendah. Jika kedua
elektrode itu dihubungkan dengan lampu maka lampu akan menyala. Hal ini
membuktikan adanya arus listrik yang mengalir pada lampu. Ketika lampu menyala,
larutan elektrolit akan bereaksi dengan seng. Adapun, reaksi kimia pada batu
baterai adalah sebagai berikut.
- Pada larutan elektrolit terjadi reaksi Zn + 2NH4Cl → Zn2+ + 2Cl + 2NH3 + H2 (ditangkap dispolarisasi)
- Pada dispolarisator terjadi reaksi H2 + 2MnO2 → Mn2O3 + H2O
Reaksi kimia pada batu baterai akan
menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen akan ditangkap
dan bereaksi dengan dispolarisator yang berupa mangan dioksida (MnO2)
menghasilkan air (H2O), sehingga pada batu baterai tidak terjadi polarisasi gas
hidrogen yang mengganggu jalannya arus listrik. Bahan yang dapat menghilangkan
polarisasi gas hidrogen disebut dispolarisator. Adanya bahan dispolarisator
pada batu baterai, menyebabkan arus listrik yang mengalir lebih lama. Setiap
batu baterai menghasilkan tegangan 1,5 volt. Elemen kering (batu baterai)
banyak dijual di toko karena memiliki keunggulan antara lain tahan lama (awet),
praktis karena bentuk sesuai kebutuhan, dan tidak membasahi peralatan karena
elektrolitnya berupa pasta (kering).
Akumulator sering disebut aki.
Elektrode akumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal (Cu) berpori.
Bagian utama akumulator, yaitu
- kutup positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2),
- kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb),
- larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan 30%.
Lempeng timbal dioksida dan timbal
murni disusun saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang
saling berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda
potensial yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt. Dalam kehidupan
sehari-hari, ada akumulator 12 volt yang digunakan untuk menghidupkan starter
mobil atau untuk menghidupkan lampu sein depan dan belakang mobil. Akumulator 12
volt tersusun dari 6 pasang sel akumulator yang disusun seri. Kemampuan
akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut kapasitas akumulator yang
dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). Kapasitas akumulator 50 AH artinya
akumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere yang dapat bertahan selama
50 jam tanpa pengisian kembali.
Pada saat akumulator digunakan,
terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik dan terjadi perubahan
anode, katode dan elektrolitnya. Pada anode terjadi perubahan yaitu timbal
dioksida (PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Perubahan yang terjadi pada
katode adalah timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Adapun pada
larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat pekat menjadi encer,
karena pada pengosongan akumulator terbentuk air (H2O). Susunan akumulator
adalah sebagai berikut.
- Kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2).
- Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb).
- Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan 30%.
Ketika akumulator digunakan, terjadi
reaksi antara larutan elektrolit dengan timbal dioksida dan timbal murni
sehingga menghasilkan elektron dan air. Reaksi kimia pada akumulator yang
dikosongkan adalah sebagai berikut.
- Pada elektrolit : H2SO4 →2H+ + SO4 2–
- Pada anode: PbO2 + 2H+ + 2e + H2SO4 →PbSO4+2H2O
- Pada katode : Pb + SO 42 → PbSO4
Pada saat akumulator digunakan, baik
anode maupun katode perlahan - lahan akan berubah menjadi timbal sulfat
(PbSO4). Jika hal itu terjadi, maka kedua kutubnya memiliki potensial sama dan
arus listrik berhenti mengalir. Terbentuknya air pada reaksi kimia menyebabkan
kepekatan asam sulfat berkurang, sehingga mengurangi massa jenisnya. Keadaan
ini dikatakan akumulator kosong (habis).
Akumulator termasuk elemen sekunder,
sehingga setelah habis dapat diisi kembali. Pengisian akumulator sering disebut
penyetruman akumulator. Pada saat penyetruman akumulator terjadi perubahan
energi listrik menjadi energi kimia. Perubahan yang terjadi pada anode, yaitu
timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal dioksida (PbO2). Perubahan pada
anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal murni (Pb). Kepekatan
asam sulfat akan berubah dari encer menjadi pekat, karena ketika akumulator
disetrum terjadi penguapan air. Bagaimanakah cara menyetrum akumulator?
Untuk menyetrum akumulator
diperlukan sumber tegangan DC lain yang memiliki beda potensial yang lebih
besar. Misalnya akumulator 6 volt kosong harus disetrum dengan sumber arus yang
tegangannya lebih dari 6 volt. Kutub - kutub akumulator dihubungkan dengan
kutub sumber tegangan. Kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub
positif akumulator. Adapun, kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan
kutub negatif akumulator. Rangkaian ini menyebabkan aliran elektron sumber
tegangan DC berlawanan dengan arah aliran elektron akumulator.
Elektron - elektron pada akumulator
dipaksa kembali ke elektrode akumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi
kimia pada kedua elektrodenya. Agar hasil penyetruman akumulator lebih baik,
maka arus yang digunakan untuk mengisi kecil dan waktu pengisian lama. Besarnya
arus listrik diatur dengan reostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam
sulfat, sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam sulfat
turun. Oleh sebab itu, perlu ditambah air akumulator kembali.
Susunan akumulator yang akan
disetrum (diisi) dalam keadaan masih kosong, yaitu
- kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbSO4),
- kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (PbSO4),
- larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer.
Reaksi kimia saat akumulator diisi,
yaitu
- pada elektrolit : H2SO4 →2H+ + SO4 2–
- pada anode : PbSO4 + SO4 2– + 2H2O→ PbO2 + 2H2SO4
- pada katode: PbSO4 + 2H+ → Pb + H2SO4
Jadi, saat penyetruman akumulator
pada prinsipnya mengubah anode dan katode yang berupa timbal sulfat (PbSO4)
menjadi timbal dioksida (PbO2) dan timbal murni (Pb).
BAB
IIIKESIMPULAN
1Pada saat akumulator digunakan, terjadi perubahan energi
kimia menjadi energi listrik dan terjadi perubahan anode, katode dan
elektrolitnya
2Pada saat penyetruman akumulator
terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia
DAFTAR PUSTAKA
1.
IPA Fisika Untuk SMP Kelas IX
”, Penerbit Erlannga Jakarta.
2.
Foster, B, 2004“
Sains Fisika Untuk SMP kelas IX
”, Penerbit Erlannga Jakarta.
3.
Surya, Y. Prof. 2004, “
Penelitian Ilmiah Remaja
” Penerbit PT Bina Sumber Day