Sumber Arus Listrik dan Elemen-elmen

Sumber Arus Listrik               

Sumber arus listrik adalah benda-benda yang dapat menghasilkan arus listrik, contohnya baterai, akumulator, elemen Volta, elemen Daniell, dan elemen Weston. Mobil-mobilan dapat bergerak karena memperoleh energi listrik dari baterai, lampu senter dapat digunakan setelah dipasang baterai ke dalamnya

1.   Baterai

Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Sebuah baterai biasanya terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:

1. batang karbon sebagai anode (kutub positif baterai)
2. seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. pasta sebagai elektrolit (penghantar)

Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.

Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena menggunakan reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik (irreversible reaction). Sedangkan baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa dibalik (reversible reaction)

2. Akumulator

Akumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Contoh-contoh akumulator adalah baterai dan kapasitor. Pada umumnya di Indonesia, kata akumulator (sebagai aki atau accu) hanya dimengerti sebagai "baterai" mobil. Sedangkan di bahasa Inggris, kata akumulator dapat mengacu kepada baterai, kapasitor, kompulsator, dll. di dalam standar internasional setiap satu cell akumulator memiliki tegangan sebesar 2 volt. sehingga aki 12 volt, memiliki 6 cell sedangkan aki 24 volt memiliki 12 cell. Aki merupakan sel yang banyak kita jumpai karena banyak digunakan pada sepeda motor maupun mobil. Aki temasuk sel sekunder, karena selain menghasilkan arus listrik, aki juga dapat diisi arus listrik kembali. secara sederhana aki merupakan sel yang terdiri dari elektrode Pb sebagai anode dan PbO2 sebagai katode dengan elektrolit H₂SO₄

3. ELEMEN VOLTA

Bagian utama elemen Volta, yaitu
a. kutub positif (anode) terbuat dari tembaga (Cu),
b. kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn),
c. 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.

4. Element Daniel

Element Daniel merupakan modifikasi dari elemen volta . Elemen yang anodanya berupa silinder tembaga dalam larutan CuSO₄ dan katodanya berupa seng dalam larutan ZnSO_4. Dibuat oleh JOHN FREDERIC DANIELL pada tahun 1836 M.

Bagian-bagian Elemen Daniel :

1. Zn : Seng

2. Cu : Tembaga

3. ZnSO4 : Seng Sulfat

4. CuSO4 : Tembaga Sulfat

5. H2SO4 : Asam Sulfat

6. Salt Bridge : Jembatan Garam

7. Volt Meter : Alat untuk mengukur tegangan

Elektroda positifnya adalah silinder tembaga (Cu) dalam larutan tembaga sulfat (CuSO4)

Elektroda negatifnya adalah seng (Zn) dalam larutan seng sulfat (ZnSO4)

Arus listriknya dari tembaga menuju seng dan beda potensial yang dihasilkan adalah 1,1 Volt.

5. Elemen Weston

sel basah - kimia yang menghasilkan tegangan yang sangat stabil cocok sebagai standar laboratorium untuk kalibrasi voltmeter . Diciptakan oleh Edward Weston pada tahun 1893 , itu diadopsi sebagai standar internasional untuk EMF antara 1911 dan 1990

Kimia

Anoda adalah campuran dari kadmium dengan merkuri dengan katoda merkuri murni di mana pasta dari sulfat mercurous dan merkuri ditempatkan . Elektrolit adalah larutan jenuh kadmium sulfat octahydrate , dan depolarizer adalah pasta dari mercurous sulfat .

Seperti ditunjukkan dalam ilustrasi , sel diatur dalam bejana kaca H - berbentuk dengan amalgam kadmium dalam satu kaki dan merkuri murni yang lain . Sambungan listrik ke amalgam kadmium dan merkuri yang dibuat oleh kabel platinum menyatu melalui ujung bawah dari kaki .

Anoda reaksi : Cd ( s ) → Cd2 + (aq ) + 2e-

Reaksi katoda : ( Hg + ) 2SO42- ( s ) + 2e- → 2HG ( l ) + SO42- (aq )

Sel referensi harus diterapkan dalam sedemikian rupa sehingga tidak ada arus diambil dari mereka