Dalam kehidupan sehari-hari ananda tentu saja pernah memakai watu baterai untuk menyalakan lampur di suatu rangkaian listrik, bukan? Nah yg ananda kerjakan tersebut merupakan salah satu contoh percobaan rangkaian listrik arus searah.
Berdasarkan arah alirannya, arus listrik dibagi menjadi 2 yakni arus searah (DC) & arus bolak-balik (AC). Materi arus bolak-balik (AC) sudah pernah kita diskusikan sebelumnya.
Maka dr itu, yg akan kita pelajari di Sosiologiku kali ini yakni materi fisika arus listrik searah yg mencakup pengertian, rangkaian, sumber, sampai contoh soal beserta pembahasannya. Langsung saja, berikut materinya.
Daftar Isi
Pengertian Listrik Arus Searah
Arus searah atau direct current (DC) adalah anutan elektron (listrik) yg bergerak dr titik dgn energi potensial tinggi ke titik lain yg energi potensialnya lebih rendah.
Dulunya, arus searah ini dianggap sebagai arus listrik positif karena mengalir dr sumber positif ke sumber negatifnya.
Kemudian penelitan & pengamatan terbaru ternyata memperlihatkan bahwa bergotong-royong arus searah merupakan arus listrik negatif atau elektron. Karena mengalir dr ujung kutub negatif ke kutub positif.
Aliran elektron inilah yg menyebabkan munculnya lubang-lubang positif yg “terlihat” seperti mengalir dr kutub positif ke negatif.
Salah satu pola penggunaan lisrik arus searah yakni penyaluran tenaga listrik komersil pertama yg dibuat oleh Thomas Alfa Edison pada selesai abad ke-19. Selain itu, ada pula generator komersil pertama di dunia yg sama-sama menggunakan arus DC.
Di zaman sekarang ini, listrik arus bolak-balik lebih sering dipakai karena penggunaan transmisi (penyaluran) & pembagiannya memang relatif lebih gampang dibandingkan arus searah.
Meski begitu, di saat pertama kali peluncuruan arus bolak-balik, arus searah pula masih tetap digunakan. Bahkan ada beberapa pihak yg enggan mendapatkan kedatangan arus bolak-balik.
Dengan mempergunakan kemajuan teknologi elektronik di zaman sekarang, listrik arus searah bisa dihasilkan menggunakan alat yg berjulukan Power Supply atau Adaptor dgn cara mengganti arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).
Rangkaian power supply sendiri ialah suatu komponen diode yg mampu berfungsi selaku penyearah, atau dgn kata lain bisa mengubah & menyearahkan arus AC menjadi arus DC.
Gejala-Gejala Kelistrikan
Untuk mengerti lebih jauh materi arus searah ini, maka sebaiknya ananda pula mengenal gejala-gejala kelistrikan yg bekerjasama dengannya.
Yang dimana tanda-tanda-tanda-tanda ini telah dirumuskan oleh para jago kemudian dipatenkan selaku aturan, antara lain aturan Ohm, hukum Faraday, aturan Oersted & hukum Kirchoff I & II.
1. Hukum Ohm
Hukum Ohm menyampaikan bahwa suatu rangkaian listrik akan memiliki nilai berpengaruh arus yg berbanding lurus dgn tegangan di ujung rangkaiannya, & berbanding terbalik dgn hambatannya.
2. Hukum Faraday
Hukum faraday menempati urutan kedua pada aturan listrik arus searah. Hukum ini menjelaskan bahwa bila ada dua muatan yg berlainan, maka akan menciptakan medan listrik yg mana garis gaya di antara keduanya akan mengarah dr muatan positif ke muatan negatif.
Arah gerak elektron sangat berlainan dgn garis gaya listrik alasannya mempunyai arah pemikiran masuk ke muatan negatif lalu keluar di muatan positif.
3. Hukum Oersted
Selanjutnya aturan yg mendasari dr listrik arus DC merupakan hukum oersted. Hukum oersted menyatakan bahwa medan magnet akan tercipta cuma jika relasi antara dua medan magnet dikaitkan dgn kawat yg dialiri arus listrik.
Arah arus & arah kawat penghantar akan memengaruhi medan magnet.
4. Hukum Kirchoff I & II
Hukum yg terakhir ialah aturan kirchoff I & II. Hukum yg mendasari arus listrik searah ini berpendapat kalau arus yg mengalir pada sebuah rangkaian akan memiliki nilai yg sama dgn arus yg masuk pula arus yg keluar.
Dan aljabar tegangan pada sebuah rangkaian tertutup sama dgn nol.
Rangkaian Arus Listrik Searah
Rangkaian pada arus listrik searah ini terdiri dr campuran seri & paralel, seri, & paralel. Berikut pembahasnnya.
1. Rangkaian Gabungan Seri & Paralel
Rangkaian campuran dr seri & paralel ini merupakan suatu rangkaian listrik yg umumnya digunakan untuk memisahkan arus supaya memiliki nilai yg sama pada setiap serpihan rangkaian listrik.
2. Rangkaian Paralel
Rangkaian yg memiliki cabang biasanya disebut dgn rangkaian paralel. Walaupun mempunyai rangkaian yg bercabang tetapi nilai tegangan sama pada setiap ajaran.
3. Rangkaian Seri
Pada rangkaian ini ananda tak akan menjumpai cabang sebab rangkaian seri cuma memiliki satu jalur saja, yg di mana terdapat sebuah kendala & tegangan.
Untuk mempelajari lebih lanjut mengenai rangkaian arus searah & hukum Kirchoff, ananda pula bisa menonton video di bawah ini.
Sumber Arus Listrik Searah
Ada 4 macam sumber arus listrik DC, yaitu:
1. Generator Arus Searah
Generator merupakan alat yg biasanya dipakai untuk kebutuhan khusus yg mengganti energi gerak menjadi energi listrik arus searah.
Berdasarkan rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya kepada menakutkan generator, generator arus DC dibagi menjadi:
- Generator kompon
- Generator shunt
- Generator penguat terpisah
Generator memiliki dua belahan:
- Rotor, yakni penggalan mesin DC yg berputar. Terdiri dr komponen komutator, belitan rotor, poros rotor & kipas rotor.
- Stator, yakni cuilan mesin DC yg membisu. Terdiri dr komponen rangka motor, sikat arang, terminal box, bearing & belitan stator.
Prinsip kerja alat ini adalah mengganti medan magnet dr gerakan mekanis yg terjadi pada kumparan kawat kawat yg menyebabkan mengalirnya arus listrik.
Tegangan induksi dr suatu generator dapat didapatkan dgn dua cara, yakni:
- Memakai komutator, menghasilkan tegangan DC
- Memakai cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik
2. Termoelemen
Termoelemen yakni suatu hal tatkala perbedaan suhu menyebabkan terciptanya ajaran arus listrik searah.
Thomas John Seebach pada tahun 1826 mencetuskan bahwa termoelemen mampu mengubah energi panas menjadi energi listrik.
Jadi, semakin besar perbandingan suhu maka akan kian besar arus yg mengalir. Namun, arus yg diproduksi oleh termoelemen relatif kecil maka termoelemen belum bisa dimanfaatkan dlm kehidupan sehari-hari.
3. Sel Surya (Cell Surya)
Sel photovoltaic merupakan nama lain dr sel surya, yakni alat semikonduktor yg mempunyai sebuah daerah besar dioda p-n junction. Artinya, dgn datangnya cahaya matahari mampu menciptakan energi listrik yg bermanfaat. Perubahan energi ini disebut dgn photovoltaic.
Panel surya merupakan sel surya dlm bentuk modul. Benda ini mampu diaplikasikan di atap gedung yg dihubungkan dgn inverter ke grid listrik pada suatu pengaturan net metering.
Prinsip kerja dr alat ini yaitu plat foil aluminium yg terkena cahaya matahari akan menjadi panas kemudian panas tersebut akan diteruskan ke plat silikon.
Silikon yg bersifat semikonduktor ini akan melepaskan elektron-elektron yg kemudian melekat pada foil besi dikarenakan tingkatan suhu yg tinggi. Lalu jika kedua foil tadi digabungkan dgn rangkaian luar, maka akan membuat anutan elektron.
Ini disebabkan lantaran kedua foil memiliki perbedaan memiliki peluang. Potensial yg diciptakan oleh sel surya sungguh kecil jadi membutuhkan aneka macam sel surya.
Besar arus yg mengalir pun sangat bergantung pada intensitas cahaya yg menembus plat, luas penampang yg tersinari cahaya, & jumlah sel yg ada.
4. Elemen Elektrokimia
Proses kimiawi yg mendasari sumber arus listrik disebut dgn elemen elektrokimia. Pada kasus ini terjadi pergantian energi dr energi kimia ke energi listrik. Berdasarkan seberapa usang pemakaiannya, energi kimia mampu dibedakan menjadi:
a. Elemen Primer
Elemen ini memerlukan materi yg diganti dengan-cara berkala untuk menghasilkan sumber listrik yg optimal. Contohnya:
- Elemen Daniell, yaitu elemen yg bergantung pada depolarisator kemudian menciptakan gaya gerak listrik relatif usang. Depolarisator sendiri merupakan zat yg menghalangi terjadinya polarisasi gas hidrogen. Depolarisator pada elemen ini ialah larutan tembaga (sulfat).
- Elemen volta, merupakan sejenis baterai antik. Elemen ini masih bisa ananda jumpai pada kehidupan sehari-hari, walau bentuknya telah dimodifikasi. Elemen volta mempunyai 2 elektroda dr sebuah logam yg berlainan. Cara kerjanya ialah dicelupkan pada cairan asam atau larutan garam.
- Elemen kering yakni sumber arus listrik yg yang dibuat dr materi-materi kering, artinya tak dapat diisi kembali atau bisa disebut dgn materi sekali pakai. Contoh elemen kering yg mudah ditemui ialah baterai.
- Elemen leclanche, elemen ini dibagi menjadi dua jenis, yakni elemen berair & elemen kering, yg terdiri dr dua ember kaca berisi:
- Batang kayu sebagai depolarisator
- Batang karbon selaku kutub positif (anoda)
- Batang seng selaku kutub negatif (katoda)
- Larutan amonium klorida selaku elektrolit
b. Elemen Sekunder
Elemen sekunder merupakan sumber arus listrik yg tak membutuhkan materi pengganti sebagai pereaksi (elemen) sesudah sumber arus habis digunakan. Sumber ini mampu dipakai kembali setelah diberi energi lagi (disetrum atau diisi ulang).
Contoh elemen sekunder ialah akumulator. Akumulator atau aki merupakan sumber arus listrik yg bisa menghasilkan tegangan listrik arus searah (DC). Prinsip kerjanya sesuai dgn proses kimia.
Sederhananya, prinsip kerja dr akumulator yakni sebagai berikut.
- Pemakaian, pada saat pemakaian akan terjadi pelepasan energi dr akumulator ke lampu yg ada. Pada hal ini arus mengalir dr kutub positif ke kutub negatif. Sesaat setelah pemakaian, plat kutub negatif & positif akan dilapisi oleh sulfat. Hal tersebut menjadikan beda potensial dr kedua kutub menjadi sama & kedua kutub pula menjadi netral.
- Pengisian, setelah pemakaian maka kedua kutub akan netral & tak ada pemikiran arus listrik. Maka dgn disetrum akumulator mampu digunakan kembali. Pada ketika proses pengisian atau disetrum, arah arus berlawan dgn pada dikala digunakan, yakni dr kutub negatif ke positif.
Bagaimana? Apakah ananda sudah paham dgn materi di atas? Kalau dirasa belum, sebagai penutup materi kali ini juga, silahkan tonton saja video pembahasannya di bawah ini.
Contoh Soal Listrik Arus Searah
Agar ananda semakin paham mengenai materi arus searah ini, simaklah beberapa teladan soal listrik arus searah & pembahasannya di bawah ini.
Catatan: jawaban yg benar ditebalkan.
1. Jarak voltmeter AC memberikan angka 80. Apabila batas ukur 300 volt, tegangan pada ketika pengukuran sebesar …
a. 100 volt
b. 150 volt
c. 200 volt
d. 250 volt
e. 300 volt
Jawab:
D1 : r = 80 V
V = 300 Volt
B ukur = 120
D2 : v …. ?
D3 : V = (300 / 120) . 80 V = 200 V
2. Dari percobaan korelasi tegangan (V) dgn besar lengan berkuasa arus (I) pada resistor, dihasilkan grafik V-I pada gambar di bawah. Jika V = 4,5 volt maka besar kuat arus yg mengalir ialah …
a. 5 mA
b. 10 mA
c. 20 mA
d. 30 mA
e. 35 mA
Jawab:
D1 : V = 3 volt
I = 0,02 A
D2 : I …?
D3 : Hitung apalagi dulu hambatan
V = I . R
R = V / I = 3 volt / 0,02 A = 150 Ohm
Menghitung kuat arus listrik
I = V / R = 4,5 volt / 150 Ohm = 0,03 A
I = 30 mA
3. Diketahui pada suatu penghantar mengalir arus listrik sebesar 16 Ampere & pula terdapat kendala sebesar 2 Ohm. Berapa besarnya tegangan sumber …
Pembahasan:
Diketahui:
I = 16 Ampere
R = 2 Ohm
Ditanya:
V = ….. ?
Jawab:
V = I . R
V = 12 Ampere x 3 Ohm
V = 36 Volt
4. Pada sebuah penampang terdapat pedoman listrik yg dimana terdapat besar lengan berkuasa arus 20 Ampere. Dan tegangan yg dihasilkan sekitar 68 Volt. Maka hitunglah hambatannya!
Pembahasan:
Diketahui:
I = 20 Ampere
V = 68 Volt
Ditanya:
R = ….. ?
Jawab:
R = V/I
R = 68/20
R = 3,4 Ohm
5. Pada suatu penampang terdapat ajaran listrik yg dimana terdapat berpengaruh arus 20 Ampere. Dan tegangan yg dihasilkan sekitar 68 Volt. Maka hitunglah hambatannya!
Pembahasan:
Diketahui:
v1 = 80 volt
v2 = 100 volt
i1 = 0,5 A
Ditanya:
i2 = ?
Jawaban:
v1/v2 = i1/i2
80/100 = 0,5/i2
i2 = 5/8 A
∆i = 5/8 – 4/8 = 1/8 A
Demikian pembahasan lengkap mengenai listrik arus searah atau yg diketahui pula dgn sebutan arus DC. Apakah ananda punya pertanyaan? Kalau ada, jangan ragu bertanya di kolom komentar ya!