Berbicara mengenai elemen dan arus listrik, sudahkah anda mengetahui tentang kedua poin tersebut? Sebab hal tersebut tidak hanya menjadi materi pembelajaran di bidang ilmu fisika saja. Namun, juga menjadi hal yang umum, penting serta digunakan pada kegiatan sehari-hari. Nah, untuk lebih jelasnya, kita akan membahas lebih dalam mengenai elemen dan arus listrik tersebut di bawah ini.

Pengertian Arus Listrik

Yang dinamakan dengan arus adalah hantaran atau aliran listrik. Aliran listrik ini berisikan partikel yang memiliki muatan positif. Alirannya ini mengalir di dalam sebuah pngantar listrik. Konduktor lah yang memfasilitasi adanya aliran arus listrik tersebut. Beberapa jenis konduktor ini berupa gas, logam maupun larutan. Muatan listrik yang dibawa juga bergantung kepada jenis konduktor yang memfasilitasinya, seperti:

  1. Gas akan membawa muatan berupa elektrin dan ion positif.
  2. Larutan akan membawa muatan berupa ion negatif dan ion positif.
  3. Logam sendiri akan membawa muatan berupa elektron.

Sumber energi yang menjadi pompa atau pemasok energi membuat arus listrik bisa dialirkan atau menjalar dari satu konduktor sehingga proses timbulnya arus listrik yang menghasilkan listrik dikenal dalam sebuah gaya yakni GGL (Gaya Gerak Listrik). Hal ini juga terjadi pada penggunaan baterai yang mana baterai tersebut tidak hanya berisi arus listrik saja namun juga terjadi hambatan di dalamnya.

Proses Kimiawi Yang Menghasilkan Sumber Arus Searah

Sumber arus searah atau sumber tegangan searah dihasilkan oleh sumber energi. Tegangan atau sumber arus ini akan menghasilkan arus listrik. Energi listrik ini bisa tercipta dari banyak energi asal yang dikonversikan. Beberapa elemen yang berasal dari tegangan listrik adalah elemen primer dan elemen sekunder. Penjelasannya adalah sebagai berikut.

Elemen Primer

Pada elemen primer ini, arah yang dialirkan dari katoda atau elektroda negatif menuju anoda atau elektroda positif tidak bisa dibalik perjalanannya. Dengan demikian, jika muatan dari aliran kelistrikan yang satu ini sudah teraliri dan habis maka ia tidak bisa dimuat ulang. Elemen primer ini merupakan elemen yang membutuhkan pergantian bahan pereaksi jika rangkaian luar sudah dialiri energi listrik dari elemen ini.

1. Elemen Galvani atau Elemen Volta

Dinamakan elemen Galvani karena ditemukan oleh Luigi Galvani. Galvani menyatakan bahwa kaki katak yang baru saja mati akan bergerak jika ditempelkan pada pisau besi yang dihubungkan dengan tembaga. Hal ini dinyatakan sebagai aliran listrik. Sebab, Galvani menyatakan larutan yang ada di kaki katak menyatukan kedua logam tersebut hingga bereaksi kepada kakinya.

Ada reaksi yang timbul jika larutan dicelupkan ke dalam sebatang logam yang mana perpindahan muatan listrik akan terjadi. Potensial muatan di dalam logam akan menjadi lebih kecil jika dibandingkan dengan potensial muatan logam. Atau, logam yang telah dicelupkan tersebut akan berubah menjadi muatan negatif sedangkan larutannya akan berubah menjadi muatan positif. Perbedaan potensial yang terjadi saat logam dicelupkan ini dinyatakan potensial kontak dan setiap logam memiliki potensial kontak yang tidak sama.

Salah satu percobaan untuk menghasilkan elemen sederhana bisa dilakukan dengan mengadaptasi ketentuan tersebut dengan komposisi sebagai berikut.

  1. Siapkan larutan H2SO4 atau asam sulfat dan Cu tembaga serta Zn seng.
  2. Kemudian, celupkan kedua logam yakni Zn dan Cu dalam larutan asam sulfat tersebut.
  3. Batang Seng akan berubah menjadi katoda atau kutub negatif; sedangkan batang tembaga berubah menjadi anoda atau bagian kutub negatif. Selain itu, ukuran perbedaan kedua kutub berlawanan ini sebanyak 1 volt.
  4. Sedangkan di dalam larutan asam sulfat juga terjadi perbedaan yang mana larutan ion sulfat terurai menjadi sisi negatif dan ion hidrogen terurai menjadi sisi positif.

Sayangnya, elemen volta ini tidak bisa diterapkan dikehidupan sehari-hari. Sebab, energi kelistrikan atau efeknya hanya bersifat sementara saja dan termasuk proses jangka pendek.

2. Elemen Daniell

John Daniel merupakan penemu elemen ini di tahun 1835 silam. Daniel menggunakan elemen berupa depolarisator untuk mencegah adanya polarisasi. Hal ini dilakukan agar elektroda tetap terlindungi oleh depolarisator tersebut. Elemen yang satu ini menggunakan wadah berupa bejana berpori yang didalamnya CuSO4 atau tembaga sulfat. Dimana letaknya dipisahkan dari asam sulfat encer. Dengan adanya depolarisator ini maka ion-ion yang ada didalamnya masih bisa berpindah dari satu elektroda ke elektroda yang lain.

3. Elemen Leclanche

Elemen yang satu ini baru ditemukan pada tahun 1986 Leclanche. Seperti sumber kelistrikan yang lainnya, pada elemen ini juga terdiri dari katoda dan anoda. Elemen positifnya berupa  karbon dan yang negatif terdiri dari batang seng. Sedangkan yang berfungsi sebagai depolarisator adalah campuran dari serbuk karbon dan mangan dioksida. Campuran ini ada di dalam wadah bejana dengan pori. Larutan elektrolitnya terbuat dari amonium klorida. Batang seng akan berubah menjadi elemen negatif dengan adanya interaksi dengan larutan logam. Hal ini terjadi ketika larutan ion didalam bejana tersebut mulai bergerak.

Sedangkan muatan positif akan dipindahkan kepada batang karbon. Perpindahan ini terjadi ketika ion NH4+ bergerak oleh amonium klorida. Dengan adanya perkembangan ilmu pengetahuan, elemen ini berubah menjadi elemen kering yang sekarang dikenal dengan istilah baterai. Pada prinsipnya, elemen kering ini hanya mengganti komponen larutan basah dari amonium klorida. Yang digunakan berupa pasta dengan campuran getah atau tepung dan serbuk kayu. Sehingga, elemen kering ini lebih mudah untuk difungsikan.

4. Elemen Weston

Elemen terakhir dari elemen primer ini juga terdiri dari dua kutub yakni anoda dan katoda. Untuk kutub anoda, menggunakan air raksa sedangkan kutub katoda terdiri dari amalgama cadmium. Sedangkan depolarisator nya terdiri dari pasta campuran dari kadmium sulfat dan merkuri sulfat. Untuk larutan elektrolitnya, digunakan kadmium sulfat dengan jenis larutan jenuh. Digunakan juga ,hablur kadmium sulfat agar larutan elektrolit tetap dalam keadaan jenuh.

Elemen Sekunder

Berbeda dengan elemen primer, pada elemen sekunder bisa dilakukan pergantian dari elektrokimia dengan bahan-bahan yang digunakan sebagai pereaksi. Jadi. Ketika menggunakan elemen ini untuk melepas arus  kelistrikan maka tidak diperlukan pergantian ulang. Hal ini dikarenakan arus listrik timbal balik. Salah satu contohnya adalah penggunaan aki.

Tegangan Listrik

Apa yang dimaksud dengan tegangan listrik ini? Penjelasannya terkait dengan perbedaan beda potensial yang dihasilkan oleh dua kutub  yang digunakan untuk menghasilkan arus listrik. Alat yang menghasilkan arus listrik maka tegangannya bisa diukur menggunakan alat voltameter. Tegangan dari rangkaian tertutup ini dinamai sebagai tegangan jepit. Tegangan jepit ini merupakan ukuran beda potensial antara kutub-kutub negatif atau kutub positif. Nilai dari tegangan jepit ini berbanding terbalik dengan nilai hambatannya.

Energi Listrik

Energi listrik ini sering digunakan dan juga bisa diubah menjadi energi lainnya. Misalnya energi gerak, energi kalor hingga energi cahaya. Untuk penjabarannya, berikut penjelasan tentang energi listrik tersebut.

1. Perubahan Dari Energi Kalor Dari Energi Listrik

Ada banyak contoh peralatan yang memanfaatkan perubahan dari energi listrik menjadi energi kalor atau panas, misalnya saja teko listrik, sedier, setrika atau kompor listrik. Elemen pemanas yang ada pada alat-alat diatas adalah elemen penting dari perubahan energi listrik ke energi panas tersebut. Elemen panas ini berupa benda yang berbentuk hambatan listrik. Energi kalor akan terbentuk jika alat-alat diatas dialiri dengan energi listrik dalam kurun waktu tertentu. Sehingga energi panas yang dihasilkan akan diantarkan dari alat tersebut ke benda lain dan mengalami kenaikan suhu atau menjadi panas.

Elemen panas ini biasanya terdiri dari kemoceng isolator yang terbukti anti panas dengan lilitan elemen pemanas terbuat dari kawat nikrom. Setelah isolator dililitkan dengan lempengan panas maka dilakukan lagi penutupan oleh bahan isolator tahan panas. Karena dilapisi dengan isolator tahan panas, maka bagian tertentu dari alat ini tetap bisa dipegang. Sedangkan untuk besaran energi kalor yang dapat dihasilkan oleh sebuah alat bisa diukur berdasarkan jenis kawat, panjang kawat hingga luas penampang kawat tersebut.

2. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Gerak

Beberapa peralatan yang menggunakan prinsip perubahan energi listrik ke energi gerak berupa mesin jahit listrik, kipas angin maupun bor listrik. Perubahan antara dua energi yang berbeda ini bisa terjadi akibat adanya motor listrik yang menjadi fasilitator perubah energi listrik ke energi gerak. Proses pertama merupakan perubahan dari energi listrik ke induksi magnet. Induksi magnet ini nantinya yang menjadi daya gerak bagi alat-alat tersebut.

3. Perubahan Energi Listrik Ke Energi Cahaya

Contoh alat yang menggunakan perubahan energi ini adalah lampu. Lampu sendiri sekarang terdiri dari berbagai jenis. Seperti lampu tabung, pijar dan neon. Bagian filamen pada lampu akan menghasilkan cahaya dalam hitungan tertentu setelah dialiri dengan arus listrik.

Kegunaan Arus Listrik

Berdasarkan beberapa penjelasan mengenai elemen dan arus listrik diatas, kita juga harus mengetahui apa saja kegunaan arus listrik yakni sebagai berikut.

Sumber Cahaya

Arus listrik bisa diubah menjadi energi cahaya yang berfungsi untuk penerangan. Bayangkan jika anda tinggal di kota tanpa listrik pasti akan minim cahaya dan penerangan, bukan? Jadi, arus listrik ini sangatlah bermanfaat dalam kehidupan manusia sekarang ini. Jika penerangan bisa didapatkan dengan baik maka kita bisa melakukan berbagai aktivitas tanpa gangguan yang berarti.

Sumber Energi

Hal lainnya yang menjadi manfaat dari arus listrik adalah sumber energi. Seperti yang telah kita jelaskan di atas ada 3 jenis energi yang bisa dihasilkan dari kelistrikan. Yakni cahaya, kalor dan gerak. Jadi, tanpa listrik pasti pasokan sumber energi juga berkurang akibatnya ada banyak aktivitas yang terkendala karena sebagian besar peralatan tersebut hanya bisa digunakan dengan adanya arus listrik.

Memudahkan Manusia Beraktivitas

Seperti yang kita ketahui, kebanyakan peralatan yang digunakan oleh manusia untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari menggunakan bantuan arus listrik. Jadi, arus listrik ini boleh dikatakan sebagai pembantu untuk memudahkan aktivitas manusia agar bisa mencapai kebutuhan mereka. Misalnya saja harus rapi ke kantor menggunakan setrika listrik, alat-alat transportasi dengan energi listrik dan berbagai contoh lainnya.

Sumber Hiburan

Memang bukan berupa fungsi utama dari arus listrik. Namun, dengan aliran listrik maka kita bisa mendapatkan hiburan seperti menyalakan TV, radio maupun speaker dan lainnya. Jadi, ada banyak sekali manfaat dari sumber arus listrik ini, bukan? Pasti kegiatan manusia sangat terbengkalai jika arus listrik tidak ditemukan.