Beda Potensial
Listrik yang kamu manfaatkan untuk menyalakan TV, radio, dan lampu bukan listrik statis. Peralatan tersebut memerlukan gerakan muatan listrik terus-menerus.Pada listrik statis, aliran muatan dengan cepat berhenti karena tidak ada lagi perbedaan potensial (tegangan). Oleh karena itu, harus ada sumber tegangan listrik.
Sumber tegangan listrik yaitu peralatan yang dapat menghasilkan beda potensial listrik secara terus-menerus. Beda potensial listrik diukur dalam satuan volt (V). Alat yang digunakan adalah voltmeter.
Dalam rangkaian listrik, sumber tegangan disimbolkan dengan tanda
atau disederhanakan menjadi
Menunjukkan kutub positif dan
Kamu dapat mengukur beda potensial listrik antara dua tempat pada rangkaian, dengan cara seperti Gambar dibawah.
 |
(a) Cara mengukur beda potensial antara titik A dan B, (b) Diagram rangkaiannya.
|
Sumber-sumber tegangan listrik (elemen)
Sumber tegangan listrik mengubah berbagai bentuk energi menjadi energi listrik.Contoh sumber tegangan listrik antara lain elemen volta, baterai, aki, dan stop kontak di dinding rumahmu.
Elemen volta
Tahun 1800 Alessandro Volta menemukan dua buah logam yang berbeda jenisnya diletakkan dalam bak berisi larutan elektrolit, maka akan timbul beda potensial antara kedua logam itu.
Gambar: Elemen volta.
Jika elemen volta digunakan sebagai sumber tegangan, maka timbul gelembung-gelembung gas. Gelembung ini menghalangi aliran muatan, sehingga harus terus-menerusdihilangkan.
Oleh karena itu, elemen volta tidak praktis digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Baterai (sel kering)
Baterai terdiri atas wadah seng yang berisi pasta kimia dengan batang karbon menggantung di tengah-tengah pasta itu. Pasta tersebut berupa senyawa kimia MnO2 dan NH4Cl.Jika kutub-kutub baterai dihubungkan dalam rangkaian, misalnya dengan lampu seperti Kegiatan 1, terjadi reaksi kimia dalam pasta dan seng.
Sebagai hasilnya, elektronelektron terkumpul pada seng, menyebabkan seng berlaku sebagai kutub negatif, dan batang karbon yang terletak pada pasta berlaku sebagai kutub positif.
Beda potensial antara kutub-kutub baterai ini sebesar 1,5 volt. Apabila baterai digunakan, lama-kelamaan muatan yang terkumpul pada seng semakin sedikit, dan beda potensialnya menurun.
Pada keadaan ini baterai biasanya dikatakan “habis” dan tidak dapat dipakai lagi. Karena bersifat sekali pakai, baterai dengan elektroda karbon dan seng disebut elemen primer.
Aki (sel basah)
Aki sering disebut sel basah. Sel basah terdiri atas dua lempeng logam yang berbeda diletakkan dalam cairan elektrolit.Sebagai contoh, lempeng logam pada aki mobil adalah timbal (Pb) dan timbal peroksida (PbO2) yang terletak dalam larutan asam sulfat (H2SO4).
Reaksi kimia yang terjadi menyebabkan elektron terkumpul pada timbal, sehingga timbal sebagai kutub negatif dan timbal peroksida sebagai kutub positif.
Aki mobil umumnya mengandung 6 sel, tiap sel menghasilkan beda potensial 2 volt. Oleh karena itu, beda potensial yang dihasilkan aki mobil sebesar 12 volt. Jika digunakan, maka timbal dan timbal peroksida berangsur-angsur berubah menjadi timbal sulfat.
Kedua kutub aki tersebut akhirnya tidak memiliki beda potensial lagi. Apa yang harus dilakukan, agar aki tersebut dapat berfungsi kembali? Dibandingkan baterai seng karbon, aki memiliki keunggulan, yaitu dapat diisi ulang.
Caranya dengan mengalirkan arus listrik melalui aki tersebut dari sumber tegangan lain dengan arah terbalik.
Dengan cara ini, maka timbal sulfat tersebut kembali lagi menjadi timbal dan timbal peroksida, maka aki siap dipakai lagi. Kemampuan aki yang dapat dipakai berulang-ulang dengan cara diisi lagi menjadikan aki tergolong sebagai elemen sekunder.
Stop kontak
Berbagai peralatan listrik di rumahmu dirancang untuk menggunakan listrik dari PLN. Beda potensial listrik ini sebesar 220 volt, disebut tegangan jala-jala. Sumber tegangan listrik ini dapat kamu jumpai pada stop kontak di dinding rumahmu.Energi listrik ini dihasilkan oleh generator listrik. Generator listrik mengubah bentuk energi lain seperti energi air, uap atau nuklir menjadi energi listrik. Kamu akan belajar lebih banyak tentang generator ini pada Bab Elektromagnetik
Gaya gerak listrik
Kamu telah mengetahui bahwa beda potensial pada baterai sebesar 1,5 V jika baterai tersebut dirangkaikan dengan lampu, ternyata beda potensialnya turun, sehingga kurang dari 1,5 V. Jadi, jika sumber tegangan dipasang pada rangkaian tertutup, ternyata beda potensialnya turun.Beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan sebelum dipasang pada rangkaian listrik disebut gaya gerak listrik, disingkat ggl. Sebagai contoh, gaya gerak listrik baterai sebesar 1,5 V.
Sedangkan beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan setelah dipasang pada rangkaian disebut tegangan jepit. Secara umum tegangan jepit pada baterai lebih kecil daripada gaya gerak listriknya.
