< Previous 27 Elektroda Kristal Piezo Ditekan Elektroda 2.1.4.3. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA PANAS Apabila kedua ujung dua potong kawat logam yang berlainan misalnya tembaga dan besi, kita ikatkan satu sama lain dan kita panasi, maka terjadi penekanan elektron ke bagian kawat tembaga yang dingin. Jadi di ikatan yang panas itu terjadi penarikan elektron dari besi ke tembaga. Sehingga terjadi beda tegangan antara ujung besi dan ujung tembaga yang bebas. Gambar 2.13 Pembangkit Tegangan dengan Tenaga Panas 2.1.4.4. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA CAHAYA Beberapa bahan, seperti sodium ( na ), selenium( Se ), potassium ( K ), apabila kena cahaya akan melepaskan sedikit elektron. Sifat ini dimanfaatkan orang untuk membuat sel-foto( photo cell) sebagai pembangkit tegangan listrik .Pembangkit tenaga listrik yang dipakai disatelit Telstar, menggunakan cara ini. sel itu disebut sel matahari (solar cell), karena menerima cahaya matahari dan mengubahnya menjadi tenaga listrik. 2.1.4.5. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN PIEZO ELEKTRIK Beberapa kristal dapat membangkitkan arus listrik jika diberi tekanan mekanis. Atomnya tersusun begitu rupa hingga bila mendapat tekanan pada permukaannya, terjadi pergerakkan elektron yang arahnya lebih mudah ke satu arah daripada arah yang lain. Hal ini menyebabkan terjadinya muatan positif pada satu permukaan dan muatan negatif pada permukaan lain (lihat gambar di bawah.). Gejala listrik piezo. kristal ditekan enimbulkan gerakan elektron, menjadi- kan satu elektroda positif dan yang lain negatif, yang dapat membangkitkan arus Gambar 2.13 Pembangkit Tegangan dengan Tenaga Panas 28 2.1.5. RANGKAIAN LISTRIK 2.1.5.1. TENAGA LISTRIK • Listrik adalah suatu bentuk tenaga, seperti tenaga panas, cahaya, mekanik dan kimia. • Pembangkit : misalnya generator ( tenaga mekanik ) baterai ( tenaga kimia ) solar sel ( tenaga cahaya ) • Pemakai : misalnya Kompor ( panas ) Lampu ( cahaya ) Motor ( tenaga mekanik ) • Keuntungan : Baik dalam hal transportasi tidak ada yang terbuang dapat diubah kedalam bentuk tenaga yang lain. • Kerugian: Tidak ekonomis dalam penyimpanannya Tidak terlihat gerakannya. Pembangkitannya berakibat tidak menyenangkan bagi lingkungan 2.1.5.2. LISTRIK DALAM RANGKAIAN TERTUTUP Gambar 2.15 Rangkaian Listrik Tertutup Arus listrik mengalir hanya dalam rangkaian tertutup Penghantar, semi penghantar dan bukan penghantarPercobaan 1 : Gambar 2.16 Rangkaian Listrik Melalui Semi Penghantar Penghantar : elektrolit, Logam, arang Garam 29 Gambar 2.17 Rangkaian Listrik Melalui Penghantar Semi penghantar: germanium, silizium, selenium Bukan penghantar: porselen, gelas, udara ( bahan solasi ) Daya hantar jenis bahan isolasi, semi penghantar dan logam dimana daya hantar jenis : γ ( baca gamma ) γ = ρ1 dengan satuan 2mm mΩ Tabel 2.10 Simbol Normalisasi Internasional IEC (International Elektrotechnical Comission) Keterangan Gambar Simbol Penghantar Persilangan hantaran Percabangan hantaran Baterai Lampu pijar Saklar 30 2.1.5.3. USAHA ARUS LISTRIK Tabel 2.10 Percobaan Usaha Arus Listrik Penunjukan G a m b a r Peristiwa C on to h Perubahan menjadi panas ( Heat effect) Terus menerus Pemanas,sekring,kompor, solder tungkupelebur, pelepa -san bimetal bencana kebakaran Perubahan menjadi magnet Magnet listrik Motor listrik Instrumen ukur Perubahan menjadi cahaya Lampu tabung gas Lampu pijar Arus dalam gas melalui panas Lampu gas, neon ( TL) Lampu uap sodium, Lampu mercury Lampu pijar Perubahan menjadi proses kimia Arus di dalam Zat Cair Elektrolisa untuk memperoleh bahan logam dan bahan logam dan bahan kimia Galvanisir Akibat pada manusia dan binatang Penghantar peng Aman terputus Arus melewati benda hidup Kecelakaan listrik, Pengobatan listrik, Pagar listrik Orang mengenal listrik hanya dari Akibat yang timbul 31 2.1.6. ELEKTROLISA 2.1.6.1. PERISTIWA KIMIA LISTRIK Arus searah mengalir melalaui suatu elektrolit, maka kita dapat mengamati perubahan bahan yang terjadi pada elektroda elektroda. Sedangkan elektrolit diuraikan secara kimia ( elekrolisa ).Pada elektrolisa ion-ion positip ( kation ) ditarik oleh elektroda negatip ( katoda ), ion-ion negatip( anion ) berjalan menuju elektroda positip ( anoda ). Penggunaan elektrolisa di atas yaitu pada proses : − Galvanisasi ( melapisi suatu logam lain yang berbentuk elektrolit ) Contoh : Melapisi dengan tembaga, melapisi dengan nickel. − Menghasilkan logam yang lebih bersih. Contoh : Tembaga elektrolit / tembaga katoda, seng elektrolit, aluminium elektrolit ( electrolysis in the dry way ). − Oksidasi anoda aluminium ( Pembentukan lapisan oksida pada aluminium dengan bantuan arus listrik di dalam suatu elektrolit ) − Penguraian air ( Menghasilkan oksigen dan hidrogen ) 2.1.6.2. PELAPISAN BAHAN Penentuan Jumlah Bahan Yang Terpisah(Lapisan Endapan ) Jumlah bahan logam yang terpisah dan menempel pada elektroda negatip besar.sebanding dengan arus dan waktu. m = I . t . c ( Hukum Faraday Ι ) m = Jumlah bahan yang terpisah dalam = mg . g I = arus dalam = mA . A T = Waktu dalam = det ( jam ) C = Ekivalen kimia listrik dalam = mg / A det, g / A jam Tabel 2.11 Ekivalen Kimia listrik. c Logam Perak Seng Tembaga Nikel Krom c ( mg / A det ) c ( g / A jam ) 1,118 4,02 0,399 1,22 0,329 1,185 0,304 1,094 0,18 0,648 32 w = P . t Contoh : Pada pembuatan tembaga elektrolit, arus yang biasanya mengalir dalam sel elektrolitis ditentukan sebesar 8 kA. Berapa banyak tembaga yang disisihkan selama 24 jam ?. Penyelesaian : m = I . t . c m = 8000A. 24 jam. 1,185 g / A jam m = 227500 g = 227,5 kg 2.1.6.3. USAHA LISTRIK DALAM PROSES ELEKTROLISA Sebuah setrika listrik dihubungkan dengan sumber tegangan listrik. Elemen pemanas akan membara karena dialiri arus listrik (muatan listrik) dari sumber tegangan menuju ke elemen pemanas. Untuk memindahkan muatan listrik diperlukan usaha listrik sebesar : w = U . Qw = usaha listrik ............................ Wdt (joule) U = tegangan listrik ......................... Volt (V) Q = jumlah muatan listrik ................ Coulomb (C) Q = Ι . t Ι = kuat arus listrik ....................... Amper (A) t = waktu ........................ Detik (dt) P = U . Ι P = daya listrik ........... Watt (w) U = Ι . R I AnodKatoda w = U . Ι . T 33 R = hambatan listrik ..... Ohm (Ω) Sehingga : w = Ι . R . Ι . T Satuan usaha listrik yang lain : 1 kWh = 1000 Wh = 1000 . 3600 Wdt = 3,6 . 106 j Konversi usaha listrik terhadap usaha panas dan usaha mekanik : 1 Wdt = 1 joule = 0,24 kal = 0,102 kgm 1 Wh = 3600 j = 864 kal = 267,2 kgm 1 kWh = 3,6 . 106 j = 864 . 103 kal = 367200 kgm Untuk menghitung biaya energi yang harus dibayar yaitu mengalikan usaha listrik terpakai dengan tarip listrik. B = biaya W = usaha listrik ............. kWh T = tarip ...................... Rp .... / kWh Contoh : Sebuah motor listrik mengambil daya 500 watt, digunakan untuk memindahkan benda seberat 100 kg selama 20 jam. Jika tarip listrik Rp. 150,- / kWh. Hitung : a. Usaha listrik terpakai b. Usaha mekanis c. Biaya yang harus dibayar Jawab : a. w = p . t = 500 . 20 = 10000 Wh w = 10 kWh b. 1 kWh = 367200 kgm w= 10 kWh = 10 . 367200 = 3672 . 103 kgm w = 3677 . 103 kgm c. B = w . t = 10 . Rp. 150,- B = Rp.150,- B = w . T w = Ι2 . R . T 34 2.1.6.4. DAYA MEKANIK DALAM PROSES ELEKTROLISA Untuk memindahkan suatu benda dari tempat satu ke tempat lainnya memerlukan suatu usaha mekanik. Besarnya usaha mekanik tergantung pada berat/massa benda dan jarak pemindahan. W = usaha mekanik .................... kgm. M = massa ................... kg. S = jarak ................. m. Usaha mekanik tiap satuan waktu disebut daya mekanik. Artinya semakin besar dayanya, untuk usaha yang sama, dapat dilakukan lebih cepat. w P = t p = daya mekanik ...................... W = usaha mekanik ..................... kgm.T = waktu ..................... detik.Satuan usaha mekanik yang lain : 1 tenaga kuda = 1 Horse power = 1 Hp = 75 kgm/det. Pada pembuatan tembaga elektrolit, arus yang biasanya mengalir dalam sel elektrolitis ditentukan sebesar 8 kA. Berapa banyaknya tembaga yang disisihkan selama 24 jam ?. Penyelesaian : m = I . t . c m = 8000A. 24 jam. 1,185 g / A jam m = 227500 g = 227,5 kg 2.1.6.5. KONVERSI DAYA MEKANIK Yang dimaksudkan adalah konversi daya mekanik menjadi daya lain yang sering digunakan dalam teknik kelistrikan. 1 Hp = 746 W. 75 kgm/det = 746 W. 75 kgm = 746 W det. 75 kgm = 746 joule.1 joule = 75746 kgm = 0,102 kgm. 1 joule = 0,24 kalori. W = m . s 35 0,24 kalori = 0,102 kgm. 1 kgm = 0240102,, kalori = 2,3 kalori. Jadi 1 kgm = 9,81 joule = 2,34 kalori. dan 1 kgm/det = 9,81/det = 2,34 kal/det. Contoh : Pada plat nama motor tertulis 0,5 Hp. Motor tersebut digunakan untuk memindahkan benda seberat 100 kg sejauh 15 meter. Hitung waktu yang diperlukan ! Jawab : W = m . s p = ts . mtW= t = Hp 0,515 . 100ps . m= = 40 t = 40 detik. Elektrolisa Berpindahnya ion-ion positip ( kation ) ke katoda serta berpindahnya ion-ion negatip ( anion ) ke anoda. Gambar 2.18 Proses perjalanan arus yang melalui Cu SO4 (Cupri Sulfat) Melalui penambahan keasaman, alkali atau garam maka air akan menjadi penghantar listrik dan menguraikan larutan. Cairan penghantar listrik disebut elektrolit. Kandungan pokok dari elektrolit adalah ion - ion. 36 2.1.6.6. PROSES PENYEPUHAN LOGAM Dengan elektrolisa, menggunakan suatu logam : 1. Tembaga 2. Nikel 3. Krom 4. Perak 5. Emas Dan larutan logam itu sebagai elektrolitnya, yaitu kita dapat melapisi logam dengan logam itu. Misalnya : 1. Cincin, gelang disepuh dengan emas atau perak. 2. Bingkai sepeda disepuh dengan krom. 3. Piala disepuh dengan perak dan benda-benda logam lain yang disepuh. 2.1.6.7. TUJUAN PENYEPUHAN Agar logam tidak mudah berkarat dan menambah keindahan. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.19, menyepuh dengan tembaga. Gambar 2.19 Penyepuhan Tembaga Galvano Plastik Benda yang bukan logam dapat dilapisi dengan cara elektrolisa. Contoh : Pembuatan matres ( matrijs ) untuk percetakan piringan hitam dari benda itu dibuat cetakan gips. Lalau diberi grafit supaya dapat menghantarkan arus. Dengan cara elektrolisa benda cetakan itu disepuh dengan tembaga setelah benda cetakan disepuh baru dibuat matres yang sesungguhnya. 2.1.6.8. CARA MENDAPATKAN LOGAM MURNI Dalam Elektrolisa dengan larutan trusi ( sulfat tembaga), untuk mendapatkan tembag elektrolisa yang murni sebagai anodanya adalah tembaga kasar ( yang akan dimurnikan ) dan sebagai katoda nya adalah sepotong tembaga murni tipis. Next >