Arus Listrik
Arus listrik adalah aliran-aliran partikel listrik yang bermuatan positif didalam suatu pengantar. Pergerakan muatan ini terjadi pada bahan yang disebut konduktor. Konduktor bisa berupa logam, gas atau larutan, sedangkan yang membawa muatannya sendiri tergantung pada jenis konduktor, yaitu pada:
- logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron
- gas, pembawa muatannya adalah ion positif dan electron
- larutan, pembawa muatannya adalah ion positif dan negatif
muatan listrik dapat mengalir di dalam suatu rangkaian apabila ada sumber energi sebagai pompa. Akibatnya muatan listrik dikenai suatu gaya, yaitu gaya gerak listrik (ggl) sehingga timbullah listrik.
Pada kenyataannya setiap baterai tidak hanya menimbulkan beda potensial, akan tetapi sekaligus mengandung suatu hambatan karena kelajuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam baterai membatasi jumlah arus yang akan dihasilkan. Baterai yang rill sering dianggap sebagai baterai ideal dengan gaya gerak listrik yang dihubungkan dengan hambatan.
Sumber Arus Searah dari Proses Kimiawi
Sumber arus searah dsebut juga sebagai sumber tegangan searah sebab arus yamng ditimbulkan oleh suatu tegangan. Sumber arus berfungsi sebagai sumber energi untuk mengalirkan muatan melalui peralatan listrik. Energi diperoleh dari berbagai macam bentuk energi asal yang kemudian diubah menjadi energi listrik.
Elemen Primer
Pada elemen primer, reaksi kimia yang menyebabkan electron mengalir dari elektroda negatif (katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Dengan demikian elemen ini tidak dapat dimuati kembali jika muatannya habis. Elemen primer ialah elemen elektrokimia yang memerlukan pergantian bahan-bahan pereaksi setelah memberikan sejumlah energi listrik kepada rangkaian luar.
1. Elemen Volta (elemen Galvani)
Luigi Galvani (1737- 1798) menemukan bahwa bila kaki katak yang baru mati dikaitkan pada tembaga kemudian disentuh pisau besi, maka kaki katak itu akan bergerak. Volta menyimpulkan peristiwa ini sebagai gejala listrik yang timbul karena kedua logam yang dihubungkan oleh larutan yang ada dalam kaki katak.
Bila sebatang logam dimasukkan ke dalam larutan elektrolit, batang logam menjadi negatif sedangkan larutan menjadi bermuatan positif atau potensial larutan menjadi lebih tinggi daripada potensial logam. Perbedaan potensial logam dari larutan dinamakan potensial kontak. Ternyata, setiap logam mempunyai potensial kontak yang berbeda.
Sebuah elemen sederhana dapat dibuat berdasarkan prinsip diatas, yanitu dengan mencelupkan batang tembaga (Cu) dan batang seng (Zn) kedalam larutan asam sulfat (H2SO4) encer. Batang tembaga menjadi kutub positif atau anoda dan batang seng menjadi katoda. Beda potensial antara anoda dan katoda adalah 1 volt.
Dalam laritan, molekul-molekul asam sulfat akan terurai menjadi ion-ion hydrogen yang bermuatan positif dan ion-ion sulfat yang bermuatan negative. Elemen Volta mempunyai kelemahan, yaitu hanya dapat bekerja dalam waktu yang pendek sehingga tidak cocok untuk kehidupan sehari-hari.
2. Elemen Daniell
Elemen ini dibuat oleh John Daniell pada tahun 1835. untuk mencegah terjadinya polarisasi, elektroda dilindungi oleh suatu bahan kimia yang disebut depolarisator. Pada elemen Daniell yang digunakan adalah tembaga sulfat (CuSO4) yang dipisahkan dengan elektrolit asam sulfat encer oleh bejana berpori. Jadi, ion-ion masih dapat pergi dari elektroda ke elektroda lain melalui depolarisator.
3. Elemen Leclanche basah dan kering (baterai)
Elemen basah ini ditemukan oleh Leclanche tahun 1886. Elemen ini terdiri dari bejana kaa berisi karbon sebagai elektroda positif, batang seng sebagai elektroda negatif, larutan ammonium klorida sebagai elektrolit, dan depolarisator mangan dioksida bercampur dengan sebuk karbon dalam bejana berpori.
Ketika ion-ion seng masuk kedalam larutan ammonium klorida , batang seng akan mejadi negative terhadap larutan logam. Ammonium klorida memberikan ion NH4+ menembus bejana berpori menuju batang karbon dan memberikan muatan positifnya pada batang karbon.
Pada perkembangannya, elemen Leclanche berubah menjadi elemen kering (baterai) yang lebih mudah dipakai. Sebenarnya elemen kering diperoleh hanyadengan mengganti elektrolit larutan ammonium klorida menjadi campuran pasta ammonium klorida dengan serbuk kayu, tepung atau getah.
4. Elemen Weston
Elemen ini menggunakan air raksa sebagai anoda dan amalgama cadmium sebagai katoda. Sebagai depolarisator digunakan campuran merkurosulfat dan kadmiumsulfat berbentuk pasta. Sebagai elektrolit digunakan larutan jenuh cadmium sulfat. Hablur-hablur kadmiumsulfat ditambahkan untuk menjaga supaya larutan tetap jenuh.
Elemen Sekunder
Elemen sekunder adalah elemen (sel) elektrokimia yang bahan-bahan pereaksinya dapat diperbaharui sehingga tidak diperlukan penggantian bahan-bahan pereaksi setelah membebaskan sejumlah energi melalui rangkaian luar. Ini karena reaksi kimia dalam elemen sekunder dapat dibalik. Salah satu contoh elemen sekunder adalah aki.
