Gaya Gerak Listrik
Jumat, 25 Juni 2010 - Gaya gerak listrik bekerja dari anoda atau kutub positif menuju katoda atau kutub negatif sebuah sumber tegangan
Seorang
teman kemarin bertanya pada saya apa itu GGL. Gue jawab gaya gelak
listrik. Umm, maksudnya Gaya Gerak Listrik. Nah, disini saya bahas lebih
mendalam deh.
Kalau
dalam rangkaian, supaya beda potensial antara dua titik itu tetap ada
pada saat arus mengalir, harus ada sumber energi yang mengisi kekurangan
energi. Kan energi bisa hilang waktu arus lewat pada beda potensial.
Nah, energi yang dikeluarkan sebagai pengisi kekosongan oleh sumber
inilah yang disebut Gaya Gerak Listrik. Sumber ini gak boleh sumber
listrik loh. Ia mestinya kimiawi, magnetik ataupun mekanik atau non
listrik lainnya. Simbolnya huruf E melintir.
Pada
dasarnya sumber GGL itu segala jenis alat yang muatan positif ama
negatifnya terpisah. Kedua ujung dari alat tersebut di sebut terminal.
Muatan positif ya numpuknya di terminal positif, sementara muatan
negatif, tentunya di terminal negatif.
Terminal
positif namanya anoda. Terminal negatif namanya katoda. Ingetnya gini
aja. Kalau positif itu ga ada noda. (Ga ada noda ya gak belajar.. hehe).
Ga ada noda kan anoda, seperti gak ada tuhan, kan disebut ateis. Huruf a
didepannya itu loh. Positif gak ada noda, negatif katoda. Mudah kan
menghapalnya.
Oke, kembali ke anoda
ama katoda tadi. Karena kedua jenis muatan ini misah, akibatnya ada
medan listrik. Medannya nunjuk dari anoda ke katoda. Inget tuh arahnya.
Dari anoda ke katoda.
Medan ini,
kemudian, memaksakan sebuah gaya pada muatan positif. Medan ini memaksa,
mendorong muatan positif dalam alat ini menuju katoda. Sementara itu,
gaya ini juga memaksa muatan negatif ke anoda. Supaya muatan positif
tetap di terminal positif dan muatan negatif tetep di terminal negatif,
alat ini menghasilkan gaya non listrik yang melawan gaya listrik dan
terus mendorong muatan positif ke anoda dan muatan negatif ke katoda.
Jadi seperti gulat gitu. Sumo bisa juga. Medan listrik vs medan non
listrik. Saling dorong mendorong.
Mungkin
bisa dibayangkan GGL itu seperti air dalam pipa tegak yang dipaksa
naik. Waktu airnya naik ke puncak (anoda) gravitasi maksain supaya tuh
air turun (katoda). Jadi supaya air tetap bisa naik, harus ada gaya non
gravitasi, seperti pompa misalnya, yang mendorong air melawan gravitasi.
Nah, dalam kasus GGL, gaya dari mesin pompa ini bisa berasal dari reaksi kimia, seperti baterai. Bisa juga dari gaya magnet, seperti dari generator listrik. Atau dari sumber mekanik lainnya lah.
Seperti
dalam kasus air tadi, dimana energi potensial gravitasi air bertambah
saat air di dorong semakin tinggi, gaya lain ini menyebabkan muatan
mengalir ke anoda, meningkatkan energi potensial listrik. Akibatnya
terjadi beda potensial antara anoda dan katoda.
Kalau
ga ada rugi gara-gara panas waktu muatan mengalir ke anoda di dalam
alat ini, beda potensialnya pastilah sama dengan GGL sumber. Ituloh, kan
ada hukum kekekalan energi.
Kalau,
di luar alat ini, kita pasang apakeq yang membuat anoda terhubung balik
ke katoda, maka arus akan mengalir lewat penghubung ini dari anoda ke
katoda. Ya penghubungnya bisa kabel atau kawat telanjang (kesetrum
tanggung sendiri).
Ntar, nih ada contoh gambarnya. Coba liat gambar ini
Titik
a dengan c itu kalau dihubungkan akan menjadi rangkaian loh. Jadi titik
a dihubungkan ke anoda dan titik c dihubungkan ke katoda. Coba lihat di
gambar ini biar jelas
Muatan
kehilangan energi listrik yang bergerak dari terminal tinggi ke
terminal rendah lewat rangkaian luar, lalu dipaksa oleh gaya non listrik
kembali ke anoda lewat alat GGL dan karenanya memperbaiki energi
listriknya. Seperti sistem air kita lo. Airnya mengalir kembali lewat
beberapa pipa lain lalu kembali lagi ke pipa tegak dengan dorongan
pompa. Perbedaan potensial tetap terjaga antara terminal saat tidak ada
arus. Kan gak ada kawat yang menghubungkan terminal. Nah, beda potensial
kalau ga ada arus ini namanya GGL Rangkaian Terbuka.
Kalo
kita menghubungkan satu kawat dengan hambatan R pada kedua terminal
itu, berarti arus akan mengalir lewat hambatan itu dengan tegangan V
yang bekerja di sepanjang terminal. Kalau kabel ini cuma satu-satunya
hambatan yang ada di rangkaiannya, arusnya pasti mengikuti hukum Ohm,
yaitu I = V/R = GGL/R.
Tapi
kenyataannya, selalu ada rugi panas dalam sumber GGL. Panas ini muncul
karena agitasi molekul saat muatan mengalir dalam sumber. Molekulnya
merinding. Kan semakin kuat merindingnya molekul, semakin panas suhunya.
Oke deh, kalau dalam kasus ini ya berarti GGL ga lagi sama dengan V.
Ada energi non listrik yang hilang menjadi panas. Besarnya rugi panas
ini sebanding dengan arus, jadinya GGL = V – I.r. Nah, r disini adalah
tetapan proporsionalitas. Karena dimensinya sama dengan hambatan, jadi
dia lebih sering disebut “hambatan dalam” atau Rint. Hambatan dalam apa? Ya hambatan dalam sumber.
Kalau
gak ada arus mengalir melewati sumber, maka beda potensial sepanjang
sumber itu sama aja dengan GGL rangkaian terbuka sumber, karena kan gak
ada tegangan jatuh gara-gara arus lewat ke hambatan dalam. Tapi, kalau
arusnya ngalir di rangkaian luar, arus yang sama juga bakalan mengalir
di dalam sumber dan tegangan bakalan jatuh sebesar Vin = I. Rint. Jatuh
tegangan ini terjadi di sepanjang hambatan dalam Rint. Akibatnya,
tegangan yang ada pada rangkaian adalah E – I.Rint.
Biasanya
sumber GGL itu ya baterai. Baterai memakai gaya kimia dan karenanya
energi kimia inilah yang dipakai untuk memaksa arus melewati baterai
dari katoda ke anoda.
Fyuuh, selesai juga pembahasan tentang GGL kita. Sekarang latihan dulu ya. Lanjut ke sini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar