Listrik dari PLN dan generator termasuk listrik dengan arus

1. Arus searah

4+

KOMPAS.com: Berita Terpercaya

Baca Berita Terbaru Tanpa Terganggu Banyak Iklan

Dapatkan Aplikasi

Arus searah adalah aliran yang arahnya tetap. Arus ini disebut dengan DC atau Direct Current. Penggunaan arus searah dalam kehidupan sehari-hari adalah penggunaan radio, baterai, panel surya, dan komputer.

Alat-alat elektronik bisa mengubah arus AC ke DC dengan menggunakan alat rectifier untuk menjadikannya sumber daya listrik. Selain itu, voltasenya juga bisa disesuaikan agar sesuai dengan kebutuhan suatu alat elektronik tertentu.

Arus listrik ini tidak bisa melakukan perjalanan yang jauh, karena akan melemah seiring bertambahnya jarak tempuh.

Baca juga: Serba Terbatas, Begini Kehidupan Manusia Sebelum Adanya Listrik

Daftar isi

• 1 Pengembangan
  • 1.1 Faraday
  • 1.2 Dinamo
  • 1.3 Dinamo Gramme
• 2 Jenis
  • 2.1 Generator arus searah
  • 2.2 Generator arus bolak-balik
• 3 Kegunaan
  • 3.1 Sumber arus bolak-balik
  • 3.2 Sumber tegangan listrik 3-fasa
  • 3.3 Generator termis
• 4 Referensi
• 5 Daftar pustaka

PengembanganSunting

Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau "influence". Generator Van de Graaff menggunakan salah satu dari dua mekanisme:

• Penyaluran muatan dari elektrode voltase-tinggi
• Muatan yang dibuat oleh efek triboelektrisitas menggunakan pemisahan dua insulator

FaradaySunting

Cakram Faraday

Generator portabel [pandangan samping]

Generator portabel [pandangan sudut]

ka|jmpl|100x100px|Generator 3 phase kedap suara Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.

Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

DinamoSunting

Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad ke-21. Dinamo menggunakan prinsip elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik.

Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang pembuat peralatan dari Prancis.[3] Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank". Magnet yang berputar diletakkan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati kumparan. Lebih jauh lagi, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.

Dinamo GrammeSunting

Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama: mereka menginduksi "spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali. Antonio Pacinotti, seorang ilmuwan Italia, memperbaikinya dengan mengganti kumparan berputar dengan yang "toroidal", yang dia ciptakan dengan mebungkus cincin besi. Ini berarti bahwa sebagian dari kumparan terus melewati magnet, membuat arus menjadi lancar. Zénobe Gramme menciptakan kembali desain ini beberapa tahun kemudian ketika mendesain pembangkit listrik komersial untuk pertama kalinya, di Paris pada 1870-an. Desainnya sekarang dikenal dengan nama dinamo Gramme. Beberapa versi dan peningkatan lain telah dibuat, tetapi konsep dasar dari memutar loop kawat yang tak pernah habis tetap berada di hati semua dinamo modern.

Listrik, Memangnya Buat Apa?

Sebelum kita masuk ke listrik arus bolak-balik, kita inget-inget dulu, memangnya kenapa sih kita perlu listrik ke rumah-rumah?

Gue inget banget dulu dosen Elektro gue pernah bilang gini, “Kita butuh listrik ke rumah-rumah karena itu satu-satunya cara yang efektif dan efisien untuk mentransmisikan energi.” Kemudian beliau melanjutkan lagi, “Kalau ada cara lain yang lebih efektif dan lebih efisien dalam mentransmisikan energi, kita nggak perlu mengirimkan listrik ke rumah-rumah lagi.”

Seperti yang kita ketahui, hidup kita saat ini menjadi jauh lebih enak karena kemampuan kita dalam mengendalikan energi yang ada di sekitar kita. Hanya saja masalahnya, sebagian besar energi yang kita butuhkan itu dibangkitkan di lokasi yang jauh di perumahan.

Oleh karena itu, perlu ada cara yang efektif dan efisien untuk mentransmisikan energi tersebut dari sumbernya ke perumahan. Solusinya? Ya pakai listrik. Energi apapun yang dibangkitkan oleh pembangkit, tinggal kita ubah dalam bentuk listrik, kemudian kita kirim listrik tersebut ke rumah-rumah.

Ketika energi listrik tersebut tiba di rumah, kita bisa mengubahnya menjadi energi bentuk lain sesuai kebutuhan kita.

Misalnya, menjadi energi cahaya [lampu], energi panas [kompor listrik, pemanas ruangan, pendingin ruangan, kulkas, dsb], menjadi energi kinetik [kipas angin, alat cukur rambut, dsb], dan sebagainya.

Berhubung tujuan listrik ke perumahan itu adalah untuk transmisi energi, berarti sekarang kita perlu cari tahu nih, memangnya listrik arus bolak-balik itu lebih efektif dan lebih efisien ya dibanding listrik arus searah dalam mentransmisikan energi?

Nah, sebelum masuk ke sini, kita pelajari lebih dulu yuk, apa sih yang dimaksud dengan listrik arus bolak-balik.

Perbedaan Listrik Arus Searah [DC] dan Listrik Arus Bolak-balik [AC]

Arus listrik dibagi menjadi 2, yang pertama ada listrik arus searah [DC – direct current]. Arus DC adalah arus listrik yang bergerak searah dari kutub positif ke negatif.

Kalo arusnya bergerak dari kutub positif ke negatif, maka elektronnya bergerak dari kutub negatif ke positif, seperti yang bisa lo lihat di animasi di bawah. Listrik DC biasanya dihasilkan oleh baterai.

Skema arus DC.

Lalu yang kedua ada listrik arus bolak balik [AC – alternating current]. Arus AC adalah arus yang nggak bergerak dari kutub positif ke negatif, tapi bolak-balik doang.

Emang arusnya bener-bener bolak-balik ya? Yup, arusnya beneran bolak-balik seperti yang bisa lo lihat dalam animasi di bawah ini. Arus listrik AC ini dihasilkan oleh generator AC.

Skema arus AC.

Udah kebayang kan bedanya?

Pada listrik DC, arus listriknya selalu bergerak pada arah yang sama, dan biasanya nilainya tetap. Kalau kita bikin grafiknya, jadinya seperti ini:

Arus listrik DC, selalu bergerak ke arah yang sama.

Sementara pada listrik AC, arus listriknya terkadang bergerak searah jarum jam, terkadang bergerak berlawanan arah dengan jarum jam. Biasanya, perubahannya itu berupa sinusoidal seperti grafik di bawah ini:

Arus listrik AC, bergerak bolak-balik; searah dan berlawanan jarum jam.

Bisa lo lihat pada grafik di atas bahwa pada t=0 tegangannya nol, kemudian pada t = 0,005 detik tegangannya +220 volt, pada t = 0,01 detik tegangannya nol lagi, dan pada t = 0,015 detik tegangannya -220 volt, dan seterusnya.

Ini adalah contoh listrik AC dengan frekuensi 50 Hz [berarti periode = T = 1/50 detik = 0,02 detik]. Tegangan yang kadang postif dan kadang negatif ini membuat arusnya terkadang bergerak searah jarum jam, terkadang sebaliknya.

Hmm… tunggu deh, jadi pada arus bolak-balik, kadang-kadang tegangannya bisa nol juga?

Kalau gitu, lampu yang dilalui arus AC itu harusnya nyala-redup-nyala-redup gitu dong? Kok kalau gue lihat lampu di rumah gue nggak gitu, tapi nyala aja terus?

Nah, sebenernya lampu di rumah kita itu nyala-redup-nyala-redup. Tapi, mata kita nggak sensitif terhadap perubahannya karena itu berlangsung dengan sangat cepat.

Masih inget kan kalau frekuensi listrik AC di rumah kita itu adalah 50 Hz [umumnya di Indonesia 50 Hz]. Itu berarti, dalam 1 detik, terdapat 50 gelombang.

Jadi, dalam 1 detik, listrik AC tersebut bergerak bolak-balik sebanyak 50 kali. Mata kita tidak bisa mendeteksi nyala-redup yang secepat itu.

Beneran ga nih? Jangan-jangan bohong lagi. Gue ga mau dibohongi [pakai] teori fisika!

Beneran. Kalo dideteksi pake mata emang susah, tapi kalo pake kamera, bisa. Ada yang iseng merekam lampu bohlam dengan menggunakan kamera 1200 frames per second.

Setelah ditangkap kamera, videonya diplay secara slow motion, hasilnya menjadi seperti di bawah ini:

Sekarang kelihatan kan kalau lampu tersebut benar-benar nyala-redup?

Okay, sekarang jelas lah ya bedanya listrik AC dengan listrik DC. Pada listrik DC, arusnya searah dan biasanya nilainya tidak berubah-ubah [bisa dibilang frekuensinya nol].

Sementara pada listrik AC, arusnya bolak-balik, kecepatan bolak-baliknya itu bergantung pada frekuensinya. Untuk listrik AC di Indonesia, biasanya menggunakan frekuensi 50 Hz.

Nah, gara-gara ada FREKUENSI ini, sebenernya listrik AC itu bisa menimbulkan hambatan yang biasanya nggak ada pada listrik DC, yaitu hambatan yang muncul akibat reaktansi induktif pada kabel. Penasaran kenapa? Baca terus yah.

Arus Listrik

Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang bergerak [mengalir] melalui penghantar dari sumber listrik dalam tiap satuan waktu. Arus listrik selalu mengalir dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah.

Rumus kuat arus listrik adalah I = Q/t dengan I adalah kuat arus listrik, Q adalah muatan listrik, dan t adalah waktu. Satuan besar kecilnya arus listrik adalah Ampere [A].

Advertising

Advertising

Berdasarkan buku Pembelajaran Konsep Listrik dan Magnet, arus listrik dibedakan menjadi dua, yaitu arus listrik searah atau DC dan arus listrik bolak-balik atau AC.

Baca Juga

• Listrik Statis Adalah Kumpulan Muatan Listrik, Berikut Penjelasannya

1. Arus Listrik Searah atau Direct Current [DC]

Arus listrik searah atau direct current [DC] adalah arus yang aliran listriknya selalu tetap dan konstan sepanjang waktu dan hanya memiliki satu arah, yaitu positif ke negatif.

Sumber penghasil listrik DC dibedakan menjadi dua, yaitu:

• Elemen Primer

Elemen primer adalah elemen yang tidak dapat dimuati kembali bila muatannya habis. Ketika tegangan listrik elemen tersebut habis, maka tidak dapat digunakan lagi. Contoh elemen primer adalah baterai kering.

• Elemen Sekunder

Elemen sekunder merupakan elemen yang dapat dimuati kembali jika muatannya habis. Hal ini menyebabkan arus listrik dapat mengalir kembali pada elemen tersebut. Contoh elemen sekunder adalah akumulator [aki] dan baterai isi ulang.

Baca Juga

• 16 Cara Menghemat Energi Listrik di Rumah dan Keuntungannya

2. Arus Listrik Bolak Balik atau Alternating Current [AC]

Arus listrik bolak balik atau alternating current [AC] adalah arus yang dalam pengalirannya bergerak bolak-balik, baik arah maupun besarnya. Sumber arus listrik AC tidak dapat ditentukan kutub positif dan negatif meskipun listrik tersebut juga memiliki dua ujung penghantar atau dua ujung saluran.

Hal ini disebabkan arus listrik AC akan mengalir bergantian di antara kedua ujungnya, terkadang berada dalam posisi positif atau negatif. Banyaknya aliran bolak-balik yang ditempuh dalam setiap sekon disebut frekuensi.

Contoh sumber arus listrik AC adalah listrik PLN yang memiliki frekuensi 60 Hz. Artinya, dalam setiap detik, arus telah mengalir bolak-balik sebanyak 60 kali. Listrik yang berada dalam rumah juga termasuk arus listrik AC. Contoh lain dari sumber listrik AC adalah dinamo dan generator listrik.