ELEKTROSTATIKA dan BATTERY

Sifat muatan listrik dan beberapa definisinya :

Jika pada suatu atom jumlah atom muatan positip sama dengan jumlah muatan negatif disebut ”atom neutral”.

Apabila atom kekurangan elektron, atom ini bermuatan positif (Positively Charged) disebut ion positif.

Sebaliknya atom yang kelebihan elektron disebut atom bermuatan negatif (Negatively Charged) disebut ion negatif.

GARIS GAYA

Muatan berpasangan

 

        

    

Jika terjadi interaksi sejenis maka muatan akan saling tolak menolak dan jika interaksi terjadi antara muatan yang tidak sejenis maka akan saling tarik menarik.

Muatan-muatan listrik selalu ingin berkumpul pada bagian-bagian benda yang runcing atau tipis

 

Muatan-muatan listrik yang terjadi menyebabkan beda potensial pada benda tersebut.

 

Terjadinya muatan listrik dapat disebabkan oleh :

1.    Karena gesekan Contohnya :

o   Gelas digosok oleh bulu

o   Material bergesekan dengan udara

o   Material bergesekan dengan zat cair

o   Awan bergesekan dengan uap air atau debu, dll

2.    Karena induksi Contohnya  :

 

Neutral (dielektrik)

 

Setelah dihubungkan ke plat bermuatan

 

Bila sepotong benda neutral didekatkan (ditempelkan) pada benda yang bermuatan maka sebagian muatan akan berpindah ke tempat benda neutral.

Contoh lain :

 

 

Semua benda bisa di neutralkan oleh bumi Bumi selalu bermuatan neutral

PETIR

Gesekan antara uap air dan udara atau debu dapat mengakibatkan muatan listrik yang lama-kelamaan potensial listriknya menjadi sangat besar (Mega Volt). Muatan listrik itu akan saling menetralkan dengan awan lain sehingga terjadi petir, atau bisa juga muatan-muatan dari awan pindah ke bumi melalui bagian bumi yang menjulang ke atas.

Petir sering terjadi pada awan kumulus dan kumulunimbus, ciri-cirinya menjulang tinggi dan gelap. Jenis awan ini bisa ditangkap oleh radar pesawat udara sehingga pilot bisa menghindarinya.

 

BATTERY

Sel dan battery sejak lama telah menjadi sesuatu yang penting dalam sistem perindustrian. Pentingnya battery dan sel meningkat karena dua trend utama. Pertama peningkatan jumlah dan aneka ragam perangkat portable. Kedua tidak terhentinya perkembangan rangkaian dan perangkat.

Pada sel elektrokimia, sebuah battery dapat dihubungkan seri, parallel maupun kombinasi seri dan parallel. Sel terdiri dari dua bagian yaitu sel primer dan sel sekunder.

Berikut jenis –jenis battery :

 

1.       Carbon Zinc Cell (Battery)

Battery berfungsi untuk penyimpan daya listrik sementara. Battery mengalirkan arus searah (DC) dan memiliki banyak tipe. Battery dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu battery basah dan battery kering atau dapat diisi ulang dan tak dapat diisi ulang.

Battery disebut juga elemen kering. Pada elemen kering, elektroda positif (kutub positif) berupa batang karbon dan pembungkus terbuat dari seng yang merupakan elektroda negatif (kutub negatif). Adapun susunan sebuah battery jenis Carbon Zinc Cell sebagai berikut :

 

Battery jenis ini tidak dapat bertahan lama, tidak bisa melebihi 1 tahun.

  

         

2.       Alkaline Cell

Battery Alkaline mempunyai konstruksi luar dalam yang mengalami peningkatan yang amat pesat dari konstruksi battery carbon-zinc cell. Ini juga merupakan tipe primer dan tidak dapat di recharged. Batang seng yang berada di tengah battery berfungsi sebagai anoda, dan elektrolit dari battery alkaline adalah Pottasium Hydroxide dan Zinc Oxide.

Elektroda positipnya adalah cylindrical manganese dioxide, bagian ini melakukan polarisasi lebih cepat karena tempat permukaan silinder lebih besar. Hasilnya battery alkaline dapat lebih baik digunakan untuk aplikasi arus tinggi. Biasanya battery alkaline dapat bertahan hingga 3 tahun.

 

3.       Lithium Cell

Battery Lithium tersedian dalam beberapa tipe. Kontruksi dari battery lithium terdiri dari sel lithium thionyl chloride yang menghasilkan kerapatan energi terbesar diantara sumber primer lainnya. Kerapatannya mencapai 420Wh/Kg dan 800mW/cm³. Berikut kontruksi dari battery Lithium :

 

 

Berikut karakteristik pelepasan untuk lithium thionyl chloride cell

Berikut menunjukkan jenis rangkaian back-up untuk memory chip atau Complementary Metallic Oxide Semiconductor Random Access Memory (CMOS RAM).

 

 Variasi  lain adalah Lithium Iodine Cell. Jenis ini menggunakan lithium sebgai anoda dan iodine sebagai katoda 

Berikut konstruksi nya :

 

dan gambar berikut akan menunjukkan daya tahan sebuah lithium iodine cell dalam kurun waktu 100 tahun pada temperatur ruangan.

 

Sel primer lain yang disunakan dalam industri adalah lithium manganese dioxice, mercury dan silver oxide cells

4.       Nickel Cadmium Cell

Salah satu jenis sel sekunder adalah Nickel- Cadmium Cell atau Battery Ni-Cad. Battery ini menggunakan potassium hydroxide sebagai elektrolit, cadmium dan iron oxide sebagai elektroda negatip, dan nickel hydroxide dan grafit sebagai elektroda positip. Kontruksi dari Battery Ni-Cad adalah :

 

Battery Ni-Cad menghasilkan 1,25 V per sel yang berakhir pada 90% proses siklus pelepasan. Gambar selanjutnya akan menunjukkan kapasitas pelepasan dari 90% hingga 120 %.

 

 

Tegangan cutoff yang biasa digunakan adalah 1 V. Battery ini rata-rata biasanya dapat melakukan hingga 500 siklus pengisian - pelepasan.

 

5.       Gel Cell

Gelled electrolyte cells merupakan jenis tertutup untuk Lead Acid Cell yang digunakan pada mobil otomatis. Battery ini menghasilkan output 2,2 V per sel dan tegangan cut- offnya 1,75 V per sel. Battery ini melakukan seluruh proses pelepasan tanpa bahaya dan rugi dari kerusakan seharusnya.

Gel cell sama seperti Ni-Cad, mempunyai resistansi dalam rendah dan tidak bisa mengalami hubung singkat sehingga dapat digunakan pada aplikasi arus tinggi meskipun pada situasi ini dapat menahan muatan jatuh