Baterai (Elemen Kering)

Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik (sebagai sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika :

Pada umumnya baterai terdiri dari tiga komponen yang penting yaitu :

1. Batang karbon (C) sebagai anode (kutub positif baterai).
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)

Terdapat dua jenis baterai yaitu :

1. Baterai Primer 

Baterai adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali, menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible reaction).  pada umumnya dijual adalah baterai yang bertegangan listrik 1,5 volt.

2. Baterai Sekunder

Baterai sekunder atau biasanya disebut rechargeable battery adalah baterai yang dapat di isi ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) biasanya digunakan pada telepon genggam.

Baterai disebut elemen kering karena elektrolitnya merupakan campuran antara serbuk karbon, batu kawi, dan, salmiuak berbentuk pasta kering .batang karbon memiliki potensi yang tinggi, sedangkan lempengan seng memiliki potensial rendah. jika kedua elektrode dihubungkan dengan suatu beban (lampu maka lampu akan menyala. hal ini membuktikan adanya arus listrik yang mengalir pada lampu ketika lampu menyala, larutan elektrolit akan bereaksi dengan seng. adapun, reaksi kimia pada batu baterai adalah sebagai berikut.

Pada larutan elektrolit terjadi reaksi :

Pada dipolarisator terjadi reaksi :

Reaksi kimia pada batu baterai menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen akan ditangkap dan bereaksi dengan dipolarisator yang berupa mangan dioksida menghasilkan air, sehingga pada baterai tidak terjadi polaritas gas hidrogen yang mengganggu jalannya arus listrik. bahan yang dapat menghasilkan polarisasi gas hidrogen disebut dipolarisator.

Baterai sebagai alat untuk menyimpan energi listrik sekaligus sumber tegangan (Catu daya DC) tentu saja juga memiliki nilai hambatan atau resistansi. nilai hambatan tersebut dapat diketahui dengan cara melakukan pengukuran arus dan tegangan pada catu daya tersebut.

Gambar. Rangkaian pengukuran hambatan pada baterai

Catu daya DC 4,5V, dipasang resistor variabel yang memiliki nilai dapat diatur besarnya 0 - 500Ω. Tahanan pada ampermeter diketahui besarnya RiA<0,1Ω. Untuk memperoleh tahanan dalam catu daya DC dilakukan pengukuran dengan mengatur tahanan RL, kemudian dicatat data pengukuran tegangan V dan arus A, yang dibuat dalam bentuk tabel dibawah ini.

Tabel Pengukuran nilai Hambatan, Arus, Tegangan, dan Daya pada baterai.

Dengan data pengukuran tegangan dan arus maka tabel daya dapat diisi dengan menggunakan persamaan berikut :

P = V x I

Keterangan :

P  = Daya (W)

V = Tegangan yang terukur (V)

I   = Arus yang terukur (I)

Dari tabel tersebut dapat dibuat sebuah grafik karakteristik tegangan fungsi arus seperti gambar dibawah ini.

 Grafik. Karakteristik tegangan dan fungsi arus

Pada grafik karakteristik tegangan fungsi arus, ditarik beban dapat ditarik pada dua titik, yaitu pada saat tegangan tanpa beban besarnya 13,1V dan saat terjadi hubung singkat 3,42A. Dari tabel tersebut diperoleh baris daya akan meningkat maksimum sampai 11,4W dan kemudian menurun kembali. Saat terjadi daya maksimum tercatat tegangan besarnya 6,8V dan arus 1,67A. Titik tersebut sebagai daya maksimum di titik A. Di titik A ini jika nilai RL bisa membesar atau jika digeser akan mengecil.

Grafik. Karakteristik daya fungsi arus

Karakteristik daya fungsi arus merupakan ploting dari  tabel diatas. tampak garis daya melengkung dari kecil kemudian membesar sampai mencapai titik daya maksimum di titik Pmak. Jika tahanan RL diturunkan dan arus main meningkat daya justru menurun kembali. Saat dititik Pmaks. Yang terjadi adalah besarnya RL = Ri, dimana Ri merupakan tahanan dalam catu daya DC.