Masih di rubrik Tokantakon edisi #2. Kali ini datang pertanyaan dari kawan sejawat saya yang kira-kira begini.
Listrik DC itu apa? Perbedaan antara AC dengan DC? dan kenapa bisa muncul DC?
Abha
Pertanyaan yang bagus yang sayang kalo dijawab. “ACDC kan nama band rock!”
Apa itu listrik DC?
Kita semua pasti tau kalau listrik yang didistribusikan ke rumah-rumah atau konsumen lain merupakan listrik arus bolak-balik (alternating current). Tapi seiring dengan perkembangan peralatan elektronik, berkembanglah kebutuhan akan penggunaan listrik searah (direct current) atau kita sebut listrik DC.
Perkembangan teknologi kelistrikan dimulai dengan dimanfaatkannya listrik DC mulai dari skala laboratorium hingga ke sistem distribusi pada abad ke-19. Bahkan pada waktu itu, mobil listrik sudah lebih dulu berkembang dibandingkan dengan mobil mesin pembakaran internal yang waktu itu masih banyak kekurangan.
Listrik DC mulai dikembangkan secara masif saat Michael Faraday menemukan prinsip kerja generator elektromagnetik dan mengembangkan generator elektromagnetik pertama yang disebut Faraday Disk yang menghasilkan listrik DC.
Beberapa model generator DC atau dinamo terus dikembangkan hingga pada tahun 1879 yang oleh Edison digunakan secara komersi dari proses pembangkitan hingga distribusi pada tahun 1882.
Itu sedikit sejarahnya. Jadi listrik DC itu apa sih?
Listrik DC merupakan arus listrik yang selalu mengalir pada arah yang sama. Ehm. Maksudnya begini. Dengan kita asumsikan kalau arus mengalir dari kutub positif ke negatif sehingga
Maka arus yang mengalir melalui resistor R digambarkan sebagai berikut.
Bisa kita lihat ya kalau arah arusnya selalu konstan relalif terhadap waktu dengan polaritas yang sama.
Sekarang coba lihat diagram arus dibawah ini. Apakan ini DC?
Yup diagram di atas merupakan representatif lain dari arus DC dimana magnitude arusnya berada pada polaritas yang sama meskipun terjadi perubahan nilai.
Jadi bisa kita simpulkan kalau kenapa disebut listrik searah karena arus yang mengalir pada sistem memiliki polaritas yang sama karena mengalir pada satu arah yang sama.
Sekarang kita coba bandingkan dengan listrik AC. Kita buat rangkaian seperti ini.
Pada rangkaian di atas dapat kita gambarkan diagram arus yang mengalir melalui resistor R seperti gambar di bawah.
Diagram arus tersebut menunjukan elektron yang mengalir melalui resistor R bersifat seolah-olah selalu mondar mandir setiap 0.02 detik. Mondar mandirnya elektron ditunjukan oleh polaritas arus yang berubah setiap 180 derajat dalam satu siklus.
Seperti ini kira-kita penggambarannya.
Bagaimana listrik DC bisa dibangkitkan?
Arus DC dapat dibangkitkan dengan beberapa metode, pertama dengan mengkonversi arus AC menggunakan rangkaian rectifier yang biasa digunakan pada adaptor DC.
Pada umumnya listrik DC dihasilkan oleh proses kimiawi yang terdapat di batre atau solar panel dengan menghasilka polaritas tegangan pata probe anoda dan katoda. Arus DC juga bisa dihasilkan dengan menggunakan dinamo seperti dinamo pada mainan tamiya.
Pada solar penel, prinsip kerjanya mirip seperti ini.
Solar panel akan menghasilkan listrik DC saat sinar matahari yang mengandung partikel photon menerpa permukaan solar penel panel dengan material N-type semikonduktor, yaitu material silikon yang sudah diberi doping, detailnya silahkan tanya ke AI ya. Sehingga ada elektron yang terdorong akibat tumbukan dengan photon yang membuat elektron tersebut melompati layer junction sehingga terjadilah aliran arus listrik.
Selanjutnya metode untuk membangkitkan tegangan DC adalah dengan menggunakan generator DC. Secara umum mirip dengan generator AC, bedanya pada generator DC terdapat komutator yang mengkonversi medan listrik bolak balik menjadi searah polaritasnya.
Terus gunananya arus DC apa? kan udah ada listrik AC yang disupply PLN
Yang paling utama adalah listrik DC gampang buat disimpan dalam bentuk kimiawi yang kita kenal dengan baterai. Terutama digunakan pada gadget baik smartphone, laptop, smartwatch, remote dan lain lain.
Selain itu listrik DC merupakan satu-satunya bentuk sinyal listrik yang dapat diolah dalam Integrated Circuit (IC) dan rangkaian logic yang ada di PCB peralatan elektronika.
Listrik DC juga digunakan damalm kompenen elektronika switching seperti relay serta dalam pemanfaatan komponen transistor dan dioda. Intinya listrik DC secara luas digunakan dalam teknologi elektronika sehingga hampir setiap perlengkapan elektronik modern selalu menggunakan adaptor listrik yang mengkonversi listirk PLN 220 V 50 Hz menjadi listrik DC sesuai kebutuhan peralatan.
Berbeda dengan pengolahan listrik AC yang sebatas pada rangkaian filter dan amplifier.
Jadi kesimpulannya, ACDC itu bukan cuma nama band rock ya.
Barangkali ada yang punya pertanyaan yang kita bisa bahas bersama bisa ditulis di kolom komentar.
Terima kasih dan mohon koreksinya kalau ada yang kurang tepat.
Referensi
Adrian Waygood. An Introduction To Electical Science. Routledge. 2013.