6 Cara Menghasilkan Listrik: Reaksi Kimia, Magnet, Panas, Cahaya, Gesekan, dan Tekanan

Oleh Suhinar El · Seri Motor Academy: Listrik Dasar, Lesson 03: Listrik Arus (artikel pilar)

Listrik bisa dihasilkan dengan enam cara: gesekan, reaksi kimia, tekanan, panas, cahaya, dan magnet. Dari enam itu, hanya dua yang dipakai menghasilkan daya dalam jumlah besar, yaitu reaksi kimia dan magnet. Empat sisanya lebih sering dipakai menghasilkan sinyal, bukan daya. Memahami pembagian itu membuat Anda tidak keliru menilai apa yang bisa dan tidak bisa diharapkan dari sebuah sumber.

Gesekan, kimia, tekanan, panas, cahaya, dan magnet. Semuanya bermuara pada satu hal yang sama.

Yang Sebenarnya Terjadi pada Keenamnya

Sebelum masuk satu per satu, ada satu kalimat yang berlaku untuk keenamnya tanpa kecuali.

Tidak ada satu pun dari keenam cara ini yang menciptakan listrik. Semuanya cuma memindahkan elektron dari satu tempat ke tempat lain lalu menjaga agar elektron itu tidak langsung kembali, dan penumpukan elektron di satu sisi dengan kekurangannya di sisi lain itulah yang kemudian kita sebut tegangan.

Yang membedakan keenamnya hanya satu: apa yang dipakai untuk memindahkan elektronnya. Gesekan memakai tenaga mekanis kasar, reaksi kimia memakai pelarutan bahan, tekanan memakai pergeseran susunan atom, panas memakai perbedaan sifat dua logam, cahaya memakai energi yang dibawa cahaya, dan magnet memakai gerakan relatif antara penghantar dan medan magnet.

Dasar soal elektron dan susunan atom ini sudah dibahas di artikel pengertian listrik, jadi di sini saya langsung ke keenam caranya.

1. Gesekan

Ini cara tertua yang dikenal manusia. Juga yang paling sedikit gunanya.

Dua bahan bukan penghantar yang digosokkan akan memindahkan elektron dari satu bahan ke bahan yang lain. Yang kehilangan elektron bermuatan positif, yang menerima bermuatan negatif. Hasilnya tegangan yang bisa sangat tinggi, bahkan sampai ribuan volt, tetapi dengan jumlah muatan yang begitu sedikit sehingga arus yang bisa dialirkannya praktis tidak ada.

Jadi gesekan tidak pernah dipakai sebagai sumber daya. Yang justru penting dari cara ini adalah sisi bahayanya, sebab muatan yang menumpuk sampai ribuan volt itu bisa melepas sekaligus sebagai satu percikan, dan satu percikan sudah cukup untuk menyalakan uap bahan bakar di sekitarnya. Sisi itu dibahas lengkap di artikel listrik statis dan bahan mudah terbakar.

2. Reaksi Kimia

Ini salah satu dari dua cara yang benar-benar dipakai menghasilkan daya.

Dua pelat logam berbeda jenis dimasukkan ke dalam cairan yang bisa melarutkan salah satunya, lalu reaksi kimia di permukaan pelat itu memindahkan elektron sehingga satu pelat kelebihan elektron sementara pelat lainnya kekurangan. Susunan itu disebut sel. Beberapa sel yang dirangkai bersama disebut baterai.

Tiga hal yang membuatnya berguna. Tegangannya cukup besar, 1,5 volt sampai 2,1 volt per sel tergantung bahannya. Arusnya bisa besar, bahkan ratusan ampere pada aki kendaraan. Dan ia bisa disusun seri atau paralel sesuai kebutuhan. Itu sudah lebih dari cukup.

Tiga artikel berikut membahas sisi-sisinya: sel primer dan sekunder, aki timbal-asam dan bahaya pengisiannya, dan cara menyusun baterai seri dan paralel.

3. Tekanan

Kristal tertentu menghasilkan tegangan ketika ditekan, dan sifat itu bekerja dua arah.

Bahannya antara lain kuarsa dan keramik buatan seperti barium titanat. Tekanan menggeser susunan atomnya, muatan di dalamnya tidak lagi seimbang, dan muncul tegangan di dua sisinya.

Tegangannya bisa sangat tinggi, puluhan ribu volt pada pemantik gas, tetapi arusnya kecil sekali dan hanya muncul selama tekanannya berubah, bukan selama tekanannya ada. Arah sebaliknya juga berlaku. Kristal yang diberi tegangan bolak-balik akan bergetar, dan itulah dasar buzzer serta pembersih ultrasonik. Pembahasan penuh ada di artikel kristal piezoelektrik.

4. Panas

Sambungan dua kawat dari logam berbeda jenis menghasilkan tegangan ketika dipanaskan, dan sambungan itu disebut termokopel.

Syaratnya cuma dua. Logamnya harus berbeda jenis dan harus ada perbedaan suhu. Tegangannya kecil, orde milivolt saja, tetapi naik turunnya teratur mengikuti suhu sehingga nilainya bisa dipercaya sebagai alat ukur.

Kalau butuh tegangan lebih besar, banyak termokopel dirangkai seri menjadi termopile. Rinciannya di artikel termokopel dan termopile.

5. Cahaya

Cahaya bisa melakukan tiga hal yang berbeda satu sama lain, dan ketiganya tergabung dalam satu kelompok yang disebut perangkat fotolistrik.

Sel fotovoltaik menghasilkan tegangan sendiri, dan inilah sel surya. Sel fotokonduktif tidak menghasilkan tegangan sama sekali, tetapi hambatannya turun saat terkena cahaya, dan contoh yang paling umum adalah LDR kadmium sulfida. Optoisolator memakai cahaya untuk memindahkan sinyal antara dua sisi rangkaian yang tidak terhubung secara listrik.

Yang terakhir itu paling relevan untuk bengkel, karena ada di dalam hampir setiap papan kendali inverter. Lengkapnya di artikel sel surya, sel foto, dan optoisolator.

6. Magnet

Ini cara kedua yang dipakai menghasilkan daya, dan dari segi jumlah inilah yang paling penting dari semuanya.

Penghantar yang bergerak memotong medan magnet akan menghasilkan tegangan pada ujung-ujungnya. Yang penting di sini adalah gerakan relatifnya, jadi apakah penghantarnya yang bergerak atau magnetnya yang bergerak sama sekali tidak jadi soal selama ada perpotongan di antara keduanya. Itu intinya.

Hampir seluruh listrik yang dipakai dunia berasal dari cara ini. Generator di pembangkit, alternator di kendaraan, dan prinsip yang persis sama bekerja kebalikannya di dalam motor listrik, yang menerima listrik lalu mengeluarkan gerakan. Dasarnya ada di artikel elektromagnetisme dasar motor dan generator.

Tegangan tinggi belum berarti kuat. Yang menentukan dipakai untuk apa adalah arusnya.

Tabel Perbandingan Keenam Cara

Cara	Yang diubah	Tegangan khas	Arus	Dipakai untuk
Gesekan	Tenaga mekanis	Ribuan volt	Nyaris tidak ada	Tidak dipakai, justru dicegah
Reaksi kimia	Pelarutan bahan	1,5 sampai 2,1 volt per sel	Bisa sangat besar	Catu daya
Tekanan	Pergeseran susunan atom	Sampai puluhan ribu volt sesaat	Sangat kecil	Sensor, pemantik, penggerak getaran
Panas	Perbedaan sifat dua logam	Puluhan milivolt	Sangat kecil	Pengukuran suhu
Cahaya	Energi cahaya	Di bawah 1 volt per sel	Kecil sampai sedang	Catu daya kecil, sensor, isolasi sinyal
Magnet	Gerakan relatif terhadap medan	Bisa diatur sesuai rancangan	Bisa sangat besar	Catu daya skala besar

Satu pola yang pantas dihafal dari tabel itu: tegangan tinggi dan arus besar adalah dua hal yang sepenuhnya berbeda. Gesekan dan tekanan menghasilkan tegangan paling tinggi di antara semuanya, tetapi keduanya tidak bisa menyalakan apa pun.

Sudut Pandang Workshop

Di bengkel, pembagian sinyal dan daya ini bukan teori. Ia menentukan cara mendiagnosis.

Kalau yang bermasalah di jalur daya, gejalanya kasar dan kelihatan. Ada panas, bau, bekas gosong, bunyi. Pengukuran tegangan dan arus biasanya langsung menunjukkan ke mana harus melihat.

Kalau yang bermasalah di jalur sinyal, gejalanya justru sebaliknya. Tidak ada panas, tidak ada bau, tidak ada yang gosong, dan semua yang besar-besar terbaca normal, sehingga inverter diam dan motor tidak berputar padahal tegangan masuknya wajar dan belitannya sehat. Yang rusak satu komponen kecil. Tugasnya cuma meneruskan perintah.

Urutan yang saya pakai: periksa jalur daya lebih dulu karena gejalanya paling jelas dan paling berbahaya, lalu baru masuk ke jalur sinyal kalau semua yang di jalur daya terbaca wajar. Masuk ke jalur sinyal terlalu cepat berarti membongkar papan kendali untuk masalah yang sebenarnya ada di terminal.

Satu lagi soal keselamatan yang terkait langsung dengan daftar enam ini. Dua sumber yang berbahaya di bengkel bukan yang tegangannya paling tinggi, melainkan yang arusnya paling besar, yaitu aki dan jaringan listrik. Aki 12 volt yang terminalnya terhubung singkat oleh kunci bisa melelehkan kunci itu dan memercikkan bunga api di atas sel yang sedang mengeluarkan gas hidrogen. Pemantik piezoelektrik dengan tegangan puluhan ribu volt justru tidak melukai siapa pun. Arusnya yang menentukan, bukan tegangannya.

Cek Pemahaman

1. Sebutkan enam cara menghasilkan listrik.
   Jawaban: gesekan, reaksi kimia, tekanan, panas, cahaya, dan magnet.
2. Dua cara mana yang dipakai menghasilkan daya dalam jumlah besar?
   Jawaban: reaksi kimia dan magnet.
3. Apa yang sebenarnya dilakukan keenam cara itu?
   Jawaban: memindahkan elektron dan menjaganya agar tidak langsung kembali, bukan menciptakan listrik.
4. Kenapa gesekan tidak dipakai sebagai sumber daya?
   Jawaban: karena muatan yang terkumpul sangat sedikit sehingga arusnya nyaris tidak ada.
5. Apa yang menentukan tegangan pada cara magnet?
   Jawaban: gerakan relatif antara penghantar dan medan magnet.

Lanjutan Seri Ini

• Cara Kerja Aki Timbal-Asam dan Bahaya Saat Mengisinya
• Baterai Seri vs Paralel: Pengaruhnya pada Tegangan dan Kapasitas
• Sel Primer vs Sekunder: Sekali Pakai dan Isi Ulang
• Sel Surya, Sel Foto, dan Optoisolator
• Termokopel dan Termopile: Cara Kerja Sensor Suhu
• Kristal Piezoelektrik dan Kuarsa: Cara Kerjanya Dua Arah

Ringkasan

• Ada enam cara menghasilkan listrik: gesekan, reaksi kimia, tekanan, panas, cahaya, dan magnet.
• Tidak ada satu pun yang menciptakan listrik, semuanya memindahkan elektron.
• Hanya reaksi kimia dan magnet yang dipakai menghasilkan daya besar.
• Gesekan menghasilkan tegangan ribuan volt tetapi arusnya nyaris tidak ada.
• Sel kimia menghasilkan 1,5 sampai 2,1 volt per sel dengan arus yang bisa sangat besar.
• Kristal piezoelektrik bekerja dua arah, dari tekanan ke tegangan dan sebaliknya.
• Termokopel butuh dua logam berbeda jenis dan adanya perbedaan suhu.
• Cahaya bisa menghasilkan tegangan, mengubah hambatan, atau memindahkan sinyal.
• Cara magnet butuh gerakan relatif antara penghantar dan medan magnet.
• Yang menentukan bahaya sebuah sumber adalah arusnya, bukan tegangannya.

Pertanyaan yang Sering Muncul

Apa saja enam cara menghasilkan listrik?

Enam cara menghasilkan listrik adalah gesekan, reaksi kimia, tekanan, panas, cahaya, dan magnet. Dari keenam cara itu hanya reaksi kimia dan magnet yang dipakai menghasilkan daya dalam jumlah besar, sedangkan empat cara lainnya lebih banyak dipakai menghasilkan sinyal untuk pengukuran dan kendali karena arus yang tersedia terlalu kecil untuk menggerakkan beban.

Cara mana yang paling banyak dipakai?

Cara magnet, yaitu penghantar yang bergerak memotong medan magnet, karena hampir seluruh listrik yang dipakai dunia dihasilkan dengan cara ini melalui generator di pembangkit dan alternator di kendaraan. Prinsip yang sama bekerja kebalikannya di dalam motor listrik, yang menerima listrik lalu menghasilkan gerakan, sehingga satu dasar yang sama menjelaskan kedua mesin itu.

Kenapa listrik statis bertegangan tinggi tapi tidak berbahaya untuk peralatan?

Karena tegangan dan arus adalah dua hal yang berbeda, dan muatan yang terkumpul dari gesekan jumlahnya sangat sedikit sehingga arus yang bisa dialirkannya nyaris tidak ada. Meski begitu listrik statis tetap berbahaya dalam konteks lain, sebab percikan yang timbul saat muatan itu melepas cukup untuk menyalakan uap bahan bakar dan merusak komponen elektronik yang peka.

Apa beda sumber sinyal dan sumber daya?

Sumber daya menyediakan arus yang cukup untuk menggerakkan beban seperti lampu, relay, atau motor, dan dalam daftar enam cara itu yang termasuk sumber daya adalah sel kimia serta generator magnet. Sumber sinyal hanya menyediakan tegangan yang nilainya berubah mengikuti suatu besaran fisik, misalnya termokopel yang mengikuti suhu, sehingga gunanya adalah memberi informasi, bukan tenaga.

Apakah keenam cara itu menciptakan listrik?

Tidak, karena keenamnya hanya memindahkan elektron dari satu tempat ke tempat lain lalu menjaga agar elektron itu tidak langsung kembali ke tempat asalnya. Penumpukan elektron di satu sisi dan kekurangannya di sisi lain itulah yang kita sebut tegangan, dan yang membedakan keenam cara itu semata-mata alat yang dipakai untuk memindahkannya.

Sumber

• TPC Training, Basic Electricity and Electronics, Course 201, Lesson 3: Current Electricity, bagian Sources of Electricity (modul internal Motor Academy).
• Kunci kuis modul: enam cara menghasilkan listrik adalah gesekan, kimia, tekanan, panas, cahaya, dan magnet.
• Praktik diagnosis jalur daya dan jalur sinyal pada servis motor listrik dan inverter di bengkel.