Sel dan Baterai: Kenapa Aki 12 V Terdiri dari 6 Sel dan Cara Tegangannya Dijumlahkan

Oleh Suhinar El · Seri Motor Academy: Listrik Dasar, Lesson 01: Pengantar Listrik (artikel 4 dari 7)

Aki mobil 12 volt sebenarnya bukan satu benda, melainkan enam sel yang dirangkai berderet di dalam satu kotak. Tiap sel menghasilkan sekitar 2,1 volt saat penuh, dan karena dirangkai seri, tegangannya dijumlahkan: 6 × 2,1 = 12,6 volt. Angka 12,6 inilah yang muncul di multimeter saat aki sehat dan baru selesai diisi, bukan angka bulat 12,0 yang sering dikira orang sebagai tanda aki normal.

Satu kotak aki, enam sel di dalamnya. Yang dijumlahkan adalah tegangan tiap sel, bukan arusnya.

Beda Sel dan Baterai

Dua kata ini dipakai bergantian. Padahal artinya berbeda, dan perbedaannya berguna.

Sel adalah satu susunan bahan yang menghasilkan beda potensial lewat reaksi kimia. Di dalamnya ada dua bahan berbeda yang dicelup ke dalam zat penghantar, dan reaksi di antara ketiganya mendorong elektron menumpuk di satu sisi dan berkurang di sisi lain. Tumpukan yang tidak seimbang itulah yang kita ukur sebagai tegangan.

Baterai adalah dua sel atau lebih yang dihubungkan menjadi satu.

Jadi baterai senter ukuran AA yang biasa dibeli di warung sebenarnya bukan baterai, melainkan satu sel bertegangan 1,5 volt yang di dalamnya memang cuma berisi satu susunan kimia tunggal, tanpa sel lain yang menemaninya. Kotak 9 volt yang dipakai di multimeter murah adalah baterai sungguhan, karena di dalamnya ada enam sel kecil 1,5 volt yang disusun berderet.

Perbedaan ini bukan sekadar soal istilah. Begitu seseorang paham bahwa tegangan yang besar dibangun dari sel-sel kecil yang dijumlahkan, perilaku aki, baterai alat ukur, dan baterai mesin las jadi jauh lebih mudah dibaca.

Bagaimana Tegangan Dijumlahkan

Susunannya sederhana. Kalau beberapa sel dihubungkan secara seri, yaitu kutub positif sel pertama disambung ke kutub negatif sel kedua, lalu kutub positif sel kedua disambung ke kutub negatif sel ketiga, dan begitu seterusnya sampai sel terakhir, maka tegangan seluruh sel itu dijumlahkan menjadi tegangan total.

Jumlah sel	Tegangan sel timbal-asam (2,1 V)	Tegangan sel kering (1,5 V)
1	2,1 V	1,5 V
2	4,2 V	3,0 V
3	6,3 V	4,5 V
4	8,4 V	6,0 V
6	12,6 V	9,0 V
12	25,2 V	18,0 V

Dari tabel itu kelihatan dari mana angka-angka yang akrab di bengkel berasal. Aki 12 volt adalah enam sel timbal-asam. Aki truk 24 volt adalah dua aki 12 volt yang dirangkai seri, jadi totalnya dua belas sel. Dan baterai kotak 9 volt adalah enam sel kering kecil.

Satu hal yang perlu dijaga agar tidak keliru: yang bertambah pada rangkaian seri hanyalah tegangan. Kemampuan arusnya tidak bertambah. Enam sel yang dirangkai seri memberi tegangan enam kali lipat, tetapi arus maksimum yang bisa dikeluarkan tetap sebesar kemampuan satu sel, karena arus yang sama harus melewati keenamnya berurutan.

Aki Mobil sebagai Contoh Paling Dekat

Aki adalah contoh baterai yang paling sering dipegang orang bengkel. Jadi angkanya pantas dibahas.

Satu sel aki timbal-asam menghasilkan sekitar 2,1 volt dalam keadaan penuh dan tidak terbebani. Enam sel berarti 12,6 volt. Begitu aki mulai terpakai, tegangan tiap sel turun, dan turunnya tegangan inilah yang dipakai sebagai patokan kasar sisa muatan.

Tegangan aki tanpa beban	Tegangan per sel	Perkiraan keadaan
12,6 V dan lebih	2,10 V	Penuh
12,4 V	2,07 V	Sekitar tiga perempat
12,2 V	2,03 V	Sekitar setengah
12,0 V	2,00 V	Sekitar seperempat
11,8 V dan kurang	1,97 V	Habis, perlu segera diisi

Perhatikan betapa sempitnya rentangnya. Selisih antara aki penuh dan aki habis cuma sekitar 0,8 volt untuk seluruh aki, atau sekitar 0,13 volt per sel. Itu sebabnya mengukur aki harus memakai alat ukur yang bisa menampilkan dua angka di belakang koma, dan harus dilakukan setelah aki didiamkan beberapa jam, bukan tepat setelah mesin dimatikan atau tepat setelah pengisian selesai.

Pengukuran tepat setelah pengisian selalu menunjukkan angka yang lebih tinggi dari keadaan sebenarnya, dan banyak aki yang sudah lemah terlihat sehat karena diukur pada saat yang salah.

Angka tegangan saat mesin hidup berbeda lagi, biasanya 13,5 sampai 14,5 volt, karena yang terbaca bukan lagi tegangan aki melainkan tegangan alternator yang sedang mengisi.

Yang di kiri satu sel, yang di kanan baterai. Keduanya sering disebut baterai, padahal cuma satu yang benar.

Baterai Bukan Gudang Elektron

Ada salah paham yang umum dan pantas diluruskan di sini: baterai sering dibayangkan sebagai wadah berisi elektron yang disimpan, lalu dikeluarkan sedikit demi sedikit sampai habis.

Bukan begitu.

Yang disimpan baterai adalah energi kimia, bukan elektron. Elektronnya sendiri sudah ada di dalam kawat dan di dalam bahan baterai sejak awal. Yang dilakukan reaksi kimia adalah mendorong elektron itu bergerak, persis seperti pompa yang mendorong air yang sudah ada di dalam pipa.

Kalau baterai benar-benar gudang elektron, maka setelah dipakai lama beratnya akan berkurang dan ujung positifnya akan kehabisan bahan. Yang terjadi sebenarnya adalah bahan kimia di dalamnya berubah bentuk, dan pada aki perubahan itu bisa dibalik dengan mengalirkan arus dari luar, yang kita sebut pengisian.

Gambaran yang tepat soal ini membantu memahami hal lain. Baterai yang habis tidak kehilangan elektron, melainkan kehilangan kemampuan mendorong. Dan aki yang sulfated karena lama dibiarkan kosong bukan kehabisan isi, melainkan bahan pelatnya berubah menjadi bentuk yang tidak lagi mau ikut bereaksi.

Sudut Pandang Workshop

Di bengkel motor listrik, aki bukan barang utama. Tetapi hampir selalu ada, dipakai untuk menghidupkan alat uji lapangan, untuk sumber kontrol sementara ketika listrik jala-jala belum tersedia di lokasi, dan kadang untuk pengujian arus searah pada belitan motor yang baru selesai digulung ulang.

Kebiasaan yang saya tanamkan ke teknisi cuma satu: ukur per sel kalau akinya masih jenis basah yang tutupnya bisa dibuka.

Alasannya begini. Aki yang terbaca 12,2 volt bisa berarti dua hal yang sangat berbeda, dan angka totalnya sama sekali tidak memberi tahu yang mana dari keduanya yang sedang terjadi di dalam kotak itu. Bisa berarti keenam selnya sama-sama turun sedikit, dan ini wajar untuk aki yang lama tidak dipakai. Bisa juga berarti lima selnya masih 2,1 volt dan satu selnya tinggal 1,7 volt. Dua keadaan ini menghasilkan angka total yang hampir sama, tetapi yang pertama cukup diisi ulang sedangkan yang kedua sudah tidak bisa diselamatkan.

Saya pernah menyaksikan sebuah aki pengujian diisi berulang kali selama hampir dua minggu, selalu terlihat naik setelah diisi lalu drop lagi dalam sehari, sampai akhirnya seseorang membuka tutup selnya dan mengukur satu per satu. Satu sel mati total. Aki itu seharusnya dibuang sejak awal, dan dua minggu kerja beserta pemakaian alat pengisi jadi terbuang percuma.

Satu kebiasaan kedua yang layak ditambahkan: catat tegangan aki sebelum dan sesudah dipakai di lapangan. Aki alat uji yang tegangannya turun jauh lebih cepat dari biasanya hampir selalu memberi tanda jauh sebelum ia benar-benar mati di tengah pengukuran, dan tanda itu cuma terbaca kalau ada catatan pembandingnya.

Cek Pemahaman

1. Dua sel atau lebih yang dihubungkan disebut apa?
   Jawaban: baterai.
2. Berapa tegangan satu sel aki timbal-asam dalam keadaan penuh?
   Jawaban: sekitar 2,1 volt.
3. Berapa jumlah sel di dalam aki 12 volt?
   Jawaban: enam sel.
4. Apa yang bertambah ketika sel dirangkai seri, dan apa yang tidak?
   Jawaban: tegangannya bertambah, kemampuan arusnya tidak.
5. Apa yang sebenarnya disimpan baterai?
   Jawaban: energi kimia, bukan elektron.

Baca Juga

• Pengertian Listrik: Atom, Elektron, dan Proton
• Arti Tegangan, Arus, dan Hambatan dengan Analogi Air
• Arah Arus Listrik: Elektron vs Arus Konvensional
• Apa Itu Ampere, Watt, dan Volt?
• Cara Menggunakan Multimeter untuk Pemula

Ringkasan

• Sel adalah satu susunan bahan yang menghasilkan beda potensial lewat reaksi kimia.
• Baterai adalah dua sel atau lebih yang dihubungkan menjadi satu.
• Baterai AA sebenarnya satu sel, sedangkan kotak 9 volt adalah baterai berisi enam sel.
• Sel yang dirangkai seri menjumlahkan tegangannya.
• Rangkaian seri menambah tegangan, bukan kemampuan arus.
• Satu sel aki timbal-asam menghasilkan sekitar 2,1 volt saat penuh.
• Aki 12 volt berisi enam sel, sehingga tegangan penuhnya 12,6 volt.
• Selisih aki penuh dan aki habis hanya sekitar 0,8 volt, jadi pengukurannya harus teliti.
• Baterai menyimpan energi kimia, bukan elektron.
• Pada aki basah, mengukur per sel membedakan aki yang tinggal diisi dari aki yang sudah mati.

Pertanyaan yang Sering Muncul

Apa beda sel dan baterai?

Sel adalah satu susunan bahan yang menghasilkan beda potensial lewat reaksi kimia, sedangkan baterai adalah dua sel atau lebih yang dihubungkan menjadi satu kesatuan. Karena itu baterai senter ukuran AA sebenarnya adalah satu sel, sementara kotak 9 volt yang dipakai di multimeter adalah baterai sungguhan karena berisi enam sel kecil yang dirangkai berderet.

Kenapa aki mobil bertegangan 12 volt?

Karena di dalam kotak aki ada enam sel timbal-asam yang dirangkai seri, dan setiap sel menghasilkan sekitar 2,1 volt saat penuh sehingga totalnya 12,6 volt. Angka 12 volt yang biasa disebut orang adalah pembulatan nama saja, sedangkan tegangan sesungguhnya aki yang sehat dan sudah didiamkan beberapa jam berada di kisaran 12,6 volt.

Berapa tegangan satu sel aki?

Satu sel aki timbal-asam menghasilkan sekitar 2,1 volt dalam keadaan penuh tanpa beban, dan turun ke sekitar 1,97 volt ketika aki sudah habis dan perlu segera diisi. Rentangnya sangat sempit, hanya sekitar 0,13 volt per sel dari penuh ke habis, sehingga pengukurannya membutuhkan alat ukur dengan dua angka di belakang koma.

Apa itu rangkaian seri pada baterai?

Rangkaian seri adalah susunan ketika kutub positif satu sel disambungkan ke kutub negatif sel berikutnya sehingga semua sel membentuk satu jalur berurutan. Pada susunan ini tegangan setiap sel dijumlahkan, tetapi kemampuan arusnya tidak bertambah karena arus yang sama harus melewati seluruh sel secara berurutan.

Apakah baterai menyimpan elektron?

Tidak, yang disimpan baterai adalah energi kimia, sedangkan elektronnya sudah ada di dalam bahan dan kawat sejak awal. Reaksi kimia di dalam baterai berperan mendorong elektron itu bergerak, mirip pompa yang mendorong air yang sudah berada di dalam pipa, sehingga baterai yang habis bukan kehabisan elektron melainkan kehilangan kemampuan mendorong.

Sumber

• TPC Training, Basic Electricity and Electronics, Course 201, Lesson 1, bagian Electrical Terms (modul internal Motor Academy).
• Spesifikasi tegangan sel timbal-asam dari lembar data produsen aki, yang mencantumkan 2,1 V per sel dan 12,6 V untuk aki enam sel dalam keadaan penuh.
• Praktik pengukuran tegangan istirahat aki setelah didiamkan beberapa jam, sesuai panduan umum perawatan aki timbal-asam.