Mengukur Resistansi Internal Baterai¶

Ketika membuat rangkaian dengan sumber listrik dari baterai, terkadang kita berasumsi bahwa baterai adalah sumber tegangan yang ideal. Yang itu berarti bahwa tidak peduli seberapa banyak atau sedikit beban yang terhubung ke baterai, tegangan pada terminal sumber listrik akan selalu sama.

Jika menempatkan baterai ini sebagai sumber tegangan ideal, mengubah nilai RL tidak mempengaruhi tegangan antar terminal baterai.

Namun kenyataannya, ada beberapa faktor yang membatasi kemampuan baterai yang digunakan sebagai sumber tegangan yang ideal, diantaranya; ukuran baterai, sifat kimiawi, usia, dan suhu yang itu semua mempengaruhi jumlah arus yang dapat dihasilkan oleh baterai. Baterai dapat digambar dengan sumber tegangan yang ideal dan resistor yang terhubung secara seri.

Baterai dapat digunakan sebagai sumber tegangan ideal dengan resistor seri (berlabel RI)

Tegangan Rangkaian Terbuka¶

Ketika melakukan pengukuran tegangan baterai diantara terminalnya tanpa beban yang terhubung, maka teknik pengukuran ini disebut dengan open-circuit voltage (V_OC) atau tegangan rangkaian terbuka.

Mengukur tegangan sel alkaline AA tanpa beban terpasang

Perhatikan gambar diatas. Karena tidak ada arus yang mengalir melintasi resistor internal, maka penurunan tegangannya adalah 0 Volt. Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa V_OC adalah tegangan ideal yang berasal dari baterai.

Penurunan Tegangan¶

Jika baterai dihubungkan dengan beban, maka tegangan pada terminal baterai akan turun.

Penurunan tegangan ini disebabkan oleh internal resistance (resistansi internal) dari baterai itu sendiri. Resistansi internal baterai dapat dihitung dengan pembacaan tegangan rangkaian terbuka (V_OC) dan tegangan yang melintasi terminal baterai pada saat beban tepasang.

Menghitung Resistansi Internal Baterai¶

Pengukuran tegangan yang berada pada ujung beban didefiniskan dengan voltage-load (V_L) dan nilai resistornya didefiniskan dengan resistor-load (R_L). Kemudian gunakan Hukum Ohm untuk mengetahui arus yang mengalir pada rangkaian (I).

Menghitung Arus Rangkaian

\[ \begin{align*} &\mathbf{V}={I}\times{R}\\ &\mathbf{V_L}={I}\times{R_L}\\ &{1,493V}={I}\times{4Ω}\\ &\mathbf{I}=1,943V/4Ω\\ &\mathbf{I}=0,373A \end{align*} \]

Lalu berapa besarnya penurunan tegangan yang melewati resistor internal? Untuk mengetahui berapa besarnya penurunan tegangan, maka gunaka Hukum Tegangan Kirchhoff. Secara sederhana dapat dijelaskan bahwa penurunan tegangan pada kedua resistor (resistor beban dan resistor internal) harus sama dengan besarnya tegangan ideal pada baterai. Untuk memudahkan pemahaman, penurunan tegangan didefinisikan dengan simbol V_I.

Menghitung Penurunan Tegangan

\[ \begin{align*} &\mathbf{V_{OC}}={V_I}+{V_L}\\ &{1,595V}={V_I}+{1,493V}\\ &\mathbf{V_I}={1,595V}-{1,493V}\\ &\mathbf{V_I}=0,102V \end{align*} \]

Penurunan tegangan pada resistor internal dan arus yang melewatinya sudah diketahui, selanjutnya menggunakan Hukum Ohm lagi untuk menemukan resistansi internal baterai. Untuk memudahkan pemahaman, resistansi internal baterai didefinisikan dengan simbol R_I.

Menghitung Resistansi Internal Baterai

\[ \begin{align*} &\mathbf{V_I}={I}\times{R_I}\\ &{0,102V}={0,373A}\times{R_I}\\ &\mathbf{R_I}={0,102V}/{0,373A}\\ &\mathbf{R_I}=0,273Ω \end{align*} \]

Dari rumus diatas, dapat diketahui bahwa resistansi internal (saat ini) dari sebuah sel baterai AA adalah 0,273Ω.

CATATAN

Resistansi internal dapat bervariasi karena beberapa hal yang mempengaruhinya seperti usia dan suhu baterai. Dalam 10 menit, nilai resistansi mungkin berbeda! Baterai alkaline AA pada umumnya memiliki resistansi internal antara 0,1Ω dan 0,9Ω.

Daftar Pustaka¶

Pembaharuan Terakhir: 15 November 2020 07:35:46