Menggunakan perangkat elektronik bukanlah suatu hal yang tabu di era modern saat ini. Bahkan, jika kita tidak menggunakannya akan dicap sebagai orang yang gaptek atau aneh. Perangkat elektronik saat ini sudah bermacam macam, dari yang sederhana seperti lampu hingga yang rumit seperti smartphone.
Akan tetapi, apa jadinya jika seseorang yang baru bangkit dari tidur panjang sampai dunia berubah dan kembali ke masa di mana semua benda modern hilang. Tiba-tiba mempunyai ide untuk mengembangkan energi listrik.
Benar dia adalah Senku, Ishigami Senku dari serial Dr. Stone yang mempunyai ide seperti itu. Terdengar gila bukan? Atau mungkin tidak? First of all, kita harus tahu dulu apa itu listrik!
Listrik
Listrik yang Mengalir
Listrik yang mengalir bisa disebut aliran listrik yang melalui medium tertentu yang dapat mengantarkan listrik. Medium yang banyak dipilih berupa logam. Logam dipilih sebab lebih efektif dalam menghantarkan listrik. Seperti kabel di rumah kita yang menggunakan logam, kan? Bukan cairan ataupun gas.
Dalam listrik dinamis, kita mengenal Hukum Ohm yang menjelaskan hubungan antara (V) atau tegangan listrik, (I) atau kuat arus listrik, dan (R) atau hambatan dalam rangkaian listrik.
Lalu apa itu hambatan? Sama seperti namanya, Hambatan atau Resistansi merupakan komponen yang menghambat arus listrik dalam sebuah rangkaian. Misalnya, dalam sebuah rangkaian kita menetapkan bahwa nilai dari tegangan (V) itu konstan dan hambatan (R) bisa diubah semakin besar maka, nilai dari kuat arus (I) akan berkurang secara linear mengikuti besarnya nilai hambatan (R).
Lalu, dari mana datangnya sumber listrik? Tentu saja dari baterai atau sumber listrik DC lainnya. Namun, pada masa Senku mereka mengembangkan pembangkit listrik, kan?
Induksi Elektromagnetik
Induksi elektromagnetik merupakan suatu peristiwa munculnya arus listrik akibat dari perubahan Fluks magnetik. Hal ini yang menjadi dasar dari pengembangan pembangkit listik. Lah, fluks magnetik apaan, tuh?
Fluks magnetik (Φ) secara gampangnya merupakan banyaknya garis medan magnet yang menembus luasan bidang tertentu.
Semakin garis medan yang menembus, maka semakin besar pula fluks magnetiknya, tentu dengan syarat bidang tersebut berada di dalam kawasan medan magnet. (Kalau tidak di dalam, ya tidak ada yang menembus.)
GGL induksi satuannya volt (Ɛ), perubahan fluks magnetik (dΦB), dan selang waktu perubahan fluks magnetik (dt). Tanda negatif di atas menunjukkan arah dalam hukum lenz (tidak akan dibahas dalam artikel ini). Sebenarnya dalam rumus diatas dikalikan oleh konstanta N yang berarti total lilitan dalam kumparan
Simpelnya begini, jika kita punya suatu konduktor entah itu berbentuk kumparan atau berbentuk piringan seperti milik Senku yang sudah disambungkan dengan sebuah kabel untuk mengantarkan arus listrik, lalu kita berikan sebuah magnet dan medan magnetnya menembus bidang konduktor itu.
Lalu, dengan selang waktu tertentu kita ubah besar dari medan magnet yang menembus bidang itu, contohnya dengan memaju mundurkan magnet secara konstan agar terdapat perubahan fluks magnetik dan boom kita bisa menghasilkan listrik.
Apa Yang Dibuat oleh Senku?
Sedari tadi kita membicarakan tentang rumus, tapi kita belum tahu sebenarnya pembangkit listrik macam apa yang dibuat oleh Senku? Mari beri tepuk tangan pada Homopolar Generator.
Prinsipnya sederhana menggunakan konsep induksi elektromagnetik yang sudah disebutkan di atas. Piringan koduktor tembaga (Tertanda D di gambar) menyapu daerah yang dikenai medan magnet oleh magnet batang (tertanda A di gambar). Lalu, untuk mengalirkan arus listrik kita menghubungkan bagian pinggir piringan dengan konduktor dan kabel (tertanda B' di gambar) dan menghubungkan lagi satu konduktor dan kabel ke bagian tengah piringan (tertanda B di gambar).
Kenapa harus di pinggir dan di tengah? Well, karena terdapat perbedaan kecepatan sapuan medan magnet di pinggir dan di tengah piringan, maka akan muncul perbedaan potensial, yang menyebabkan listrik mengalir
Dan, wala! Listrik pun dapat mengalir selama piringan diputar. Semakin cepat piringan berputar, semakin besar pula beda potensial listrik yang diperoleh.
Namun, terdapat beberapa perbedaan dari generator asli yang dibuat oleh Michael Faraday yaitu generator yang dibuat Senku menggunakan dua piringan. Penulis sendiri belum tahu kenapa senku menggunakan dua piringan besar ini. Akan tetapi, asumsi penulis penggunaan dua piringan besar berguna untuk menghasilkan listrik yang lebih besar.
Video di atas menjelaskan secara mendetail mengenai generator yang dibuat oleh Senku. Generator ini mengalirkan listrik DC yang sama seperti listrik pada baterai yang kita pakai saat ini.
Sebenarnya, masih ada bahasan tentang arah medan dan aturan tangan kanan. Namun, jika kita membahasnya artikel ini bisa menjadi sangat panjang maka hal tersebut tidak akan dibahas di sini.
Oke, sekarang Senku sudah bisa membuat generator sendiri, lalu untuk apa listriknya? Lampu? Belum ada. Mesin cuci? tidak mungkin. Telepon? Iya, tapi nanti. (Hehe, spoiler...)
Senku menggunakan listrik untuk Elektrolisis.
Elektrolisis
Hah, elektrolisis? Apaan, tuh?
Elektrolisis merupakan proses penguraian elektrolit oleh arus listrik. Prinsipnya cairan elektrolit dialirkan listrik searah atau DC sehingga menghasilkan reaksi kimia didalamnya.
Dalam elektrolisis terdapat bagian Katoda dan Anoda. Katoda merupakan tempat terjadinya reaksi reduksi, sementara Anoda merupakan tempat terjadinya reaksi oksidasi. Hal ini penting mengingat reaksi penguraian ion-ion elektrolit akan terbagi menjadi Reduksi dan Oksidasi.
Katoda bermuatan (-) negatif, sementara Anoda bermuatan (+). Katoda dan Anoda sendiri merupakan "batang" yang bersentuhan dengan air. Anoda dan Katoda dihubungkan dengan sumber listrik dan mengalirkan listrik ke cairan elektrolit. batang ini haruslah konduktor listik.
Nah, bagaimana reaksinya? Seperti contoh diagram elektrolisis di atas. Mula-mula kita masukkan dulu batang katoda dan anoda kedalam cairan elektrolit. Elektrolit yang kita pakai ialah cairan garam NaCl atau garam dapur.
Ketika NaCl berada didalam air, NaCl akan terurai menjadi ion Na+ dan Cl- . Lalu, dengan bantuan aliran listrik yang dialirkan kepada kedua batang itu. Ion Cl- akan bergabung ke bagian Anoda (+) dan Na+ akan bergabung ke bagian Katoda (-)
Karena ion akan tertarik ke bagian yang memiliki kutub yang berbeda, (-) tertarik ke (+) dan juga sebaliknya. Ion aja tertarik ke lawan jenis masa kamu, enggak?
Selanjutnya, ion Cl- akan berubah menjadi gas Cl2 ditandai dengan munculnya gelembung gas di bagian Anoda.
Lalu, untuk ion Na+ akan berubah menjadi larutan Na yang terlarut dan berikatan dengan air menjadi basa NaOH atau biasa disebut Natrium Hidroksida.
Elektrolisis apa yang dilakukan Senku?
Pada episode ke-12 gerombolan dari kerajaan sains telah menemukan bahan yang akan digunakan sebagai salah satu bahan untuk mengobati Ruri yaitu Asam Sulfat atau H2SO4 dan tentu saja Ruri tidak akan mengonsumsi langsung asam tersebut, ya dia bisa mati lebih cepat.
Target Senku dalam proyek ini ialah untuk menemukan Sulfonamida atau Obat Sulfa yang merupakan Antibiotik non-alami untuk mengobati TBC yang diderita oleh Ruri.
Salah satu bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan obat tersebut ialah NaOH. Mengapa Senku tidak mencarinya di alam?
NaOH sendiri sangat sulit dan hampir tidak bisa ditemukan secara alami di alam karena sifat senyawanya yang sangat korosif dan mudah bereaksi dengan uap air di udara, dengan kata lain dalam bentuk padat senyawa ini mudah sekali menyublim dan menghilang.
Maka dari itu metode termurah dan termudah dalam menciptakan NaOH ialah dengan cara melakukan elektrolisis pada larutan garam, terlebih bahan bahan untuk membuat peranti listrik sudah Senku miliki dan garam juga mudah dicari.
Kalau ada yang mudah, ngapain cari yang susah, kan?