ENERGI DAN DAYA LISTRIK

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

A. ENERGI LISTRIK

Pada rangkaian tertutup seperti gambar di samping, arus listrik I mengalir melalui hambatan R. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Arus listrik tersebut tidak lain adalah gerakn muatan listrik yang melalui rangkaian tersebut. Besarnya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian adalah Q = I . t

Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup. Energi listrik yang diberikan oleh suatu sumber dc bertegangan V (Volt) yang mencatu arus I (ampere) selama selang waktu t (sekon) dinyatakan oleh,

W = V x I x t

Karena V = I R

Maka

 

maka energi listrik W dapat juga dinyatakan oleh :

W = I² R t

Atau

Dengan W adalah energi listrik dalam Joule (J).

Energi listrik W dapat dirubah menjadi energi kalor Q dari sebuah pemanas air listrik. Jika efisiensi alat dianggap 100%, maka berlaku hubungan.

 

B. DAYA LISTRIK

Daya listrik. Daya listrik baterai V yang mencatu arus I melalui resistor (hambatan) R dinyatakan oleh :

 

atau

 

Arus listrik I yang mengalir melalui resistor R akan menyebabkan daya yang dikirim baterai hilang dalam bentuk panas ini disebut daya disipasi, dan dirumuskan oleh

 

 

 atau

 

Jika elemen listrik dengan V₁ volt, P₁ diberi tegangan V₂ volt,maka karena hambatan listrik elemen tetap diperoleh besar daya disipasinya adalah:

 

 

Untuk mengukur energi listrik yang digunakan dalam pemakaian sehari-hari oleh pelanggan listrik, PLN mengukurnya dengan satuan kWh (kilowatt-hour).

1 kWh = (1 kW) x (1 jam)  = (1000 W) x (3600 s)   1 kWh = 3,6 x 106 J

Jika pada alat listrik (lampu) tertera data (label) yang tertulis pada lampu adalah 60W/220V. Ini berarti daya listrik yang dipakai oleh alat tersebut tepat 100 watt jika tegangan yang diberikan pada alat itu tepat 220 volt. Daya listrik didefinisikan sebagai energi per satuan waktu, yaitu dalam hal ini adalah sebesar 60 Joule per satu detik.

Contoh Soal

Contoh Soal

1. Sebuah lampu memiliki spesifikasi 18 watt, 150 Volt. Lampu dipasang pada tegangan 150 volt. Tentukan:

a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

b) Hambatan lampu

c) Kuat arus yang mengalir pada lampu

Penyelesaian

Data lampu:

Daya P = 18 watt

Tegangan V = 150 voltt

Waktu t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s

a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

    Dari rumus energi listrik jika telah diketahui dayanya (P) dan waktu (t)

    W = Pt

    W = 18 watt x 432000 s = 777600 joule = 777,6 kilojoule 

b) Hambatan lampu
    Dari spesifikasi pada lampu dan rumus hambatan hubungannya dengan daya listrik:

sehingga hambatan lampu adalah

c) Kuat arus yang mengalir pada lampu:
   I = V/R
   I = 150/1250
   I = 0,12 ampere

2. Budi memiliki sebuah lampu dengan spesifikasi 27,5 watt, 110 volt. Ia ingin memasang lampu tersebut 

   pada tegangan 210 volt. Agar lampu menyala normal sesuai spesifikasi yang tertera pada lampu, 

   tentukan besar hambatan listrik yang harus ditambahkan pada rangkaian!

Pembahasan
Lampu menyala normal artinya daya lampunya tetap 27,5 watt dan tegangan pada lampu juga tetap 110 volt. Rangkaian harus ditambah dengan sebuah hambatan untuk menyerap kelebihan tegangan yang disediakan. 

Hitung dulu kuat arus yang mengalir pada lampu adalah: 

 

Rangkaiannya kira-kira seperti ini 

 

Tegangan yang tadinya 210 volt dari sumber listrik, dipakai oleh hambatan pada lampu yaitu RL sebesar 110 volt, sehingga sisanya adalah (210 − 110) = 100 volt, tegangan ini digunakan oleh hambatan yang ditambahkan yaitu Rs. Sehingga besarnya hambatan Rs adalah 

 

Rangkaiannya kira-kira seperti ini 

Tegangan yang tadinya 210 volt dari sumber listrik, dipakai oleh hambatan pada lampu yaitu RL sebesar 110 volt, sehingga sisanya adalah (210 − 110) = 100 volt, tegangan ini digunakan oleh hambatan yang ditambahkan yaitu Rs. Sehingga besarnya hambatan Rs adalah