ENERGI DAN DAYA LISTRIK / FISIKA

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

A.   ARUS, TEGANGAN, DAN ENERGI LISTRIK

Energy kimia berubah menjadi energy listrik, dan energy listriklah yang mampu menggerakan mobil-mobilan. Artinya energy listrik yang dihasilkan baterai berubah menjadi energy gerak.

(a)  Semakin besar beda potensial, semakin tinggi naiknya suhhu air.  Jadi energy yang dilepaskan dan diubah menjadi kalor sebanding dengan beda potensial.

(b)  Semakin besar arus yang mengalir pada alat, semakin besar pula naiknya suhu air. Jadi energy yang dilepaskan dan diubah menjadi kalor sebanding dengan kuat arus yang mengalir lewat alat tersebut.

(c)   Semakin lama arus mengalir lewat alat, semakin besar naiknya suhu air, jadi energinya yang dilepaskan dan diubah menjadi  kalor sebanding   dengan   waktu

Jika beda potensial ditulis V, kuat arus ditulis l, dan waktunya ditulis t, maka energy yang dilepakan oleh alat dan diubah mejadi energy kalor W adalah :

  W = VIt 

Keterangan :

V = beda potensial (Volt)

I = kuat arus (ampere)

T = waktu (sekon)

W = energy yang dilepaskan oleh sumber tegangan (joule)

Besarnya energy dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut :

W = QV

Keterangan :

W = energy yang dilepaskan oleh sumber tegangan (joule)

Q = besar muatan yang dipindahkan (coulomb)

V = beda potensial (Volt)

Karena I = Q/t sehingga Q = It, maka ;

W = (It)V

Satuan W dan SI adalah joule. Namun energy kalor sering digunakan dalam satuan lain yaitu kalori (Kal) atau kilokalori (KKal). Hubungan antara satuan kalori dengan satuan joule adalah :

1 kal = 0,24 joule

Karena itu dalam peristiwa perubahan energy listrik menjadi energy kalor, berlaku persamaan energy yang bersatu kalori :

W = 0,24 VIt

Menurut hokum Ohm :

V = IR

Dengan demikian persamaan W = VIt dapat diubah menjadi W = (IR)It atau W = I²Rt

B.   DAYA LISTRIK

Adalah besarnya usaha yang dilakukan oleh sumber tegangan dalam 1 sekon. Jika dalam waktu t sekon sumber tegangan telah melakukan usaha sebesar W, maka daya alat tersebut :

P=W/t

Dengan W adalah usaha dalam satuan joule dan t adalah waktu dalam satuan sekon, jadi satuan daya P adalah joule/sekon atau J/S dan selanjutnya diberi nama satuan watt.

1 joule/sekon = 1 watt  atau 1 J/S = 1 W

Karena W = VIt, maka

                P = (VIt)/t atau

                P = VI

Dengan :

V = beda potensial (Volt)

I = kuat arus yang mengalir (ampere)

P = daya alat (watt)

Kelipatan satuan watt antara lain; miliwatt (mW), kilowatt  (kW), atau megawatt (MW).

1 miliwatt = 1 mW = 0,001 W = 10^-3 W

1 kilowatt = 1 kW = 1000 W = 10³ W

1 megawatt = 1 MW = 1000.000 W = 10⁶ W

Menuru hokum Ohm :

V=IR, sehingga P=I²R dan karena I=V/R maka P=V²/R

Daya listrik :

·         P=W/t

·         P=V.I

·         P=I².R

·         P=V²/R

C.   PERNGHITUNGAN PEMAKAIAN ENERGI  LISTRIK DI RUMAH

Satuan usaha atau energy adalah watt-sekon atau Ws. Satuan ini dianggap terlalu kecil dalam pengukuran pemakaian listrik. Lalu ditentukan satuan yang lebih besar yaitu watt-jam/watt-hour atau Wh.

1 Wh = 3600 Ws

Meteran diperumahan memakai satuan kilowatt-jam atau kilowatt-hour.

1 kwh = 1000x3600 Ws

1 kwh = 3,6    x106    Ws

1 kwh = 3,6    x106    joule

D.  PERUBAHAN ENERGI LISTRIK

1.      Energy listrik menjadi energy kalor

2.      Penyepuhan sebagai contoh perubahan energy listrik menjadi energy kimia

Syarat-syarat penyepuhan :

a.       Menggunakan arus listrik searah

b.      Bahan yang disepuh sebagai katode dan bahan penyepuh dipasang sebagai anode.

c.       Menggunakan larutan elektrolit yang tepat. Penyepuhan perak menggunakan perak nitrat (A_gNO₃), larutan asam khromat (H₂C_rO₄) dan larutan tembaga sulfat (C_USO₄).

Penghitungan pemakaian energy listrik di rumah :

1 kwh = 1 kw x 1 jam

            = 1000 W x 3600 s

            = 3600.000 Ws

            = 3,6 juta joule

            = 3,6 x 10⁶ joule

Contoh :

1.      Dalam sebuah rumah terdapat 4 lampu 20 W 2 lampu 60 W dan sebuah TV 60 W. setiap hari dinyalakan 4 jam. Berapa biaya yang harus dibayar selama 1 bulan. Jika harga kwh =Rp.300,-?

Jawaban :

Daya =P=(4x20)+(2x60)+(1x60)

                            = 80       + 120     + 60

                            = 260 W

1 bulan = 30 hari

t             = 4 jam = 4x30 hari

                          = 120 jam

W = Pxt

     = 200 x 120 jam

     = 31200 wh

W = 31200/1000 kwh = 31,2 kwh

Biaya = 31,2 kwh x Rp.300/kwh

            = Rp. 9.360,-

E.   KONSEP ENERGI LISTRIK

60 W/220 V artinya :

·         Lampu menyala normal pada tegangan 220 V dengan daya 60 W

·         Energy listrik yang dipakai sebesar 60 joule dalam 1 sekon pada tegangan 220 V

Persamaan energy listrik ;

·         W=Q.V

·         W=I.t.V

·         W=V²/R.t

·         W=I².R.t

·         W=Pxt

Contoh :

Dalam 5 menit megalir arus sebesar 0,5 A pada kawat pemanas yang memiliki hambatan 80 ohm. Berapakah energy listrik yang dilepaskan.

Jawaban :

DIK.

t=5 menit =5x60 s = 300 s

I=0,5 A
R=80 ohm

DIT.

W=?

W=I².R.t

    =(0,5)².80.300

    =0,25.24000

    =6000 joule