Bahan Ajar (Energi dan Daya Listrik )

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

A.    Besar Energi Listrik

Listrik merupakan bentuk energi yang memiliki berbagai macam energi. Oleh karena itu listrik memiliki peranan yang penting dalam perkembangan teknologi. Berbagai perubahan energi listrik menjadi bentuk lain :

1.    Energi listrik menjadi energi bunyi

Contoh : radio,

2.    Energi listrik menjadi energi cahaya

Contoh :lampu pijar, lampu TL

3.    Energi listrik menjadi energi gerak

Contoh : arloji, kipas angin

4.    Energi listrik menjadi energi kalor

Contoh : setrika listrik, kompor listrik, solder listrik

Hukum yang berkaitan dengan energi listrik yaitu hukum Joule yang berbunyi : “bahwa besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh komponen listrik yaitu berbanding lurus dengan kuadrat kuat arus, hambatan penghantar, dan waktu yang dibutuhkan untuk mengubah energi tersebut”. Dari hukum joule tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa besarnya energi listrik yang dibutuhkan untuk berubah energi lain itu di pengaruhi oleh arus yang mengalir, besarnya hambatan dan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk berubah. Hukum Joule dapat dituliskana dalam rumus singkat sebagai berikut :

W = I² x R x t    Keterangan :    W = energi listrik (joule)

                                               R = Hambatan (ohm)

                                                                 V = beda potensial (volt)

                                                                 I = kuat arus litrik (amperemeter)

                                                                 t = waktu yang dibutuhka(sekon)

Contoh soal :

Setrika listrik bertuliskan 220 V, 2 ampere dan digunakan selama 20 menit. Berapa joule energi yang dihasilkan?

Penyelesaian :

Diket :      V = 220 V

                 I = 2 A

                 t = 20 menit = 20 x 60 sekon = 1200 sekon

Ditanya : W =  . . . . . ?

Jawab : W = I² x R x t

             W = 220 x 2 x 1200

                 = 528.000 joule = 528 kilojoule

B.    Kesetaraan Energi Listrik dengan Energi Kalor

Untuk satuan energi kalor kadang-kadang digunakan satuan kalori. Besar satuan kalori adalah sebagai berikut :

1 kalori = 4,2 joule

1 joule = 0,24 kalori

Bila energi listrik berubah menjadi energi kalor dan dinyatakan dalam satuan kalori, maka harus dikalikan dengan 0,24.

W = V x I x t joule

W = 0,24 x V x I x t kalori

W = 0,24 x I² x R x t kalori

Contoh soal :

Alat-alat pengubah energi listrik

Perubahan energi listrik menjadi kalor merupakan penerapan dari hukum kekekalan energi yang berbunyi “energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat pula dimusnahkan, energi hanya dapat diubah menjadi bentuk lain”. Dengan penerapan asas black “bahwa kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan”.

Qterima = Qlepas                                      M = massa benda

          W = Q                                   C = kalor jenis benda

V x I x t = M x C x t1                  t1 = perubahan waktu

C.    Daya Listrik

Daya listrik yaitu besranya usaha listrik yang dapat dilakukan sumber tegangan tiap satuan waktu. Besarnya daya listrik ditentukan oleh tegangan dan arus listrik yang dipergunakan. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

            P = W/ t                                   P = daya listrik (watt)            

            P = V x I                                 W = energi listrik (joule)

            P = I² x R                                t = waktu (sekon/detik)

            P = V²/ R                                 V = beda potensial (volt)

                                                            I = kuat arus (ampere)

                                                            R = hambatan (ohm)

Contoh soal :

Lampu pijar 20 watt dihubungkan dengan sumber tegangan 100 V selama 5 menit.

a.       Berapa kuat arus yang mengalir?

b.      Berapa joule energi yang dibebaskan?

Penyelesaian :

Diketahui : P = 20 watt

                          V = 100 V

                           t = 5 menit = 300 sekon

       Ditanya : I = . . . .  .?

                      W = . . .  .. . ?

        Jawab : a.) P = V x I                               b.) W = P x t

20 = 100 x I                                      = 20 x 300

 I  =  20/100                                      = 6000 joule

 I  =  0,2 ampere                                = 6 kilojoule

D.    Biaya Pemakaian Energi Listrik

 Energi listrik yang digunakan untuk keperluan rumah tangga diukur dengan kilowatt hourmeter. Satuan energi listrik yang terpakai adalah kilowatthour (kWh) atau kiowatt jam (kWj). 1 kWh adalah jumlah energi listrik yang digunakan oleh sebuah alat listrik dengan daya 1 kW (1000 W) dalam waktu 1 jam.

            Contoh soal :

1.      Sebuah setrika listrik mempunyai daya 250 W dipakai selama 2 jam setiap hari.

a.       Berapa kWh energi yang dipakai dalam waktu 1 hari?

b.      Berapa kWh energi yang dibebaskan dalam 1 bulan (30 hari)?

c.       Berapa biaya 1 bulan jika biaya tiap kWh = Rp 200,-?

Penyelesaian :

Diketahui :           P = 250 Watt

                              t = 2 jam

Ditanya :              W 1 hari = . . . . . . kWh?

                              W 1 bulan = . . . . . . kWh?

                              Biaya 1 bulan = . . . . .. . ?

Dijawab : a.) W 1 hari = P x t

                                    = 250 x 2

                                    = 500 Wh

                                    = 0,5 kWh

                  b.) W 1 bulan = P x t x 30

                                       = 250 x 2 x 30

                                       = 15 kWh

            c.) Biaya 1 bulan = 15 kWh x Rp 200,-

                                        = Rp 3000,-

E.     Cara-cara Penghematan Energi Listrik

a.       Penggunaan lampu

Ø Gunakan lampu neon (TL) dari pada lampu pijar

Sebuah lampu neon 20 W dapat memberika pencahayaan yang sama terang dengan lampu pijar 75 W.

Ø Cat dinding ruangan dengan warna-warna yang cerah untuk memberikan efek terang.

Ø Gunakan pewaktu dan sensor cahaya untuk menyalakan atau mematikan lampu secara otomotis.

b.      Penggunaan peralatan memasak

ü Gunakan alat masak dari bahab konduktor yang baik

ü Gunakan peralatan memasak yang bertekanan agar waktu memasak  berkurang sehingga penggunaan energipun berkurang.

c.       Penggunaan mesin cuci

v Pilih mesin cuci yang memiliki fasilitas mencuci yang ekonomis agar penggunaan air dan listrik lebih hemat

v Sesuaikan jumlah cucian dengan kapasitas mesin cuci.