Energi dan Daya Listrik

Energi dan Daya Listrik

11.1. Arus Tegangan dan Energi Listrik

Jika sebuah sumber tegangan melakukan usaha dengan mengalirkan arus listrik, maka sumber tegangan itu akan melepaskan energi. Besarnya energi yang dilepaskan oleh sumber tegangan ini dipengaruhi oleh beberapa faktor.

a.    Semakin besar beda potensial, semakin tinggi naiknya suhu air, energi 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 air yang dilepaskan dan diubah menjadi kalor sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir lewat alat tersebut.

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

Jika beda potensial ditulis arus I dan waktunya ditulis t, maka energi yang dilepaskan oleh alat dan diubah menjadi energi kalor W adalah:

W = V I t

Dengan:         

            V = beda potensial (volt)

            I    = kuat arus (ampere)

            t    = waktu (sekon)

            W = energi yang dilepaskan oleh sumber tegangan (joule)

Untuk memudahkan muatan dari satu tempat ke tempat lain diperlukan energi

W = Q V

Keterangan:

            W = energi (joule)

            Q  = besar muatan yang dipindahkan (coulomb)

            V  = beda potensial (volt)

Karena I = Q/t, sehingga Q = I t

Maka, W = ( I t ) V

Agar lebih mudah diingat persamaan diatas ditulis:

W = V I t

Satuan W dalam SI adalah joule

Namun untuk energi kalor sering digunakan satuan lain, yaitu kalori (kal) atau kilokalori (kkal) 1 kal = 0,24 joule

Karena itu dalam peristiwa perubahan energi listrik kalor berlaku persamaan energi yang bersatuan kalori = W = 0.24 V I t

Menurut hukum Ohm = V = IR

Dengan demikian persamaan W = V I t dapat diubah menjadi V  (IR) I t atau W = I² Rt

Contoh soal:

Sebuah lampu mempunyai hambatan 6 ohm di pasang pada tegangan 18 volt hitunglah

A     kuat arus yang mengalir melalui lampu tersebut

B     energi yang dibebaskan oleh lampu selama 10 menit dalam satuan kalori

       Jawab:

A     I    =  V / R

       I    = 18 volt / 6 ohm

       I    = 3A

B     W =  0,24 V I t

       W = 0,24 x 18v x 3A x 600

       W = 7776 kal

11.2.Daya Listrik

Daya listrik adalah besarnya usaha yang dilakukan oleh sumber tegangan dalam 1 sekon

P = W / t

Dengan W adalah usaha dalam satuan joule / sekon = 1 watt atau 1 j/s = 1 w

Karena W = V I t, mama P = (V I t) / t atau P = VI

Dengan

            V  = beda potensial (volt)

            I    = kuat arus yang mengalir (ampere)

            P   = daya alat tersebut (watt)

Kelipatan satuan watt antara lain: miliwatt (mw), kilowatt (kw), megawatt (mw)

       1 miliwatt            = 1 Mw = 0,001 w = 10^-3 w

       1 kilowatt                        = 1000 W = 10³ W

       1 megawatt         = 1 Mw = 1.000.000 = 10⁶ w

Menurut hukum ohm V = IR sehingga P I²R dan karena VIR, maka P = V²IR

Contoh:

Lampu pijar yang dayanya 60 watt menyala selama satu jam. Berapakah energi yang digunakan oleh lampu tersebut?

Jawab:

P     = W I t                 w = 216 kj

W   = p x t

W   = 60 w x 3600 s

W   = 216.000 j

11.3 Penghitungan Pemakaian Energi di Rumah

Satuan ini dianggap terlali kecil dalam pengukuran pemakaian listrik sehari-hari untuk itu perlu ditentukan satuan yang lebih besar yaitu watt-jam atau watt hour atau wh, 1 wh = 3600 ws.

Meteran dirumah memakai satuan kilowatt-jam atau kilowatt-hour (kwh)

1 kwh      = 1000 x 3600 ws

1 kwh = 3,6 x 10⁶ ws

1 kwh = 3,6 x 10⁶ joule

Contoh soal

Sebuah keluarga berlangganan listrik PLN pada rumah tersebut 2 lampu TL 20 watt yang menyala 5 jam jam tiap hari. 5 buah lampu pijar 25 watt yang menyala 6 jam tiap hari. Sebuah setrika listrik 250 watt yang menyala 2 jam setiap hari. Sebuah televisi 200 watt yang menyala 10 jam tiap hari. Dan kipas angin 10 watt yang menyala 4 jam tiap hari. Tariff listrik adalah Rp 250 tiap kwh dan bea beban tetap adalah Rp 3.500 tiap bulan berapa rekening yang harus dibayar oleh keluarga tersebut dalam 1 bulan.

Jawab:

Pemakaian energi listrik PLN oleh alat-alat dihitung sebagai berikut:

Lampu tabung

       2 x 20 w x 5 jam x 30 hr = 6.000 wh = 6 kwh

Lampu pijar

       5 x 25 w x 6 jam x 30 hr = 22.500 wh = 22,5 kwh

Setrika

       1 x 250 w x 2 jam x 30 hr = 15.000 = 15 kwh

Televisi

       1 x 200 w x 10 jam x 30 hr = 60.000 wh = 60 kwh

Kipas angin

       1 x 10 w x 4 jam x 30 hr = 1200 wh = 1,2 kwh

Tariff listrik per kwh Rp 250

Jumlah beban energi yang harus dibayar adalah

       = (6 + 22,5 + 15 + 60 + 1,2)

       = 104, 7 kwh

Jadi, rekening yang harus dibayar

       = Rp 3.500 + (104,7 x Rp 250)

       = Rp 3.500 + 26.175

       = Rp 29.675