Bab III ENERGI LISTRIK

ENERGI LISTRIK
DAN
DAYA LISTRIK
Daftar isi




Energi Listrik
Perubahan Listrik Menjadi Kalor
Daya Listrik
Hemat Energi
Energi Listrik
Hukum kekekalan energi
Energi tidak dapat dibuat dan dimusnahkan,
tetapi dapat dirubah bentuknya.
Bentuk Energi:
- Matahari
- Gerak
- Panas
- Kimia
- Listrik
- Nuklir, dll
Perubahan Bentuk Energi
Energi dapat dirubah bentuknya dari satu
bentuk ke bentuk yang lain tanpa ada
pengurangan jumlahnya.
Contoh:
Dari kimia ke panas => Lilin, Kompor gas
Dari Gerak ke bunyi => gitar, piano
Perubahan Energi Listrik
Energi listrik didapat dari merubah bentuk energi
lainnya, seperti gerak, panas, kimia dan nuklir
PLTA, PLTU, PLTD adalah penghasil listrik dengan
merubah energi gerak menjadi energi listrik. Alat
yang digunakan di sini adalah generator.
Baterai, aki, dan elemen volta adalah penghasil
listrik dari energi kimia
PLTS adalah penghasil listrik dari energi matahari
dengan menggunakan sel surya
PLTA
PLTN
Penggunaan Energi Listrik
Energi listik dapat digunakan dengan cara
merubahnya menjadi energi lainnya, seperti
gerak, cahaya, bunyi dan panas
Motor listrik, kipas angin adalah pemanfaatan
energi listrik yang dirubah menjadi energi gerak
Lampu pijar dan neon adalah pemanfaatan energi
listrik menjadi energi cahaya
Tape, CD adalah pemanfaatan energi listrik
menjadi energi bunyi
Kompor dan setrika listrik adalah pemanfaatan
energi listrik menjadi energi panas
Besarnya Energi Listrik
Pernahkah anda berfikir berapakah energi
listrik yang digunakan anda selama
semalam untuk penerangan anda, untuk
mendengarkan musik, atau untuk berinternet?
Dapatkah anda menghitungnya?
Banyaknya energi listrik yang kita gunakan untuk
alat-alat listrik yang kita gunakan adalah
sebanding dengan tegangan dan kuat arus listrik
pada alat listrik tersebut.
Sehingga banyaknya energi listrik yang digunakan
dapat kita hitung dengan persamaan
W=V.I.T
W = I² . R . t atau W = V² . t
R
Dimana W = energi
V = tegangan
I = kuat arus
t = waktu penggunaan
Contoh:
Sebuah setrika listrik yang bertegangan 120 V
dilalui oleh arus 2 A. Tentukan energi kalor yang
ditimbulkan setelah setrika dialiri arus listrik
selama 2 menit!
Diket: V = 120 V
I=2A
t = 2 menit
= 120 s
Dit. W = …
Jawab.
W=V.I.t
= 120 . 2 . 120
= 28 800 J
Latihan
1.Sebuah ketel listrik dihubungkan ke stop
kontak listrik PLN bertegangan 220 V
sehingga kuat arus listrik yang mengalir
melalui elemen pemanasnya 25 A. Tentukan
energi listrik yang digunakan ketel setelah 1
jam.
2. Sebuah lampu pijar dihubungkan ke baterai
bertegangan 12 V sehingga kuat arus 2 A
mengalir melaluinya. Jika energi listrik yang
diserap lampu 7200 J, berapa lama lampu
tersebut menyala?
3. Sebuah elemen pemanas setrika yang
memiliki hambatan listrik 48 ohm
dihubungkan ke sumber tegangan 240 V
selama 2 sekon. Berapakah energi listrik
yang diserap oleh setrika?
4. Energi listrik yang digunakan oleh ketel listrik
yang memiliki hambatan 5 ohm dan dialiri
arus listrik selama 2 menit adalah 9600 J.
Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui
ketel?
Perubahan listrik menjadi kalor
Elemen Pemanas
Alat-alat listrik seperti setrika, solder, kompor,
hair dryer, pembakar dan teko listrik memiliki
prinsip kerja yang sama dalam mengubah
energi listrik menjadi energi kalor, yaitu samasama menggunakan elemen pemanas.
Umumnya elemen pemanas terbuat dari kawat
nikhrom yang dililitkan pada suatu isolator
tahan panas seperti mika, kemudian ditutup
dengan isolator tahan panas sehingga aman.
Kenapa digunakan kawat nikhrom?
Lampu Pijar
Lampu pijar memiliki filamen
yang terbuat dari kawat
tungsten yang memiliki titik
lebur 3400 °C sehingga
dapat menahan pijar
berwarna putih.
Filamen lampu mudah
terbakar di udara, sehingga
di dalam bola lampu diisi
dengan gas argon dan gas Cahaya = 10 %
nitrogen.
Panas = 90 %
Lampu Neon
Lampu neon atau TL
terdiri dari tabung
Elektroda
kaca berisi uap raksa.
Pada ujung-ujung
tabung terdapat
elektroda. Bagian
dalam kaca tabung
Uap
raksa
dilapisi bahan yang
Zat yang
Tabung
berpendar
dapat berpendar
kaca
ketika terkena sinar
Cahaya = 60 %
ultraviolet.
Panas = 40 %
Konversi energi listrik menjadi energi
kalor
Beberapa alat listrik merubah listrik menjadi
kalor, seperti setrika, solder dan pemanas
listrik.
Banyaknya kalor yang dihasilkan sama dengan
banyaknya listrik yang digunakan sehingga
banyaknya kalor yang dihasilkan atau listrik
yang digunakan dapat kita hitung dengan
persamaan:
W = Q atau V . I . t = m . C . ΔT
Contoh
Sebuah bejana berisi 0,2 kg air dingin. Ketika
pemanas celup listrik dicelupkan dan dihubungkan
ke listrik 12 V, kuat arus 4A mengalir melalui
elemen pemanasnya. Jika pemanas listrik
dijalankan selama 210 sekon, tentukan kenaikan
suhu air. Kalor jenis air 4200 J/kg K
Diket. M = 0,2 kg
Jawab.
Q=W
C = 4200 J/kg K
m.C.ΔT = V.I.t
V = 12 V
0,2 . 4200 . ΔT = 12 . 4 . 210
I=4A
480 ΔT = 10 080
t = 210 s
ΔT = 21 K
Dit. ΔT
Latihan
1. Sebuah pemanas celup dicelupkan ke
sebuah bejana yang berisi air 2 kg. Ketika
elemen pemanas dihubungkan ke listrik 12
V, arus 5 A mengalir melaluinya. Jika
pemanas celup dijalankan selama 2 menit
hitung kenaikan suhu air.
Daya Listrik
Daya listrik adalah kemampuan suatu alat
untuk mengubah energi listrik menjadi energi
lain persatuan waktu
Daya listrik diberi persamaan:
Ket. P = Daya (watt)
W = energi (joule)
V = tegangan ( volt)
I = kuat arus ( Ampere)
t = waktu (sekon)
atau
W
P=
t
P = V.I
Contoh
Sebuah setrika listrik 200 W, 125 V
dipasang pada tegangan yang tepat selama
1 menit. Berapa banyak energi listrik yang
digunakannya?
Diket. P = 200 W
V = 125 V
t = 1 menit
= 60 s
Dit. W
Jawab.
W=P.t
= 200 . 60
= 12 000 J
Latihan
1.
Hitung daya listrik dari:
a. sebuah lampu pijar 12 V yang dialiri arus 1 A
b. setrika listrik yang memberikan energi 36 000 J
selama 2 menit
2. Berapa kuat arus maksimum yang akan melalui
penghambat-penghambat berikut:
a. 100 ohm, 1 W
b. 64 ohm, 4 W
c. 25 ohm, 0,1 W
Ongkos Energi Listrik
Energi listrik yang kita pakai disuplai oleh PLN.
Bagaimanakah PLN menghitung pemakaian
energi listrik di rumah kita? Bagaimanakah cara
menghitung ongkos energi listrik?
Energi listrik yang kita gunakan biasa diukur dengan
alat sejenis joulmeter yakni kWh meter.
KWh meter mengukur energi listrik dalam per
seribuan Joule setiap jamnya.
Conyoh
Dalam sebuah rumah terdapat 4 lampu 20 W, 2
lampu 60 W dan sebuah TV 60 W. Setiap hari
dinyalakan selama 4 jam. Berapakah biaya yang
harus dibayar selama 1 bulan jika harga 1 kWh =
Rp 75,-?
Daya total alat-alat listrik:
W = 260 . 120
P = 4 . 20 + 2 . 60 + 1 . 60
1000
= 80 + 120 + 60
= 31,2 kWh
= 260 W
t = 30 . 4 = 120 jam
Energi listrik:
W=P.T
Biaya = 31,2 . Rp 75,= Rp 2.340,-
Latihan
1.
Dalam sebuah rumah terdapat 4 lampu 45 W, 2
lampu 60 W, dan 6 buah lampu 10 W yang
menyala selama 5 jam setiap harinya. Jika tarif
listrik per kWh Rp 100,- Berapa biaya listrik
yang harus di bayar selama 1 bulan?
2.
Dalam sebuah rumah terdapat 2 lampu 60 W
yang mwnyala selama 8 jam/hari, 4 lampu 25 W
yang menyala 10 jam/hari dan sebuah TV yang
menyala selama 15 jam/hari. Bola harga listrik
Rp 150,-/kWh berapakah biaya listrik yang
harus dibayar tiap bulannya?