Pada waktu SMP anda sudah mempelajari tentang konsep energi dan daya. Ada banyak bentuk energi yang sudah kita bahas. Sekarang kita akan kembali membahas konsep energi dan daya. Pada postingan ini akan dibahas energi secara khusus, yaitu energi listrik. Saat duduk di bangku SMP anda juga sudah mempelajari tentang energi listrik dan daya listrik. Hanya saja postingan kali ini hanya memperdalam konsep tersebut.
Mungkin anda tidak asing dengan energi listrik. Tanpa listrik anda tidak akan bisa mengakses blog Materi Mafia Online ini. Hampir setiap rumah memiliki listrik. Listrik sangat berguna bagi kita semua karena dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Misalnya jika kita ingin menghasilkan panas dari listrik maka kita hanya perlu alat yang seperti pemanas listrik, kompor listrik, dan pengering rambut. Pada alat tersebut akan berlaku perubahan bentuk energi dari energi litrik menjadi energi panas pada hambatan kawat yang dikenal dengan nama “elemen pemanas”.
 |
| Sumber gambar: weworkforcheese.com |
Jika kita menginginkan energi listrik menjadi cahaya supaya ruangan kita menjadi terang maka kita perlu alat yang mampu mengubah energi listrik menjadi cahaya, misalnya lampu pijar. Pada banyak lampu pijar, filamen kawat yang kecil menjadi sedemikian panas sehingga bersinar. Pada lampu pijar, selain menghasilkan energi cahaya juga menghasilkan energi panas. Coba anda nyalakan lampu pijar beberapa jam kemudian matikan lampu tersebut dan sentuhlah bola lampu pijar tersebut. Apa yang anda rasakan? tentunya panas bukan. Ingat, anda jangan main-main dengan listrik karena sangat berbahaya. Lalu, bagaimana cara menghitung energi listrik yang mengalir pada suatu rangkaian atau alat?
Untuk menghitung energi listrik dapat digunakan persamaaan matematis yakni:
W = V . I . t
Di mana:
W = Energi listrik
V = tegangan listrik
I = kuat arus litrik
t = waktu
Persamaan W = V . I . t di atas diajabarkan lagi dengan menggunakan persamaan Hukum Ohm yaitu:
V = I.R. atau
I = V/R
Sehingga dengan menggabungkan rumus hukum ohm (V = I.R) dengan persamaan W = V . I . t maka diperoleh persamaan baru yaitu:
W = V . I . t
W = I. R . I . t (ingat energi harus di IRIt)
W = I2. R . t
Selain rumus IRIt di atas juga akan didapatkan rumus yang lain dengan cara yang sama hanya saja rumus hukum ohm yang digunakan yaitu I = V/R, sehingga rumusnya menjadi:
W = V . I . t
W = V . (V/R) . t
W = V2. t/R
Dari penjelasan tersebut maka energi listrik dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
W = V . I . t
W = I2. R . t
W = V2. t/R
Lalu bagaimana cara mencari daya suatu listrik pada suatu rangkaian atau alat?
Kembali lagi anda harus mengingat konsep daya listrik pada saat anda duduk di kelas IX SMP. Di mana daya istrik didefinisikan sebagai banyaknya energi listrik tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
P = W/t
di mana:
P = daya listrik
W = energi listrik
t = waktu
selain itu daya listrik dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:
P = W/t
P = V . I
P = I2. R
P = V2/R
Satuan energi listrik adalah joule (J) dan satuan untuk daya listrik adalah watt (W). Energi listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari oleh pelanggan listrik diukur dengan satuan kWh (kilowatt-hour).
1 kWh = 3,6 × 106 J
Selain itu ada juga satuan dari energi listrik dengan satuan kalori.
1 kalori = 4,18 Joule
1 Joule = 0,24 kalori
Contoh Soal 1
Sebuah lampu bertuliskan 40 W/110 V dinyalakan selama 10 menit. Berapakah arus listrik dan energi listrik yang diperlukan?
Penyelesaian:
Diketahui:
P = 40 W
V = 110 V
t = 10 menit = 600 s
Ditanya: I = ... ? W = ... ?
Jawab:
I = P/V
I = 40 W/110 V
I = 0,36 A
W = P . t
W = 40 W × 600 s
W= 24.000 J
W= 24 kJ
Contoh Soal 2
Pada rangkaian listrik dengan hambatan 8 ohm mengalir arus 16 A selama 45 menit. Tentukan energi kalor yang digunakan dalam satuan joule, kalori, dan kWh!
Penyelesaian:
Diketahui:
R = 8 Ω
I = 16 A
t = 45 menit = 2.700 s = 0,75 jam
Ditanya:
W = ... ? (dalam satuan joule, kalori
Jawab:
Untuk mencari energi listrik kita dapat gunakan persamaan IRIt
W = I2. R . t
W = (16 A)2 . 8 Ω . 2700 s
W = 5.529.600 J = 5,5 x 106 J
Ingat 1 Joule = 0,24 kalori maka:
W = 5.529.600 J
W = 5.529.600 . 0,24 kalori
W = 1.327.104 kalori =1,3 x 106 kalori
Untuk mencari satuan kWh (kilowatt-hour) kita harus memasukan satuan waktu dalam bentuk jam, yaitu 45 menit = 0,75 jam maka:
W = I2. R . t
W = (16 A)2 . 8 Ω . 0,75 jam
W = 1536 Wh
W = 1,536 kWh
Contoh Soal 3
Sebuah rumah menggunakan alat-alat listrik seperti berikut. Lima buah lampu masing-masing memiliki daya 5 watt menyala selama 10 jam/hari, sebuah setrika listrik berdaya 300 watt digunakan selama 2 jam/hari, sebuah kulkas berdaya 75 watt digunakan selama 24 jam/hari, dan sebuah TV berdaya 50 watt digunakan selama 6 jam/hari. a) Hitunglah energi listrik yang digunakan selama 1 hari, 1 minggu, dan 1 bulan. b) Tentukan biaya yang dikeluarkan selama sebulan jika harga penggunaan listrik Rp 1500/kWh.
Penyelesaian:
Energi untuk lampu perharinya yakni:
E1 = nPt
E1 = 5 . 5 Watt . 10 jam
E1 = 250 Wh = 0,25 kWh
E1 = 250 Wh = 0,25 kWh
Energi untuk sterika perharinya yakni:
E2 = nPt
E2 = 1 . 300 Watt . 2 jam
E2 = 600 Wh = 0,6 kWh
E2 = 600 Wh = 0,6 kWh
Energi untuk kulkas perharinya yakni:
E3 = nPt
E3 = 1 . 75 Watt . 24 jam
E3 = 1800 Wh = 1,8 kWh
E3 = 1800 Wh = 1,8 kWh
Energi untuk TV perharinya yakni:
E4 = nPt
E4 = 1 . 50 Watt . 6 jam
E4 = 300 Wh = 0,3 kWh
E4 = 300 Wh = 0,3 kWh
Energi total yang digunakan selama satu hari yakni:
E sehari = E1 + E2 + E3 + E4
E sehari = 0,25 kWh + 0,6 kWh + 1,8 kWh + 0,3 kWh
E sehari = 2,95 kWh
Energi total yang digunakan selama satu minggu (7 hari) yakni:
E seminggu = E sehari x 7
E seminggu = 2,95 kWh x 7
E seminggu = 20,65 kWh
Energi total yang digunakan selama satu bulan (30 hari) yakni:
E sebulan = E sehari x 30
E sebulan = 2,95 kWh x 30
E sebulan = 88,5 kWh
Biaya yang diperlukan selama sebulan yakni:
Biaya sebulan = E sebulan x harga per kwh
Biaya sebulan = 88,5 kWh x Rp 1500/kWh
Biaya sebulan = Rp 132.750,00