Berikut ini akan dijelaskan tentang energi dan daya listrik, energi listrik, rumus energi listrik, contoh soal energi listrik, beda potensial, tegangan listrik, kuat arus listrik, daya listrik, satuan daya listrik, satuan tegangan listrik, cara menghitung daya listrik, menghitung daya listrik, rumus daya listrik, rumus daya, rumus watt, rumus mencari daya, contoh soal daya listrik, beban listrik.
Energi dan Daya Listrik
Energi Listrik
Tinjau sebuah konduktor yang diberi beda potensial Vab = V, seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Elektron-elektron pada konduktor itu akan bergerak dari titik b menuju ke titik a. Mengapa demikian? Ketika beda potensial V diberikan, elektron-elektron tersebut akan mendapatkan tambahan energi masing-masing sebesar eV, dengan e adalah muatan satu elektron.
Energi inilah yang kemudian mengalirkan elektron dalam konduktor. Jika dalam konduktor tersebut mengalir n buah elektron, total muatan yang mengalir adalah Q = ne.
Dengan demikian, energi yang diperlukan untuk mengalirkan elektron memenuhi W = QV. Energi ini disebut energi listrik. Dalam kaitannya dengan arus listrik, Q = It maka energi listrik memenuhi persamaan
dengan: W = energi listrik (joule; J),
V = beda potensial atau tegangan listrik (volt; V),
I = kuat arus yang mengalir (ampere; A), dan
t = lamanya arus mengalir (sekon; s).
Persamaan (8–13) berlaku untuk semua komponen atau beban listrik yang
diberi beda potensial V dan dialiri arus I dalam selang waktu t. Khusus untuk beban listrik berupa hambatan listrik, mengingat V = IR atau
Persamaan (8–13) dapat ditulis sebagai berikut.
Dalam SI, satuan dari energi listrik adalah joule (disingkat J). Satuan lain yang juga sering digunakan adalah kilowattjam, disingkat kWh (kilowatthour), dengan 1 kWh = 3,6 × 106 J.
Contoh Soal 1:
Sebuah alat pemanas bekerja pada tegangan 220 V dan arus 2 A. Tentukan energi listrik yang diserap pemanas tersebut selama (a) 5 sekon dan (b) 1 jam.
Jawaban:
Diketahui: V = 220 V dan I = 2 A.
Energi listrik yang diserap pemanas
- selama t = 5 s adalah: W = VIt = (220 V)(2 A)(5 s) = 2200 J
- selama t = 1 jam adalah: W = VIt = (220 V)(2 A)(1 s) = 440 watt-jam = 0,44 kWh
Daya Listrik
Daya atau laju energi listrik adalah energi listrik yang dihasilkan/diserap tiap satuan waktu. Secara matematis, daya listrik (diberi simbol P) ditulis
dengan: P = daya listrik (watt; W), dan
t = waktu (sekon; s).
Satuan daya listrik, dalam SI, adalah joule/sekon (disingkat J/s). Satuan ini diberi nama watt, disingkat W, dengan 1 W = 1 J/s. Selanjutnya, jika Persamaan (8–13) dimasukkan ke Persamaan (8–15), diperoleh:
yang berlaku untuk setiap komponen atau beban listrik. Sementara itu, jika Persamaan (8–14) dimasukkan ke Persamaan (8–15), diperoleh persamaan daya listrik pada hambatan listrik, yaitu:
Contoh Soal 2:
Sebuah lampu dihubungkan dengan tegangan 220 V sehingga mengalir arus 0,5 A pada lampu tersebut. Tentukanlah energi listrik yang diserap oleh lampu tiap sekon.
Jawaban:
Diketahui: V = 220 V dan I = 0,5 A.
Energi listrik yang diserap lampu tiap sekon atau daya yang diserap lampu adalah
P = VI = (220 V)(0,5 A) W.
Spesifikasi Tegangan dan Daya Kerja pada Beban Listrik
Hampir semua beban listrik (lampu, radio, TV, komputer, dll.) menuliskan spesifikasi tegangan dan daya kerjanya.
Spesifikasi beban listrik ini berkaitan dengan seberapa besar tegangan yang boleh diberikan pada beban listrik dan berapa daya yang akan diserap atau dihasilkannya.
Sebagai contoh, sebuah lampu bertuliskan 220 V, 60 W. Hal ini berarti lampu tersebut bekerja normal, yakni menyerap daya 60 W ketika diberi tegangan 220 V.
Nilai 220 V juga merupakan nilai tegangan maksimum yang boleh diberikan pada lampu tersebut. Jika tegangan yang diberikan lebih besar daripada 220 V, lampu akan rusak.
Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan lampu kurang dari 220 V, lampu akan menyala redup (daya yang diserapnya kurang dari 60 W).
Daya yang diserap beban listrik ketika dihubungkan dengan tegangan sumber tertentu memenuhi persamaan:
dengan: Ps = daya yang diserap lampu (W),
Vs = tegangan yang diberikan pada lampu (V),
Pt = daya yang tertulis pada lampu (W), dan
Vt = tegangan yang tertulis pada lampu (V).
Spesifikasi beban listrik berkaitan pula dengan hambatan beban tersebut. Hambatan beban listrik dengan spesikasi Vt volt, Pt watt adalah:
Selain dua hal tersebut, spesifikasi tegangan dan daya listrik pada beban listrik juga menunjukkan bahwa arus maksimum yang boleh melewatinya adalah:
Contoh Soal 3:
Sebuah lampu bertuliskan 220 V, 50 W dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V. Tentukan (a) hambatan dalam lampu, (b) arus yang mengalir pada lampu, dan (c) daya yang diserap lampu.
Jawaban:
Demikianlah pembahasan kita tentang daya dan beban listrik kali ini, semoga dari pembahasan ini akan menambah pengetahuan kita tentang dunia elektrodinamika. Salam Sukses,,,
