Listrik merupakan sumber cahaya yang sangat vital di zaman digital dewasa ini. Setiap aktivitas yang kita lakukan hampir seluruhnya menggunakan konsumsi listrik. Maka tidak heran setiap negara harus menginvestasikan kepada infrastruktur listrik agar dapat mendongkrak aktivitas yang berhubungan dengan produksi, dimana tujuan salah satunya adalah menjaga kestabilan roda perekonomian.
Apa itu Energi Listrik ?
Energi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan kerja.Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus yang biasanya dinyatakan dalam Watt hour.Besarnya energi listrik yang yang diberikan sebuah sumber tegangan untuk memindahkan muatan yang memiliki hambatan R, secara matematis dapat dirumuskan dengan persamaan :
W = Q.V
Dimana :
- W adalah Energi (Joule)
- Q adalah Besar muatan yang dipindahkan (coulomb)
- V adalah Beda potensial listrik (Volt)
Karena Q = I.t, maka rumus Energi Listrik di atas dapat diperluas menjadi :
W = V.I.t
Dimana :
- W adalah Energi (Joule)
- Q adalah Besar muatan yang dipindahkan (coulomb)
- V adalah Beda potensial listrik (Volt)
- I adalah Arus listrik dari sumber (Ampere)
- t adalah waktu (second)
Jika diterapkan hukum ohm pada sebuah rangkaian listrik dimana :
V = I.R
Maka rumus Engergi listrik dapat dikembangkan lagi menjadi :
W = V.I.t
W = I.R.I.t
W = I2.R.t
Dimana : W = I.R.I.t
W = I2.R.t
- W adalah Energi (Joule)
- V adalah Beda potensial listrik (Volt)
- I adalah Arus listrik dari sumber (Ampere)
- t adalah waktu (second)
- R adalah tegangan (Ohm)
Rumus :
W = V.I.t
dapat juga dirubah ke dalam persamaan lain apabila menggunakan
I =
V
R
sehingga rumusnya menjadi :
W = V.I.t
W = V .
Dimana : W = V .
V
R
. t =
V2
R
. t - W adalah Energi (Joule)
- V adalah Beda potensial listrik (Volt)
- t adalah waktu (second)
- R adalah tegangan (Ohm)
Apa itu Daya Listrik
Daya merupakan energi yang diperlukan untuk melakukan usaha/kerja. Daya listrik menyatakan banyaknya energi listrik yang terpakai setiap detiknya. Satuan daya listrik adalah Watt. Sedanglam 1 Watt = 1 Joule/detik. Secara matematis, daya listrik dapat dinyatakan sebagai berikut :
P =
P =
P = V.I
Dimana :
W
t
P =
V . I . t
t
P = V.I
Dimana :
- P adalah Daya listrik (Watt)
- W adalah Energi (Joule)
- V adalah Beda potensial listrik (Volt)
- t adalah waktu (second)
- R adalah tegangan (Ohm)
Jika kita kaitkan dengan hukum ohm, maka besarnya daya listrik adalah sebagai berikut:
P = V . I ( V = I.R)
P = I . R . I
P = I2 . R
Atau persamaan tersebut bisa kita ubah ke dalam persamaan lain :
P = V
P =
Dimana :
V
R
P =
V2
R
Dimana :
- P adalah Daya listrik (Watt)
- V adalah Beda potensial listrik (Volt)
- t adalah waktu (second)
- R adalah tegangan (Ohm)
- I adalah Arus listrik dari sumber (Ampere)
Latihan Soal Energi Listrik dan Daya Listrik
Soal No.1
Sebuah peralatan listrik dipasang pada tegangan listrik sebesar 12 volt dan arus yang mengalir adalah sebesar 750 mA. Hitunglah besarnya energi listrik yang dibutuhkan dalam jangka waktu 1 menit ?
Pembahasan
V = 12 v
I = 750 mA = 0,75 A
t = 1 menit = 60 detik
W = V . I . t
W = 12 . 0,75 . 60
W = 540 joule
I = 750 mA = 0,75 A
t = 1 menit = 60 detik
W = V . I . t
W = 12 . 0,75 . 60
W = 540 joule
Soal No.2
Sebuah elemen pemanas listrik yang digunakan untuk memanaskan air memiliki hambatan 24 ohm dihubungkan dengan sumber tegangan 240 V. Berapa energi listrik yang dihasilkan oleh pemanas tersebut selama 1 menit ?.
Pembahasan
V = 240 volt
t = 1 menit = 60 detik
R = 24 ohm
Kemudian kita gunakan rumus :
W =
W =
W =
W = 144000 J
W = 144 KJ
t = 1 menit = 60 detik
R = 24 ohm
Kemudian kita gunakan rumus :
W =
V2
R
. t W =
2402
24
. 60 W =
2402
24
. 60 W = 144000 J
W = 144 KJ
Soal No.3
Jika energi yang kita perlukan dalam memindahkan muatan listrik 4 Coulomb dari titik A ke titik B adalah 20 Joule. Hitunglah perbedaan potensial antara titik A dan B ?
Pembahasan
Q = 4 Coulomb
W = 20 Joule
Kemudian kita cari potensialnya dengan rumus :
W = Q . V
V =
V =
W = 20 Joule
Kemudian kita cari potensialnya dengan rumus :
W = Q . V
V =
W
Q
V =
20
4
= 5 VoltSoal No.4
Berapa besar hambatan total pada sebuah lampu yang bertuliskan 120 V dan 60 W ?
Pembahasan
V = 120 volt
P = 60 watt
Kemudian kita gunakan rumus :
P =
R =
R =
R =
P = 60 watt
Kemudian kita gunakan rumus :
P =
V2
R
R =
V2
P
R =
(120)2
60
R =
14400
60
= 240 Ohm Soal No.5
Sebuah lampu bertuliskan 40 W/110 V dinyalakan selama 10 menit. Berapakah arus listrik dan energi listrik yang diperlukan ?
Pembahasan
P = 40 W
V = 110 V
t = 10 menit = 600 s
Untuk mencari arus listrik, kita gunakan rumus :
P = V . I
I =
I =
Untuk mencari Energi listrik, kita gunakan rumus :
W = P . t
W = 40 . 600
W = 24000 J
W = 24 KJ
V = 110 V
t = 10 menit = 600 s
Untuk mencari arus listrik, kita gunakan rumus :
P = V . I
I =
P
V
I =
40
110
= 0,36 Ampere Untuk mencari Energi listrik, kita gunakan rumus :
W = P . t
W = 40 . 600
W = 24000 J
W = 24 KJ
Soal No.6
Suatu rangkaian listrik yang memiliki hambatan 4 ohm dialiri suatu arus listrik 8 Ampere selama 30 menit. Tentukan energi yang digunakan dalam satuan Joule, Kalori dan kWh ?
Pembahasan
I = 8 Ampere
R = 4 Ohm
t = 30 menit = 1800 detik = 0,5 Jam
W = I2 . R . t
W = (8)2 . 4 . 1800
W = 64 . 4 . 1800
W = 460.800 Joule
Untuk energi dalam satuan Kalori, kita harus ingat bahwa 1 Joule = 0, 24 Kalori. Sehingga :
W = 460.800 Joule x 0,24
W = 110.592 Kalori
Untuk energi dalam satuan kWh, maka waktu yang digunakan adalah Jam, dimana 30 menit = 0,5 Jam
W = I2 . R . t
W = (8)2 . 4 . 0,5
W = 64 . 4 . 0,5
W = 128 Wh
W = 0,128 kWh
R = 4 Ohm
t = 30 menit = 1800 detik = 0,5 Jam
W = I2 . R . t
W = (8)2 . 4 . 1800
W = 64 . 4 . 1800
W = 460.800 Joule
Untuk energi dalam satuan Kalori, kita harus ingat bahwa 1 Joule = 0, 24 Kalori. Sehingga :
W = 460.800 Joule x 0,24
W = 110.592 Kalori
Untuk energi dalam satuan kWh, maka waktu yang digunakan adalah Jam, dimana 30 menit = 0,5 Jam
W = I2 . R . t
W = (8)2 . 4 . 0,5
W = 64 . 4 . 0,5
W = 128 Wh
W = 0,128 kWh
Soal No.7
Sebuah keluarga menggunakan daya listrik 1200 watt selama 400 jam. Jika harga listrik 1 kWh = Rp 400,- maka berapa biaya yang harus dikeluarkan keluarga tersebut ?
Pembahasan
P = 1200 Watt
t = 400 Jam
1 kWh = Rp 400,-
Maka besar energi listrik yang digunakan adalah :
W = P . t
W = 1200 . 400
W = 480.000 Wh
W = 480 kWh
Biaya yang harus dibayar :
Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 400,-
Biaya listrik = 480 x Rp 400,-
Biaya listrik = Rp 192.000,-
t = 400 Jam
1 kWh = Rp 400,-
Maka besar energi listrik yang digunakan adalah :
W = P . t
W = 1200 . 400
W = 480.000 Wh
W = 480 kWh
Biaya yang harus dibayar :
Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 400,-
Biaya listrik = 480 x Rp 400,-
Biaya listrik = Rp 192.000,-
Soal No.8
Jika sebuah lampu pijar tertulis 220 V/100 W. Jika lampu tersebut digunakan selam 10 jam dalam sehari. Hitunglah berapa biaya listrik yang harus dibayarkan jika 1 kWh = Rp 1000,- dalam 1 bulan (1 bulan = 30 hari) ?
Pembahasan
P = 100 Watt
t = 10 Jam, dalam 1 bulan = 300 Jam
1 kWh = Rp 1000,-
Besar Engergi Listrik yang digunakan adalah :
W = P. t
W = 100 . 300
W = 30.000 Wh
W = 30 kWh
Biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan :
Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 1000,-
Biaya listrik = 30 x Rp 1000,-
Biaya listrik = Rp 30.000,-
1 kWh = Rp 1000,-
Besar Engergi Listrik yang digunakan adalah :
W = P. t
W = 100 . 300
W = 30.000 Wh
W = 30 kWh
Biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan :
Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 1000,-
Biaya listrik = 30 x Rp 1000,-
Biaya listrik = Rp 30.000,-
Soal No.9
Sebuah mesin sepeda motor melakukan usaha sebesar 10.000 joule. Jika daya motor itu 2000 watt, hitunglah waktu yang digunakan ?
Pembahasan
W = 10.000 J
P = 2000 Watt
W = P . t
t =
t =
Jadi waktu yang diperlukan motor itu adalah 5 detik.
P = 2000 Watt
W = P . t
t =
W
P
t =
10.000
2000
= 5 detik Jadi waktu yang diperlukan motor itu adalah 5 detik.