MAKALAH DAYA LISTRIK
BAB
I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi listrik merupakan energi
yang paling mudah dan paling banyak dimanfaatkan manusia dalam kehidupan
sehari- hari. Energi listrik juga paling luwes karena mudah diubah menjadi
bentuk energi lainnya.
Energi listrik diubah menjadi
energi cahaya dan energi kalor dalam lampu pijar, menjadi energi kinetik pada
motor listrik, dan menjadi energi kalor dalam setrika dan solder listrik. Bila
kita perhatikan jala-jala listrik di rumah, energi listrik banyak digunakan
untuk penerangan, memasak, memanaskan air atau makanan, mendinginkan rumah dll.
Karena begitu pentingnya serta banyaknya manfaat dalam penggunaan energi listrik maka kami menyusun makalah tentang energi dan daya listrik. Kami akan membahas satu per satu tentang materi tersebut.
Karena begitu pentingnya serta banyaknya manfaat dalam penggunaan energi listrik maka kami menyusun makalah tentang energi dan daya listrik. Kami akan membahas satu per satu tentang materi tersebut.
B. Rumusan Masalah
Adapun materi yang akan dibahas dalam makalah ini, antara lain :
1. Pengertian Energi Listrik
Adapun materi yang akan dibahas dalam makalah ini, antara lain :
1. Pengertian Energi Listrik
2. Hubungan Energi Listrik dan Kalor
3. Penggunaan Energi Listrik
4. Daya Listrik
5. Pengertian Data yang Tertulis pada Peralatan
Listrik
BAB
II
PEMBAHASAN
PEMBAHASAN
A. Pengertian Energi Listrik
Energi
listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam
suatu rangkaian tertutup. Sumber-sumber listrik seperti baterai yang dihasilkan
oleh perubahan energi kimia dihasilkan energi listrik dan ada energi mekanik
menjadi energi listrik, bahkan energi panas (kalor) menjadi energi listrik.
Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
1) Energi
listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor
listrik.
2) Energi
listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
3) Energi
listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
4) Energi
listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa
penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
Jika arus listrik mengalir
pada suatu penghantar yang berhambatan R, maka sumber arus akan mengeluarkan
energi pada penghantar yang bergantung pada:
1) Beda
potensial pada ujung-ujung penghantar (V).
2) Kuat arus
yang mengalir pada penghantar (i).
3) Waktu atau
lamanya arus mengalir (t).
Untuk
mengetahui seberapa besar energi yang dibutuhkan oleh suatu alat listrik, maka
dapat dipahami konsep berikut;
Pada
rangkaian tertutup seperti gambar di atas, arus listrik I mengalir melalui
hambatan R. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih
rendah. Arus listrik tersebut tidak lain adalah gerakn muatan listrik yang
melalui rangkaian tersebut. Besarnya muatan listrik yang mengalir pada
rangkaian adalah Q = I . t
Energi
listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam
suatu rangkaian listrik tertutup. Energi listrik yang diberikan oleh suatu
sumber dc bertegangan V (Volt) yang mencatu arus I (ampere) selama selang waktu
t (sekon) dinyatakan oleh,
W = V l t Karena V
= I R
Atau :
Maka energi listrik W dapat juga
dinyatakan oleh :
W = I2 R t
Atau
Dengan W adalah
energi listrik dalam Joule (J). Energi listrik W dapat dirubah menjadi energi
kalor Q dari sebuah pemanas air listrik. Jika efisiensi alat dianggap 100%,
maka berlaku hubungan.
Jika efisiensi elemen pemanas
tidak 100% maka berlaku
Dari
persamaan di atas dapat ditulis bahwa : “ Energi listrik yang timbul dalam
suatu hambatan yang dialiri arus berbanding lurus dengan hambatan tahan dan
berbanding lurus pula dengan waktu pengaliran arus itu dan berbanding lurus
dengan kuat arus pangkat dua. ”
B. Penggunaan Energi Listrik
Sebagai sumber tenaga listrik pada umumnya berasal dari bahan bakar fosil ( minyak bumi, gas, batubara ) hingga pada suatu saat kelak akan habis. Oleh karena itu, upaya untuk menghemat penggunaan energi harus dijalankan misalnya dengan cara :
Memadamkan listrik pada saat tidak digunakan.
Menyesuaikan daya listrik sesuai dengan pemanfaatan cahaya.
Menggunakan alat-alat yang efisiensinya tinggi, yaitu peralatan yang bermutu tinggi.
Pilihlah lampu dengan daya rendah, tetapi memiliki iluminasi (kecerahan) yang sesuai dengan kebutuhan.
Sebagai sumber tenaga listrik pada umumnya berasal dari bahan bakar fosil ( minyak bumi, gas, batubara ) hingga pada suatu saat kelak akan habis. Oleh karena itu, upaya untuk menghemat penggunaan energi harus dijalankan misalnya dengan cara :
Memadamkan listrik pada saat tidak digunakan.
Menyesuaikan daya listrik sesuai dengan pemanfaatan cahaya.
Menggunakan alat-alat yang efisiensinya tinggi, yaitu peralatan yang bermutu tinggi.
Pilihlah lampu dengan daya rendah, tetapi memiliki iluminasi (kecerahan) yang sesuai dengan kebutuhan.
C. Memelihara peralatan alat-alat listrik.
Peningkatan efisiensi, misalnya melapisi atap dengan isolator panas sehingga mesin pendingin ruangan mempunyai beban yang lebih ringan.
Contoh soal :
Sebuah rumah terpasang listrik PLN sebesar 450 W dengan tegangan 220 V. Jika untuk penerangan penghuninya menggunakan lampu 40 W; 220 V, berapakah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang ?
Penyelesaian :
P tiap lampu 40 W
P sumber listrik 450 W
n = (P sumber)/(P lampu) = ( 450)/40 = 11,25
Jadi jumlah lampu maksimum yang dapat terpasang adalah 11 buah.
Peningkatan efisiensi, misalnya melapisi atap dengan isolator panas sehingga mesin pendingin ruangan mempunyai beban yang lebih ringan.
Contoh soal :
Sebuah rumah terpasang listrik PLN sebesar 450 W dengan tegangan 220 V. Jika untuk penerangan penghuninya menggunakan lampu 40 W; 220 V, berapakah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang ?
Penyelesaian :
P tiap lampu 40 W
P sumber listrik 450 W
n = (P sumber)/(P lampu) = ( 450)/40 = 11,25
Jadi jumlah lampu maksimum yang dapat terpasang adalah 11 buah.
Daya Listrik
Daya listrik adalah usaha dibagi waktu yang diperlukan untuk melakukan usaha itu, atau energi yang ditimbulkan dibagi oleh waktu yang digunakan. Dapat dituliskan :
Daya listrik adalah usaha dibagi waktu yang diperlukan untuk melakukan usaha itu, atau energi yang ditimbulkan dibagi oleh waktu yang digunakan. Dapat dituliskan :
P = (energi listrik)/waktu P = (V^2.I. t)/t
P = daya listrik ………… (joule / detik atau Volt ampere atau watt)
R = hambatan beban …. (Ω atau ohm)
V = beda potensial ……. ( volt )
I = kuat arus …………….. ( ampere )
P = daya listrik ………… (joule / detik atau Volt ampere atau watt)
R = hambatan beban …. (Ω atau ohm)
V = beda potensial ……. ( volt )
I = kuat arus …………….. ( ampere )
Dari persamaan di atas dapat dikatakan bahwa :
“ Satu watt ( 1W ) adalah energi yang ditimbulkan oleh beda potensial jika dalam satu detik mengalir arus sebesar 1A.”
Untuk hambatan listrik yang konstan, besar daya listrik sebanding dengan kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus seperti tampak dalam kurva berikut.
“ Satu watt ( 1W ) adalah energi yang ditimbulkan oleh beda potensial jika dalam satu detik mengalir arus sebesar 1A.”
Untuk hambatan listrik yang konstan, besar daya listrik sebanding dengan kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus seperti tampak dalam kurva berikut.
P P
I V
(a) (b)
Keterangan :
(a) kurva daya terhadap kuat arus Keduanya berbentuk prabola.
(b) kurva daya terhadap tegangan
Hubungan antara watt, joule, dan kilowatt-hour (kWH)
1 watt = 1 joule per sekon atau 1 joule = 1 watt . sekon
(a) (b)
Keterangan :
(a) kurva daya terhadap kuat arus Keduanya berbentuk prabola.
(b) kurva daya terhadap tegangan
Hubungan antara watt, joule, dan kilowatt-hour (kWH)
1 watt = 1 joule per sekon atau 1 joule = 1 watt . sekon
Untuk pemakaian energi listrik dalam jumlah besar
biasanya satuan energi listrik dinyatakan dalam kilowatt-hour (kWh). Satu kWh
adalah energi yang dihasilkan oleh daya 1 kW selama 1 jam.
Alat untuk mengukur energi listrik dinamakan
kWh-meter, sedangkan alat untuk mengukur daya listrik dinamakan watt- meter.
Selain itu, dapat pula digunakan gabungan dari volt-meter dengan amperemeter
yang penunjukkan jarumnya langsung menyatakan ukuran daya listrik,alat ini
dinamakan dinamometer.
Arus listrik masuk ke rumah kita melalui kWh meter dan pembatas daya. kWh-meter tersebut mengukur banyaknya energi listrik yang digunakan dalam satuan watt, sedangkan pembatas daya membatasi daya maksimum dengan satuan ampere yang dapat dipergunakan di rumah kita.
Misalkan tegangan listrik di rumah kita 200 volt, maka p yangembatas daya 2 A membatasi daya maksimum 2A x 220 V = 440 W. Jika peralatan listrik yang digunakan melebihi 440 W, maka pembatas daya bekerja ( putus).
Arus listrik masuk ke rumah kita melalui kWh meter dan pembatas daya. kWh-meter tersebut mengukur banyaknya energi listrik yang digunakan dalam satuan watt, sedangkan pembatas daya membatasi daya maksimum dengan satuan ampere yang dapat dipergunakan di rumah kita.
Misalkan tegangan listrik di rumah kita 200 volt, maka p yangembatas daya 2 A membatasi daya maksimum 2A x 220 V = 440 W. Jika peralatan listrik yang digunakan melebihi 440 W, maka pembatas daya bekerja ( putus).
C. Pengertian Data yang Tertulis pada Peralatan
Listrik
Peralatan listrik seperti lampu pijar, setrika listrik, dan pengering rambut disebut elemen listrik karena memiliki elemen yang terbuat dari kumparan kawat logam tipis yang berfungsi sebagai hambatan yang akan menyerap (mendisipasi) energi dalam bentuk kalor ketika dilalui arus.
Peralatan listrik tersebut didesain sehingga mempunyai spesifikasi tertentu, misalnya 100 W ; 220 V. Spesifikasi ini dituliskan pada peralatan listrik sehingga langsung terlihat oleh si pemakai. Jika tertulis 100 W; 220 V, ini berarti: “ Daya listrik yang dipakai oleh alat tersebut tepat 100 W jika tegangan yang diberikan kepada alat itu tepat 220 V. “ Tentu saja daya yang dipakai oleh alat itu akan lebih kecil dari 220 V.
Pada umumnya, hambatan peralatan listrik dianggap konstan sehingga dayanya sebanding dengan kuadrat tegangan sesuai dengan hubungan
Peralatan listrik seperti lampu pijar, setrika listrik, dan pengering rambut disebut elemen listrik karena memiliki elemen yang terbuat dari kumparan kawat logam tipis yang berfungsi sebagai hambatan yang akan menyerap (mendisipasi) energi dalam bentuk kalor ketika dilalui arus.
Peralatan listrik tersebut didesain sehingga mempunyai spesifikasi tertentu, misalnya 100 W ; 220 V. Spesifikasi ini dituliskan pada peralatan listrik sehingga langsung terlihat oleh si pemakai. Jika tertulis 100 W; 220 V, ini berarti: “ Daya listrik yang dipakai oleh alat tersebut tepat 100 W jika tegangan yang diberikan kepada alat itu tepat 220 V. “ Tentu saja daya yang dipakai oleh alat itu akan lebih kecil dari 220 V.
Pada umumnya, hambatan peralatan listrik dianggap konstan sehingga dayanya sebanding dengan kuadrat tegangan sesuai dengan hubungan
Dengan,
P 2 = daya sesungguhnya yang diserap peralatan
P 1 = daya tertulis pada spesifikasi peralatan
V 2 = tegangan sesungguhnya yang diberikan kepada peralatan
V 1 = tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan
P 2 = daya sesungguhnya yang diserap peralatan
P 1 = daya tertulis pada spesifikasi peralatan
V 2 = tegangan sesungguhnya yang diberikan kepada peralatan
V 1 = tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan
Untuk mendesain spesifikasi peralatan, salah satu
parameter yang ditentukan adalah hambatannya. Dengan demikian, di dalam
rangkaian listrik peralatan diwakili oleh hambatannya yang dapat ditentukan
dari hubungan
Dengan,
R = hambatan pengganti peralatan listrik
V = tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan
P = daya tertulis pada spesifikasi peralatan
R = hambatan pengganti peralatan listrik
V = tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan
P = daya tertulis pada spesifikasi peralatan
Contoh soal :
Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 500 W dengan tegangan 110 V. Jika untuk penerangan keluarga itu menggunakan lampu 100 W ; 220 V, tentukanlah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang !
Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 500 W dengan tegangan 110 V. Jika untuk penerangan keluarga itu menggunakan lampu 100 W ; 220 V, tentukanlah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang !
Penyelesaian :
Jika lampu 100 W ; 220 V diberi tegangan yang lebih kecil (110 V), maka daya sesungguhnya menjadi lebih kecil, yaitu :
P2 = [ V2/V1 ]² x P1 = P2 = [ 110/220 ]² x 100 = (0,5)² x 100 = 0,25 x 100 = 25 W
Banyaknya lampu yang dapat dipasang (n) jika daya PLN sebesar 500 W adalah :
n = (daya total rumah)/(daya 1 buah lampu) = 500/25 = 20 buah
Jadi, jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang adalah 20 buah.
Jika lampu 100 W ; 220 V diberi tegangan yang lebih kecil (110 V), maka daya sesungguhnya menjadi lebih kecil, yaitu :
P2 = [ V2/V1 ]² x P1 = P2 = [ 110/220 ]² x 100 = (0,5)² x 100 = 0,25 x 100 = 25 W
Banyaknya lampu yang dapat dipasang (n) jika daya PLN sebesar 500 W adalah :
n = (daya total rumah)/(daya 1 buah lampu) = 500/25 = 20 buah
Jadi, jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang adalah 20 buah.
Sebuah lampu pijar L dengan data 12 V, 36 W
dipasang dalam rangkaian seperti pada gambar. Agar lampu tersebut menyala
normal, tentukanlah besar hambatan R1 yang harus diberikan !
A
ε=15 V
r = 0,25Ω L R1
B
R2 = 0,5 Ω
Penyelesaian :
Hambatan lampu RL diperoleh dari data lampu, yaitu :
TL = V²/P= ((12)²)/36 = 144/36 = 4 Ω
Lampu L akan menyala normal jika tegangan pada lampu VAB sama dengan data lampu 12 V, dengan perkataan lain VAB = 12 V.
Dengan mengingat bahwa pengganti RAB adalah hubungan paralel dari RL dan R1 serta rumus pembagi tegangan, maka :
VAB = RAB/(RAB+R2+ r) ε
12 = RAB/(RAB+0.5+ 0,25) (15) 12 RAB + 6 + 3 = 15 RAB
3 RAB = 9
RAB = 3 Ω
A
ε=15 V
r = 0,25Ω L R1
B
R2 = 0,5 Ω
Penyelesaian :
Hambatan lampu RL diperoleh dari data lampu, yaitu :
TL = V²/P= ((12)²)/36 = 144/36 = 4 Ω
Lampu L akan menyala normal jika tegangan pada lampu VAB sama dengan data lampu 12 V, dengan perkataan lain VAB = 12 V.
Dengan mengingat bahwa pengganti RAB adalah hubungan paralel dari RL dan R1 serta rumus pembagi tegangan, maka :
VAB = RAB/(RAB+R2+ r) ε
12 = RAB/(RAB+0.5+ 0,25) (15) 12 RAB + 6 + 3 = 15 RAB
3 RAB = 9
RAB = 3 Ω
RAB adalah hubungan paralel dari RL dan R1 sehingga
RAB = (R1 .RL)/(R1+RL) 3 = (R1 . 4)/(R1+4)
RAB = (R1 .RL)/(R1+RL) 3 = (R1 . 4)/(R1+4)
3 R1+ 12 = 4 R1
R1 = 12 Ω
Jadi, besar hambatan R1 yang harus dipasang adalah 12 Ω
R1 = 12 Ω
Jadi, besar hambatan R1 yang harus dipasang adalah 12 Ω
BAB
III
PENUTUP
PENUTUP
Kesimpulan
Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian tertutup. Energi listrik dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain.
Sumber-sumber listrik seperti baterai yang dihasilkan oleh perubahan energi kimia dihasilkan energi listrik dan ada energi mekanik menjadi energi listrik, bahkan energi panas (kalor) menjadi energi listrik.
Rumus : W = V. Q atau W = V . I . t
Daya listrik adalah usaha dibagi waktu yang
diperlukan untuk melakukan usaha itu, atau energi yang ditimbulkan dibagi oleh
waktu yang digunakan.
Rumus : P = (W )/t atau P = (V^2.I. t)/t
Saran
Kami selaku penyusun menyadari masih jauh dari sempurna dan tentunya banyak sekali kekurangan dalam pembuatan makalah ini. Hal ini disebabkan karena masih terbatasnya kemampuan kami.
Oleh karena itu, kami selaku pembuat makalah ini sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Kami juga mengharapkan makalah ini sangat bermanfaat untuk kami khususnya dan pembaca pada umumnya.
Kami selaku penyusun menyadari masih jauh dari sempurna dan tentunya banyak sekali kekurangan dalam pembuatan makalah ini. Hal ini disebabkan karena masih terbatasnya kemampuan kami.
Oleh karena itu, kami selaku pembuat makalah ini sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Kami juga mengharapkan makalah ini sangat bermanfaat untuk kami khususnya dan pembaca pada umumnya.
DAFTAR
PUSTAKA
Foster, Bob. 2004. Fisika SMA Jilid 1B untuk Kelas X. Jakarta : Erlangga
Tim MGMP Fisika SMA / MA.2007. Fisika untuk SMA / MA XB. Jakarta : Multi Grafi KA
Wariyono, Sukis. 2008. Panduan Belajar IPA Terpadu untuk Kelas IX SMP / MTS. Surakarta: CV. Putra Nugraha