Tri Okvita Handayani (13708259034)

Pendidikan Sains

Program PascaSarjanaUNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

ENERGI LISTRIK

Pernahkah kamu berpikir bahwa kamu telah memanfaatkan listrik dalam kehidupan sehari-hari?

Lampu untuk untuk belajar di malam hari dan setrika listrik untuk melicinkan pakaian merupakan contoh pemanfaatan listrik.

Namun, tidakkah kamu bertanya-tanya apa penyebab peralatan tersebut berfungsi?

Elektromagnetik (listrik-magnet) Adalah kumparan yang disisipi dengan inti yang lebih

bersifat magnetik prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus

listrik. Aplikasi praktisnya kita temukan pada motor listrik, speaker, relay dsb. garis gaya magnet didapatkan dari serbuk besi yang ditaburkan disekeliling kawat beraliran listrik (tanda silang), maka disekeliling kawat timbul garis gaya magnet melingkar

Gambar 1. Prinsip elektromagnetik. Magnet dan listrik tidak dapat dipisahkan, tanpa adanya

medan magnet yang dipotong oleh sebuah penghantar dan atau memotong sebuah penghantar, maka tidak akan timbul listrik (hukum induksi faraday)

PENGERTIAN ENERGI LISTRIK

Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup.

V

W = Q x V

Keterangan:Q = muatan listrik yang melewati lampu (Coulomb) V = tegangan listrik lampu ( volt) W = energi listrik ( joule )

Perubahan Energi ListrikHukum kekekalan energi

Energi tidak dapat dibuat dan dimusnahkan, tetapi dapat dirubah bentuknya.

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

Hal.: 5

Pengertian Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar per satuan waktu.

Arus listrik di dalam suatu rangkaian hanya dapat mengalir di dalam suatu rangkaian

tertutup.

Hk. Khirchoff I ► I masuk = I keluar

KHIRRCHOFF

Beda Potensial atau Tegangan Listrik

Adalah Energi yang berfungsi untuk mengalirkan muatan listrik dari satu titik lainnya.

Tegangan listrik memiliki satuan Volt. Beda potensial 1 volt didefinisikan sebagai

energi sebesar 1 joule dari sumber tegangan untuk memindahkan muatan listrik 1 coulomb. Alat untuk mengukur beda potensial adalah voltmeter.

Hukum OHM( George Simon Ohm)

“Besar kuat arus listrik yang mengalir sebanding dengan beda potensial listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan”

Nilai perbandingan beda potensial dengan arus listrik yang mengalir merupakan nilai resistensi (hambatan) yang dimiliki oleh penghantar dan nilainya tetap.

Secara matematis hukum Ohm dapat ditulis:

V= I x RDimana, V = beda potensial, volt (V)

I = kuat arus listrik, Ampere (A) R = hambatan listrik, satuan Ohm (Ω)

BateraiABG

ARUS LISTRIK TETAP

AB

CDEVAB = VCD + VDE

RTotal = R1

+R2

BateraiABG AB

CD

VAB = VCD

ITotal = IR1 + IR2 + IR3

321

1111

RRRRTotal

Besarnya Energi Listrik

Pernahkah anda berfikir berapakah energi listrik yang digunakan anda selama semalam untuk penerangan anda, untuk mendengarkan musik, atau uantuk ber-internet?

Dapatkah anda menghitungnya?

ENERGI LISTRIK

Hal.: 15

W = Q V

Karena Q = I x t

W = V x I x t

Karena V= I R

x tRxIW 2

Karena I= V/ R

tR

VW

2

xKeterangan :

W= Energi listrik (Joule)R= Hambatan listrik (Ohm)t = waktu ( detik =sekon)V= Tegangan listrik ( Volt)

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 . tW = I² . R . t atau W = V² . t

RDimana W = energi, Joule

V = tegangan, Volt I = kuat arus, Ampere t = waktu penggunaan, detik

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 Dit. W = …?I = 2 A

t = 2 menit = 12o sekon

Jawab: W = V . I . t = 120 V . 2 A . 120 s = 28 800 Joule

Penghantar listrik

Pernahkah anda kesetrum listrik?

Mengapa ketika kita menyentuh kabel yang tidak terlindung kita kesetrum?

Itu karena kabel terbuat dari konduktor dan dilindungi oleh isolator

Apakah kaonduktor dan isolator itu?

Daya hantar Listrik

Daya hantar listrik (konduktivitas) listrik suatu zat adalah kemampuan zat itu untuk menghantarkan arus listrik. Berdasarkan daya hantarnya, zat digolongkan menjadi:

1.Konduktor contohnya: perak, tembaga, besi, dan aluminium

2.Isolator contohnya:karet, plastik, dan kayu

3.Semikonduktor contohnya: germanium dan silikon

Daya ListrikDaya Listrik (P) adalah

Banyaknya energi listrik yang digunakan oleh suatu

alat listrik setiap satuan waktuV

dimana :

P = Daya listrik (watt )V = Beda potensial ( volt)I = Kuat Arus ( ampere )W = Energi listrik ( Joule)t = waktu ( detik =sekon)

IxVP 1 kW = 1000 W

t

WP

I x Vt

x tI x VP

Daya Listrik

Hal.: 21

IxVP

RxIV

IxR)x(IP RxIP 2

R

VI R

VxVP

R

VP

2

t

WP

Contoh Soal

Hal.: 22

Sebuah kalkulator memerlukan beda potensial 5 Volt. Ternyata timbul kuat arus 0,04 A. Berapakah daya kalkulator tersebut ?

Dik : V = 5 V I = 0,04 A

Dit : P= ......?Jawab: P=V x I = 5 volt x 0,04 Ampere =0,2

WattJadi daya kalkulator sebesar 0,2 Watt

Ongkos Energi ListrikEnergi 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.

Hubungan Satuan Energi dan Daya

Hal.: 24

Dalam satuan sistem internasional (SI) daya listrik dinyatakan dengan watt

W = P x t

Daya (P) Waktu (t)

Energi (W)

Watt detik Joule (J)

watt Jam Watt.jam (wj) = watt.hour (Wh)

Tabel Satuan

1000 Wj (Wh)= 1kWj (kWh)

1Wh= 1watt. 3600 detik = 3600 joule

Contoh Soal

Sebuah keluarga menggunakan listrik dari PLN sebesar 450 watt dengan tegangan 110 volt. Jika untuk penerangan mereka menggunakan lampu 90 W/220 V :

A. Apa arti tulisan 220 V/90 W?B. Jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang C. Biaya untuk 3 buah lampu dalam sebulan jika 3 lampu tersebut

digunakan selama 6 jam per hari ( Rp. 100,00/kWh)

Hal.: 25

450 watt,110 volt

220 V/90W Apa arti tulisan ini?

a. Arti tulisan 220 V/90 W

Hal.: 26

1. Lampu menyala dengan baik bila dihubungkan dengan tegangan 220 volt 2. Lampu memakan daya listrik 90 watt bila

dihubngkan dengan tegangan 220 volt3. Hambatan listrik lampu

8,53790

220220

P

V R

2 x

Bila alat listrik diberi tegangan yang tidak sesuai, maka alat tersebut akan menyerap daya yang 90 W tidak sesuai dengan data yang ada. Contoh jika sebuah lampu 220 V, 80W diberi tegangan 110 V maka lampu tersebut hanya menyerap daya listrik sebesar 22,5 W.

Hal ini di karenakan bila sebuah alat listrik memiliki data V, P, hambatan listriknya adalah R = V² / P

b. Jumlah maksimum lampu

Sehingga, jumlah maksimum lampu adalah

c. Biaya 3 lampu Energi yang digunakan selama 1 bulan

watt22,5 watt 90 x 220

110 P

V

V P

2

1

2

1

22

x

20 22,5

450

P

P n

2

total

W = P . t = 3. 22,5 watt.30.6 jam = 12150 Wh = 12,15 kWhBiaya 3 lampu adalah

12,15 kWh x Rp. 100,00/kWh= 1.215,00

Hemat Energi

Mengapa kita harus hemat energi?

Bagaimanakah caranya hemat energi?

Sudahkah kita hemat energi?

Kita harus hemat energi karena sebagian besar listrik yang kita gunakan adalah hasil dari mengubah energi lain dengan alat generator dimana bahan bakar generator yang kita pakai berasal dari alam yang tidak dapat diperbaharui.

Bila kita hemat energi berarti kita ikut melestarikan alam dan menguntungkan PLN. Mengapa?

Kita dapat hemat energi listrik dengan cara:- Menggunakan alat-alat listrik dengan daya

yang sesuai- Menggunakan alat-alat listrik seperlunya- Tidak lupa mematikan alat-alat listrik yang

tidak kita gunakan- Memasang saklar otomatis pada alat-alat

lisrik yang sering kita lupa mematikannya.- dll

Alhamdulillah…Maha Suci Engkau, Tiada ilmu pada kami kecuali apa yangsudah Kau ajarkan kepada kami, Engkaulah Maha Tahu, MahaBijaksana. (Surat Al-Baqarah:32)

Latihan soal

1. Lampu pijar berdaya 25 watt, dihubungkan dengan sumber tegangan, ternyata arus yang mengalir 0,2 Ampere. Beda potensial sumber tegangan itu adalah....

A. 5 volt C. 50 voltB. 12,5 volt D. 125 volt

2. Sebuah kompor listrik hambatannya 800 ohm dipasang pada tegangan 200 volt selama 1 jam, energi listrik yang dipakai dalah sebesar...

A. 180.000 Joule C. 14.400 JouleB. 16.000 Joule D. 5.760 Joule

3. Pada sebuah lampu pijar tertulis 120 V/60 W yang artinya lampu itu akan menyala baik jika dipasang pada tegangan 120 volt dan setiap detik menggunakan energi sebesar...

A. 60 Watt C. 2 WattB. 60 Joule D. 2 Joule

4. Pada sebuah rumah terdapat 5 lampu masing- masing 10 watt, menyala selama 5 jam sehari, dan TV 50 watt menyala 5 jam sehari. Harga tiap kWh Rp 100,00.Biaya yang harus dibayar satu bulan (30 hari) adalah …A. Rp 1.500,00B. Rp 2.100,00C. Rp 3.100,00D. Rp 7.500,00

5. Lampu listrik 110 volt dipasang pada teganagn yang sesuai. Jika kuat arusnya 0,5 Ampere, berapakah daya lampu itu?

A. 22 Watt C. 220 WattB. 55 Watt D. 550 Watt

6. Berikut yang bukan cara menghemat energi adalahA. nyalakan lampu saat diperlukanB. pilih alat listrik yang daya listriknya besarC. matikan kompor saat pergiD. pakai bak penampungan air

7. Agus yang sedang iseng menghubungkan sebuah joulemeter ke lampu senter miliknya yang sedang menyala. Tiba-tiba Agus di-panggil ibunya lalu Agus meninggalkan lampu senter dan joulemeter itu untuk men-jawab panggilan ibunya. Selang beberapa waktu kemudian, Agus kembali untuk mengambil senternya untuk mendapati bahwa joulemeter menunjukkan angka 360 J. Jika spesifikasi lampu senter milik Agus adalah 6 V / 0,1 A, berapa lama lampu senter Agus menyala?

A. 1 menit C. 30 menitB. 10 menit D. 60 menit

8. Sebuah lampu listrik bertuliskan 40 Watt, 220 Volt, artinya lampu tersebut. …………. A. memiliki daya 220 Volt, . tegangan 40 Watt B. dapat dilalui arus listrik 5,5 ampere C. mempunyai hambatan 40 ohm D. menggunakan energi 40 Joule / sekon pada

tegsngsn 220 volt9. Empat lampu bertuliskan 1)10 W/ 220 V, 2) 60W/110

V, 3) 40 W/220 V, 4) 80 W/110 V. Jika dihubungkan dengan tegangan listrik 110 Volt, manakah yang menyala paling terang (memiliki daya paling besar?

A. 60 W/ 220 V C. 40 W/110 VB. 80 W/220 V D. 30 W/110 V

10. Berapa kuat arus maksimum yang akan melalui penghambat-64 ohm/4 W?

A. 0,4 ampere C. 4 ampereB. 0,16 ampere D. 0,25 ampere

JAWABAN....1. D. 125 Volt

2. A. 180.000 Joule

3. B. 60 Joule

4. A. Rp.1.500,00Lampu =

Televisi=

Total =

5. B. 55 Watt

VoltAmpere

watt

I

PV 125

2,0

25

Jvolt

tR

VW 000.1803600.

800

)220( 22

jouleikwatttPW 60det1.60.

150030.5,0500

2505.50.1

2505.10.5

harikWhWh

Whjamwatt

Whjamwatt

wattAmperevoltP

IVP

555,0.110

.

6. B. pilih alat listrik yang daya listriknya besar

7. A. 1 menit

8. D. Menggunakan energi 40 Joule/sekon pada tegangan 220 volt

9. C. 40 W/110 Va. 60 W/ 220 V

b. 80 W/220 V

c. 40 W/110 V

d. 30 W/110 V

10. 0,25 Ampere

menitt

AmpereVolt

Joule

IV

Wt

1det60

1,0.6

360

.

AI

R

PI

25,04

1

16

1

64

42

watt15 watt 60 x 220

110 P

V

V P

2

1

2

1

22

x

watt20 watt 80 x 220

110 P

V

V P

2

1

2

1

22

x

JAWABAN....

1. D. 125 Volt2. A. 180.000 Joule3. B. 60 Joule4. A. Rp.1.500,005. B. 55 Watt6. B. pilih alat listrik yang daya listriknya besar7. A. 1 menit8. D. Menggunakan energi 40 Joule/sekon

pada tegangan 220 volt9. B. 40 W/110 V10. 0,25 Ampere