MATERI PELAJARAN IPA KELAS 9 SMP

ENERGI LISTRIK

Pengertian Energi Listrik

Energi atau tenaga adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha atau kerja. Menurut hukum kekekalan energi, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Ini berarti bahwa energi hanya dapat diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Contoh energi listrik berubah ke energi panas, cahaya, gerak, dan bunyi. Tentu tidak ada hal yang ideal dari perubahan satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain, hal ini disebabkan dalam satu perubahan tidak hanya satu wujud perubahan namun diikuti oleh perubahan yang lain, misal saat energi listrik berubah ke energi cahaya, juga akan diikuti oleh perubahan energi panas.

Kalian telah mempelajari bahwa arus listrik terjadi karena aliran elektron di dalam suatu penghantar. Elektron bergerak dari potensial rendah ke potensial yang tinggi. Pada saat terjadinya pergerakan elektronelektron, tidak menutup kemungkinan terjadinya saling bertumbukan. Akibat tumbukan ini bisa menimbulkan energi panas, bukan? Hal ini dapat diterangkan jika energi yang dialirkan dari sumber tegangan pada penghantar diperbesar, maka jumlah elektron yang bergerak makin besar dan cepat sehingga tumbukan antara elektron yang satu dengan yang lain dalam atom-atom mempunyai probabilitas yang bertambah besar. Oleh karena itu, bahan suatu penghantar yang digunakan selain mempunyai sifat konduktor yang baik juga diperhatikan titik leburnya. Ingat konduktor yang baik merupakan penghantar panas yang baik pula, sehingga penghantar tersebut akan menyebarkan panas ke seluruh bagian penghantar secara merata dan cepat.

Apabila di dalam sebuah rangkaian diberi beda potensial V sehingga mengalirkan muatan listrik sejumlah Q dan arus listrik sebesar I, maka energi listrik yang diperlukan

W = Q V

dengan Q = I t  W

adalah energi dalam satuan joule, di mana 1 joule adalah energi diperlukan untuk memindahkan satu muatan sebesar 1 coulomb dengan beda potensial 1 volt. Sehingga 1 joule = coulomb × volt. Sedangkan muatan per satuan waktu adalah kuat arus yang mengalir maka energi listrik dapat ditulis,W = V  I  tBerkaitan dengan yaitu hukum Ohm, maka dapat ditulis kembali,W = I  R  I  t atau W = I²  R  tAtauDari persamaan-persamaan menunjukkan bahwa besarnya energi listrik tergantung pada muatan, beda potensial, arus listrik, hambatan, dan waktu. Semakin besar muatan, kuat arus, beda potensial dan waktu, semakin besar pula energinya. Sedang untuk hambatan, semakin besar hambatan, energi semakin kecil.

LISTRIK DAN MAGNET

(Daya  Listrik)

Dra. Shrie Laksmi Saraswati,M.Pd laksmi.sedec@gmail.com

A.   Kompetensi Dasar 

Mengidentifikasi kegunaan energi listrik, konversi energi listrik, transmisi energi listrik, dan berpartisipasi dalam penghematannya dalam kehidupan sehari-hari.

B.   Indikator 

1.    Menjelaskan konsep daya listrik

2.    Menentukan besarnya daya listrik sebuah alat listrik 

3.    Menghitung besarnya penggunaan energi listrik di rumah tangga 

C.   Uraian Materi 

1.    Daya Listrik

Daya listrik adalah besar kecepatan energi listrik yang diubah menjadi energi bentuk lain. Atau biasa dikatakan bahwa daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu. 

Pada alat listrik  biasanya sudah tercantum daya dan tegangan yang dibutuhkan alat itu. Misalnya, lampu bertuliskan 60 W/220 V, setrika bertuliskan 350W/220 V, dan pompa air bertuliskan 125 W/220 V. Lampu bertuliskan 60 W/220 V artinya lampu akan menyala dengan baik, jika dipasang pada tegangan 220 volt dan selama 1 detik banyaknya energi listrik yang diubah menjadi energi cahaya 60 joule. 

Jika lampu dipasang pada tegangan lebih besar dari 220 V maka lampu akan rusak. Sebaliknya, jika dipasang pada tegangan kurang dari 220 V, lampu menyala kurang terang. Ada kalanya alat-alat listrik tidak mencantumkan daya listriknya, tetapi tertulis tegangan dan kuat arus. Misalnya, motor listrik bertuliskan 220 V- 0,5 A. Artinya motor akan bekerja dengan baik jika dipasang pada tegangan 220 volt dan akan mengalir arus listrik 0,5 ampere

Beberapa contoh alat listrik dan spesifikasinya:  

                         Sumber : http://belajar.kemdiknas.go.id/index3.php?cmd

2.   Besarnya Daya Listrik sebuah sebuah Alat Listrik 

Pada lampu pijar, energi  listrik diubah menjadi bentuk energi cahaya dan panas. Apabila sebuah lampu menyala dalam waktu satu jam, maka selama itu lampu menggunakan sejumlah energi listrik tertentu. Bila lampu itu menyala selama dua jam, maka lampu itu menggunakan energi listrik sebanyak dua kali lipat dari yang satu jam.

Dari uraian diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa jumlah listrik yang digunakan berbanding lurus dengan waktu menyala lampu.

Besaran daya listrik ditulis dengan notasi huruf P, dan satuan daya listrik disebut Watt yang ditulis dengan notasi huruf W.

Dalam rangkaian listrik, daya berbanding lurus dengan tegangan dan arus. Semakin besar arus dan semakin besar tegangan, maka semakin besar pula daya yang dihasilkan. Pernyataan ini dapat ditulis dengan rumus:

P = V x I

Keterangan     :

P  =  Daya listrik dengan satuan Watt (W)

V  = Tegangan listrik dengan satuan Volt (V)

I   =   Arus listrik dengan satuan Ampere (A)

Atau dapat  juga besarnya daya ditentukan oleh tegangan dan arus listrik yang dipergunakannya, maka daya listrik (P) dapat dirumuskan sebagai    : 

P =  daya listrik (watt)

W  =   energi listrik satuannya Joule t =  waktu satuannya sekon 

Maka, sebetulnya ada beberapa persamaan hubungan antara energi listrik (W), beda potensial (V), kuat arus listrik (I), dan daya listrik (P) dapat dituliskan sebagai berikut

Contoh soal :

1.    Sebuah motor pompa listrik bekerja dengan tegangan 220 V dan arus yang mengalir didalamnya sebesar 3 A, berapakah daya yang dihasilkannya?

Penyelesaian:

Diketahui : V = 220 V

                   I = 3 A

Ditanya : P

Jawab   : P = V x I = 220 V x 3 A = 660 W

Daya yang dihasilkan sebesar 660 W

2.    Sebuah setrika listrik setelah digunakan selama 10 menit ternyata menyerap energi listrik sebanyak 18.000 joule.Berapa daya setrika listrik itu ?

             Penyelesaian:

         Diketahui :           t = 10 menit = 600 s

                                    W = 18.000 Joule

         Ditanya    :          P

      Jawab :  P       = W/t

                                    = 18.000 J/600 s

                                    = 300 Watt        

              

D. Perhitungan Penggunan Energi Listrik di Rumah

Untuk menentukan banyaknya energi listrik yang digunakan di rumah-rumah, pabrik-pabrik dan seluruh pelanggan PLN digunakan satuan energi yang lebih besar daripada Joule yaitu Kilo Watt Jam (kWh). Jadi bagaimana mengkonversi satuan Joule menjadi kWh? Perhatikan uraian berikut.

1kWh		= 1000 Watt. Jam
		= 1000 Watt.3600 sekon
		=  3.600.000 Watt sekon
		=  3.600.000 Joule
1 kWh		=  3,6 x 10 5 Joule

Penggunaan satuan kWh

Sudah di jelaskan di  bahwa kWh adalah satuan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari. Sehingga alat ukur energi listrik sering disebut sebagai kWh meter.  Untuk menghitung besarnya energi listrik yang terpakai dalam kehidupan sehari hari  ada dua cara:

1.      Dengan menggunakan persamaan W = P.t

2.      Dengan menggunakan alat ukur kWh meter.

Rekening Listrik

Setiap bulan, semua pelanggan listrik PLN harus membayar biaya pemakaian energi listrik sesuai dengan banyaknya energi listrik yang dikonsumsi. Dalam hal ini biasanya energi listrik yang diperhitungkan dinyatakan dalam satuan kilo watt-jam atau kilo wat-hour disingkat kWh. Banyaknya energi listrik yang digunakan dapat dibaca pada gardu rumah (meteran listrik). 

Dengan kWh meter, jumlah energi yang terpakai sudah tertulis, konsumen dapat melakukan penghitungan dengan menghitung selisih pemakaian bulan berjalan dengan bulan sebelumnya

Pemakaian energi listrik selama sebulan dapat diketahui melalui meteran listrik itu. Kemudian, dengan tarif listrik tertentu, misalnya sekitar Rp 500,- /kWh, pihak PLN ataupun kita dapat mengetahui besar biaya pemakaian energi listrik selama sebulan. Biaya pemakaian energi listrik inilah yang harus kita bayarkan secara rutin setiap bulan sesuai dengan penggunaan pada PLN, yang sering kita sebut rekening listrik.

Gambar   Menghitung Penggunaan Energi Listrik

Sumber: Modul Energi Listrik SD

 

Contoh Pemakaian listrik Rumah Tangga Sedang

Rumah Tangga dalam Menghemat Pemakaian Energi Listrik Daya listrik: 900 VA  1 Seterika 350 watt, 2 jam/hari 0,70 kWh/hari  1 Pompa air 150 watt, 3 jam/hari 0,45 kWh/hari  1 Kulkas sedang 100 watt, 6 jam/hari : 0,60 kWh/hari  1 TV 20" 110 watt, 6 jam/hari 0,66 kWh/hari  1 Rice cooker 300 watt, 2 jam/hari: 0,60 kWh/hari  6 Lampu hemat energi 20 watt, 6 jam/hari: 0,72 kWh/hari  4 Lampu hemat energi 10 watt, 6 jam/hari 0,24 kWh/hari  Jumlah kebutuhan listrik perhari 3,91 kWh  Jumlah Kebutuhan listrik per bulan 3,91 kWh x 30 = 117,30 kWh

Contoh Soal

1. Pada sebuah rumah, penghuninya menggunakan pesawat listrik sebagai berikut.

•       5 buah lampu TL @ 20 watt dan 4 buah lampu pijar @ 50 watt menyala rata-rata   8 jam/ hari

•       TV dengan daya 150 watt dinyalakan selama 14 jam/hari

•       Radio dengan daya 10 watt dinyalakan selama 10 jam/hari

•       Lemari es dengan daya 125 watt dinyalakan selama 20 jam/hari

•       Setrika listrik dengan daya 200 watt dinyalakan selama 2 jam/hari

Berapakah biaya rekening listrik yang harus dibayar selama 1 bulan (30 hari) jika 1 kwh Rp 200,00 dan biaya pelanggan Rp 7.500,00 ?

Penyelesaian :

	Diketahui	:
	a. Lampu	P = (5x20) + (4x50) = 300 watt t  = 8 jam	;
	b. TV	P =      150 watt;    t  = 14 jam
	c.Radio	P = 10 watt;      t   = 10 jam
	d.Lemari es	P = 125 watt; t   = 18 jam
	e.Setrika listrik	P = 200 watt; t   = 4 jam

Biaya 1kWh sebesar  Rp 200,00

Biaya pelanggannya sebesar Rp 7.500,00

	Ditanyakan	: Biaya rekening selama 1 bulan  =  ?
	Jawab	: W         = P . t
	a. Lampu	W         = 300 W . 8 j	=  2.400 Wh
	b. TV	W        = 150 W . 14j	=  2.100 Wh
	c. Radio	W        = 10 W.    10j	=    100 Wh
	d .Lemari es	W        = 125 .    20j	=  2.500 Wh
	e. Setrika listrik	W        = 200 .    2 j	= .  400 Wh
	Jumlah energi yang digunakan setiap hari		=  7.500 Wh
	Jumlah energi yang digunakan setiap bulan		= (7500 x 30)Wh