Energi dan Daya Listrik Beserta Contoh Soal dan Pembahasannya

Energi Listrik (W)

Pada waktu Anda duduk di bangku SMP sudah mempelajari tentang konsep energi listrik serta rumus-rumusnya. Kali ini kita mantapkan lagi pemahaman Anda mengenai konsep energi listrik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Membahas konsep energi listrik anda tidak akan bisa lepas dengan konsep arus listrik, tegangan dan hambatan.

Kita telah diketahui bahwa arus listrik tersebut mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Selain itu, elektron sebagai pembawa muatan listrik membutuhkan energi untuk berpindah. Energi yang diperlukan elektron untuk berpindah adalah energi potensial. Energi potensial merupakan hasil perkalian dari muatan dengan potensial listriknya, yang dapat ditulis dengan persamaan:

E_p = qV

Jadi, energi listrik adalah kemampuan arus listrik untuk melakukan usaha atau usaha untuk memindahkan muatan listrik tersebut. Besarnya energi litrik (W) dapat diturunkan dari persamaan energi potensial muatan yaitu E_p = qV.

W = E_p2 – E_p1

W = qV ₂ – qV ₁

W = q(V ₂ – V ₁)

Dalam hal ini V = V ₂ – V ₁, maka

W = qV

Kita sudah ketahui bahwa kuat arus merupakan banyaknya muatan yang mengalir per satuan waktu atau I = q/t atau q = It (silahkan baca KUAT ARUS LITRIK....) maka

W = VIt (ingat: Energi itu bisa membuat tubuh anda menjadi VIt)

Sebelumnya Anda sudah mempelajari konsep hukum Ohm (silahkan baca HUKUM OHM . . . ). Di mana hukum Ohm kita akan mengenal persamaan V = IR atau I = V/R. Dengan persamaan tersebut kita akan temukan penurunan rumus energi dalam bentuk persamaan lain, yaitu

W = VIt

W = IRIt (Ingat: energi listrik harus di IRIt)

atau

W = V²t/R

keterangan:

W = Energi listrik (J)

V = Tegangan listrik (V)

I = kuat arus listrik (A)

R = hambatan listrik (Ω)

t = waktu (s)

Energi Kalor (Q)

Pada postingan sebelumnya Mafia Online sudah membahas tentang hukum kekekalan energi. Di mana energi tersebut tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan tetapi berubah bentuk menjadi bentuk energi yang lain. Berdasarkan hukum kekekalan tersebut dapat kita ketahui bahwa energi listrik dapat berubah bentuk menjadi energi kalor. Contoh dalam kehidupan sehari-hari yang memanfaatkan energi listrik untuk diubah menjadi energi kalor seperti rice cooker, dipenser, setrika, dan teko listrik.

Sumber gambar: www.brownricecooker.net

Energi listrik yang dihasilkan oleh alat pemanas listrik tersebut selama selang waktu t sekon, yaitu W = VIt. Kemudian energi tersebut oleh pemanas listrik diubah menjadi energi kalor sebesar Q = mcΔT. Secara matematis perubahan energi listrik (W) berubah menjadi energi kalor (Q) dapat dituliskan dengan persamaan berikut ini.

W = Q

VIt = mcΔT

dimana:

W = energi listrik (J)

Q = energi kalor (J)

V = tegangan listrik (V)

I = arus listrik (A)

t = selang waktu (s)

m = masa air (kg)

c = kalor jenis air (J/kg°C)

ΔT = perubahan suhu (°C)

Ingat: persamaan VIt = mcΔT akan berlaku jika terjadi perubahan wujud dari cair ke gas atau dari padat ke cair.

Daya Listrik

Daya listrik adalah energi listrik tiap detik. Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan:

P = W/t

dimana:

P =  daya listrik (watt)

W = energi listrik (J)

t = selang waktu (s)

Satuan untuk daya listrik adalah J/s atau watt. Satuan yang lain yaitu Kilo Watt (kW) dan Mega Watt (MW).

1 kW = 1.000 W

1 MW = 1.000.000 W

Satuan untuk energi listrik (W) selain joule adalah watt sekon (Ws), watt jam (Wh), kilo watt jam (kWh).

1 Ws = 1 Joule

1 Wh = 3.600 Joule

1 kWh = 1.000 Wh

1 kWh = 3.600.000 Joule

Contoh Soal 1

Kuat arus listrik 100 mA mengalir melalui suatu kawat penghantar. Berapakah besar muatan listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut selama 20 menit?

Penyelesaian:

Diketahui:

I = 100mA = 0,1 A

t = 20 menit = 1.200 s

Ditanyakan:

q = ?

Jawab:

I = q/t => q = It

q = 0,1 A . 1.200 s

q = 120 C

Contoh Soal 2

Kompor listrik yang bertuliskan 500 W, 220 V digunakan untuk memanaskan 300 gram air dari 10°C sampai 90°C. Jika kalor jenis air = 1 kal/gr°C, maka berapa lama waktu yang diperlukan?

Penyelesaian:

P = 500 W

V = 220 V

m = 300 gr = 0,3 kg

T₁ = 20°C

T₂ = 100°C

c = 1 kal/gr°C = 4.200 J/kg°C

Ditanyakan:

t = ?

Jawab:

besarnya energi listrik yang diubah menjadi energi kalor adalah sama. Oleh karena itu,

W = Q

P.t = mcΔT

P.t = mc(T₂ –T₁)

500.t = 0,3 . 4.200 . (90 -10)

500t = 100.800

t = 201,6 s = 3,36 menit

Jadi waktu yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut adalah 3,36 menit

Soal Tantangan

Sebuah alat ukur kuat arus listrik yang berhambatan 500 Ω hanya dapat dilalui arus 0,1 A. Agar alat tersebut dapat dilalui arus sebesar 0,6 A, berapakah besar hambatan yang harus dipasang paralel dengan alat tersebut?

Demikian postingan Mafia Online tentang energi dan daya listrik. Semoga artikel ini membantu anda dalam memahami konsep energi dan daya listrik. Kalau ada masalah silahkan anda tanyakan di kolom komentar.

TOLONG DIBAGIKAN YA :