Contoh Soal Mencari Besar Energi Listrik

Energi listrik adalah energi yang mampu menggerakkan muatan-muatan listrik pada suatu beda potensial tertentu. Energi untuk memindahkan muatan sebesar Q dari satu titik ke titik lain yang berbeda potensial V memenuhi hubungan berikut.

W = Q.V

Sedangkan hubungan Q dengan kuat arus I dapat ditulis dengan persamaan:

Q = I t

Dengan mensubstitusi nilai Q = It ke dalam persamaan W = Q.V, maka diperoleh persamaan energi listrik seperti di bawah ini.

W = V I t

dengan :

Q = muatan listrik (columb)

W = energi listrik yang diserap hambatan (joule)

V = beda potensial ujung-ujung hambatan (volt)

I = kuat arus yang mengalir pada hambatan (A)

t = waktu aliran (s)

 

Masih ingatkah dengan hukum Ohm? Hukum ohm dapat ditulis dengan persamaan:

V = IR

Jika persamaan hukum ohm V = IR disubstitusikan ke persamaan W = VIt maka akan didapatkan persaamaan sebagai berikut.

W = I²Rt

dan

W = V²t/R

 

Energi listrik juga dapat dicari jika daya listrik dan waktu pemakaian listrik diketahui dengan menggunakan persamaan:

W = P.t

Dengan:

P = daya listrik (watt)

t = waktu (s)

 

Nah untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara mencari besar energi listrik, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 1

Sebuah hambatan 20 Ω dihubungkan pada baterai yang bertegangan 6 volt. Tentukan energi yang diserap hambatan selama setengah menit!

Penyelesaian

R = 20 Ω

V = 6 volt

t = 0,5 menit = 30 s

 

Energi yang diserap sebesar:

W = V².t/R

W = 6².30/20

W = 54 joule

 

Contoh Soal 2

Sebuah hambatan 6 Ω dan 4 Ω disusun secara seri lalu dihubungkan dengan baterai sebesar 12 Volt, seperti gambar di bawah ini.

Berapakah energi yang dialirkan oleh baterai tiap menit?

 

Penyelesaian:

R₁ = 6 Ω

R₂ = 4 Ω

V = 12 Volt

t = 1 menit = 60 s

 

Hambatan pengganti untuk rangkaian disusun seri yakni:

Rs = R₁ + R₂

Rs = 6 Ω + 4 Ω

Rs = 10 Ω

Energi yang dialirkan oleh baterai yakni:

W = V².t/Rs

W = (12)²(60)/10

W = (144)(60)/10

W = 864 Joule

 

Contoh Soal 3

Pada rangkaian listrik dengan hambatan 8 ohm mengalir arus 16 A selama 45 menit. Tentukan energi kalor yang digunakan dalam satuan joule, kalori, dan kWh!

 

Penyelesaian:

R = 8 Ω

I = 16 A

t = 45 menit = 2700 s

 

Energi kalor yang digunakan oleh rangkain listrik tersebut yakni:

W = I²Rt

W = (16²)(8)(2700)

W = 5.529.600 joule

 

Ingat 1 Joule = 0,24 kalori, maka:

W = 5.529.600 joule

W = 5.529.600(0,24 kal)

W = 1.327.104 kal

 

Ingat 1 kWh = 3,6 x 10⁶ Joule, maka:

W = 5.529.600 joule

W = 5.529.600/3,6 x 10⁶

W = 5,5296/3,6

W = 1,536 kWh

 

Contoh Soal 4

Sebuah lampu bertuliskan 40 W/220 V dinyalakan pada tegangan 110 V selama 10 menit. Hitunglah energi listrik yang terpakai!

 

Jawab:

V₁ = 220 V

V₂ = 110 V

P₁ = 40 W

t = 10 menit = 600 s

 

Hambatan kampu dianggap konstan sehingga:

R = V₂²/P₂ = V₁²/P₁

(V₂/V₁)² = P₂/P₁

P₂ = (V2/V1)² x P1

P₂ = (110/220)² x 40 W

P₂ = 10 W

 

Besar energi listrik yang terpakai yakni:

W = P.t

W = 10 x 600

W = 6000 J

W = 6 kJ

 

Contoh Soal 5

Sebuah setrika listrik 350 watt digunakan selama 1 jam. Hitunglah besar energi listrik yang terpakai dalam satuan joule, kalori dan KWh.

 

Penyelesaian:

P = 350 watt

t = 1 jam = 3.600 s

 

Besar energi listrik yang terpakai yakni:

W = Pt

W = (350)(3600)

W = 1.260.000 joule

W = 1,26 x 10⁶ joule

 

Ingat 1 Joule = 0,24 kalori, maka:

W = 1,26 x 10⁶ J

W = 1,26 x 10⁶ (0,24 kal)

W = 0,3024 x 10⁶ kal

W = 3,024 x 10⁵ kal

 

Ingat 1 kWh = 3,6 x 10⁶ Joule, maka:

W = 1,26 x 10⁶

W = 1,26 x 10⁶/3,6 x 10⁶

W = 0,35 kWh

 

Contoh Soal 5

Dua buah lampu listrik yang masing-masing berhambatan 15 Ω dan 10 Ω dirangkai paralel dan dihubungkan dengan aki yang ber-GGL 12 V dan berhambatan dalam 2 Ω. Hitunglah energi yang digunakan kedua lampu selama 10 menit.

 

Penyelesaian:

R₁ = 15 Ω

R₂ = 10 Ω

ε = 12 V

r = 2 Ω

t = 10 menit = 600 s

 

Hambatan pengganti untuk rangkaian pararel yakni:

1/R_p = 1/R₁ + 1/R₂

1/R_p = 1/15 + 1/10

1/R_p = 2/30 + 3/30

1/R_p = 5/30

R_p = 30/5

R_p = 6 Ω

 

Kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut yakni:

I = ε/(R_p + r)

I = 12/(6+2)

I = 12/8

I = 1,5 A

 

Energi yang digunakan oleh kedua lampu yakni:

W = VIt

W = (12)(1,5)(600)

W = 10.800 J

W = 10,8 kJ

 

Bagaimana? Mudah bukan mencari besar energi listrik? Jika ada kendala dalam memahami contoh soal di atas silahkan tanyakan di kolom komentar. Mohon maaf jika ada kesalahan dalam postingan ini.

TOLONG DIBAGIKAN YA :