Cara Perhitungan Energi dan Daya Listrik

Ketika kamu memasak dengan menggunakan rice cooker itu artinya kamu sudah menggunakan energi listrik. Energi listrik yang kamu pakai setiap detiknya itu disebut dengan daya listrik. Nah daya listrik inilah yang sering dipakai dalam pembayaran penggunaan listrik dalam rumah tangga. Bagaimana cara perhitungan energi dan daya listrik?

 

Perhitungan Energi Listrik

Energi listrik adalah energi yang mampu menggerakkan muatan-muatan listrik pada suatu beda potensial tertentu. Energi listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

W = QV

 

Pada materi sebelumnya sudah dibahas bahwa kuat arus listrik merupakan banyaknya muatan yang mengalir dalam selang waktu tertentu yang dirumuskan dengan persamaan:

I = Q/t => Q = It

sehingga persamaan energi listrik menjadi:

W = VIt

 

Berdasarkan hukum Ohm di mana hubungan antara kuat arus, hambatan dan tegangan listrik dinyatakan dengan dengan persamaan:

V = IR

atau

I = V/R

Sehingga persamaan energi litrik menjadi:

W = I²Rt

W = V²t/R

 

Nah berdasarkan penjelasan di atas, untuk menghitung energi listrik dapat dilakukan dengan rumus berikut ini:

W = QV

W = Vit

W = I²Rt

W = V²t/R

 

dengan:

W = energi listrik (joule, J),

V = beda potensial listrik (volt, V),

Q = muatan listrik (coulomb, C),

I = arus listrik (ampere, A),

R = hambatan (ohm, Ω),

t = waktu arus mengalir (sekon, s). W = f.s = m.a.s = kgm/s

 

Sama seperti satuan energi pada umumnya, satuan energi listrik dalam sistem SI adalah joule (J) atau kg.m²/s². Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara menghitung energi listrik, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 1

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:

Diketahui:

R = 8 Ω

I = 16 A

t = 45 menit = 2,7 x 10³ s

 

Ditanyakan W = ?

 

Jawab:

W = I²Rt

W = (16)²(8)(2,7 x 10³)

W = 5,53 x 10⁶ J

 

Ingat, 1 Joule = 0,24 kalori, maka

W = 5,53 x 10⁶ J

W = (5,53 x 10⁶)(0,24)

W = 1,33 x 10⁶ kalori

 

Ingat 1 J = 0,28 x 10^-6 kWh, maka:

W = (5,53 x 10⁶)(0,28 x 10^-7 kWh)

W = 1,5 kWh

Jadi, energi kalor yang digunakan dalam satuan joule, kalori, dan kWh adalah 5,5 x 10⁶ J, 1,3 x 10⁶ kalori, dan 1,5 kWh

Contoh Soal 2

Perhatikan rangkaian pada gambar di bawah ini!

Dua buah lampu led warna biru dengan hambatan yang sama disusun secara seri dan dihubungkan dengan sebuah baterai. Berapakah energi yang dialirkan baterai tiap menit?

 

Penyelesaian:

Diketahui:

R₁ = 450 Ω

R₂ = 450 Ω

V = 12 V

t = 1 menit = 60 s

 

Ditanya: W = ?

 

Jawab:

Hitung hambatan total lampu led yang disusun secara seri dengan rumus yakni:

R_s = R₁ + R₂

R_s = 450 Ω + 450 Ω

R_s = 900 Ω

 

Energi listrik yang dialirkan baterai yakni:

W = V².t/R

W = (12)²(60)/900

W = 9,6 J

 

Perhitungan Daya Listrik

Daya listrik adalah energi listrik yang dihasilkan atau diperlukan per satuan waktu. Jadi daya listrik ini erat kaitannya dengan energi listrik. Sesuai dengan definisinya daya listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

P = W/t

P = QV/t

P = VI

P = I²R

P = V²/R

 

dengan:

P = daya listrik (watt),

W = energi yang dibebaskan (joule),

t = selang waktu (sekon)

 

Satuan daya listrik dalam sistem SI adalah watt (W) atau kg.m²/s³. Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara menghitung daya listrik, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 3

Sebuah hambatan 20 Ω dihubungkan pada baterai yang bertegangan 6 volt. Tentukan daya yang diserap hambatan.

 

Penyelesaian:

Diketahui:

R = 20 Ω

V = 6 V

 

Ditanyakan: P = ?

 

Jawab:

Daya yang diserap hambatan dapat menggunakan rumus yakni:

P = V²/R

P = 6²/20

P = 1,8 Watt

Jadi, daya yang diserap hambatan sebesar 1,8 watt.

 

Contoh Soal 4

Dua buah lampu masing – masing tertulis 200 W/110 V dan 50 W/110 V. Jika kedua lampu tersebut dihubungkan seri pada tegangan 110 volt, maka berapakah jumlah daya pada kedua bola lampu tersebut?

 

Penyelesaian:

Diketahui:

P₁ = 200 W

P₂ = 50 W

V = 110 V

 

Ditanyakan: P_total = ?

 

Jawab:

Cari terlebih dahulu hambatan masing-masing lampu, yakni:

R₁ = V²/P₁

R₁ = 110²/200

R₁ = 60,5 Ω

 

R₂ = V²/P₁

R₂ = 110²/50

R₂ = 242 Ω

 

Hitung hambatan total rangkaian yakni:

R_total  = R₁ + R₂

R_total  = 60,5 Ω + 242 Ω

R_total  = 302,5 Ω

 

Jumlah daya pada kedua bola lampu yakni:

P_total = V²/R_total

P_total = 110²/302,5

P_total = 40 watt

Jadi, jumlah daya pada kedua bola lampu tersebut adalah 40 watt.

 

Contoh Soal 5

Sebuah hambatan 24 Ω dipasang paralel dengan hambatan 16 Ω. Apabila hambatan 24 Ω menghasilkan daya 12 watt, maka berapakah daya yang dipancarkan hambatan 16 Ω?

 

Penyelesaian:

Diketahui:

R₁ = 24 Ω

R₂ = 16 Ω

P₁ = 12 W

 

Ditanya: P­₂ = ?

 

Jawab:

V² = P₁.R₁

V² = (12)(24)

V² = 288

V = √288 volt

 

Pada rangkaian pararel tegangan yang mengalir tiap lampu besarnya sama, sehingga untuk hambatan 16 Ω juga mengalir tegangan sebesar √288 volt. Daya yang dipancarkan hambatan 16 Ω dapat dihitung dengan rumus yakni:

P₂ = V²/R₂

P₂ = 288/16

P₂ = 18 watt

Jadi, daya yang dipancarkan hambatan 16 Ω sebesar 18 watt.

 

Demikian artikel tentang cara perhitungan energi dan daya listrik, lengkap dengan rumus, contoh soal dan pembahasannya. Mohon maaf jika ada kata atau perhitungan yang salah dalam postingan di atas.

Share :

Facebook Google+ Twitter

Related Posts :