Energi Dan Daya Listrik

Besarnya energi suatu rangkaian listrik tergantung pada beda potensial (V), kuat arus (i) dan waktu (t).

Rumus :

W = Q . V

W = V . i . t

W = i² . R . t

W = V²/R . t

Keterangan :

W adalah energi listrik (joule)

Q adalah besar muatan yang dipindahkan (coulomb)

V adalah beda potensial (volt)

i adalah kuat arus (A)

t adalah waktu (sekon/s)

R adalah hambatan (ohm/Ω)

Daya listrik adalah banyaknya energi per satuan waktu.

Rumus :

P = W/t

P = V . i

P = i² . R

P = V²/R

Keterangan :

P adalah daya listrik (watt)

W adalah energi listrik (joule)

t adalah waktu (sekon/s)

Konversi Arus Listrik

Nanoampere (nA) : 1.000.000 mA = 10⁶ mA

Mikroampere (µA) : 1000 mA  = 10³ mA

Miliampere (mA)   : 1 mA

Ampere (A)             : 10^-3 mA

Kiloampere (kA)    : 10^-6 mA

Megaampere (MA)   : 10 . 10^-10 mA

Gigaampere (GA)     : 10 . 10^-13 mA

Abampere (aA)         : 10^-4 mA

Coulomb per sekon (C/s) : 10^-3 mA

Contoh 1 :

Sebuah lampu pijar bertuliskan 60 watt 220 volt dipasangkan pada suatu sumber tegangan 110 volt. Daya lampu pijar itu menjadi ?

Jawab :

Diketahui bahwa :

P_t = 60 watt

V_t = 220 volt

V_s = 110 volt

P_t = V_t .

P_s    V_s

60 = 220        

P_s     110

60. 110  = 220 . P_s

6600 = 220 . P_s

P_s  = 6600/220 = 30 watt

Contoh 2 :

Suatu setrika listrik memiliki daya 500 watt dipakai selama ½ jam. Berapa energi listrik yang dipakai ?

Jawab :

Diketahui bahwa:

P = 500 watt

t = ½ jam = 1800 sekon

P = W/t

500 = W/1800

W = 1800. 500

    = 900000 = 9.10⁵ joule

Contoh 3 :

Sebuah bohlam lampu berukuran 30 V, 90 W. Jika dipasang pada sumber tegangan 120 V dengan daya yang tetap, maka lampu harus dirangkaikan seri dengan hambatan ?

Jawab :

P = V . i

90 = 30 . i

i = 90/30 = 3 A

R = V/i

   = 120/3 = 40 ohm

Rumus mencari hambatan pada rangkaian seri terdapat dalam artikel Rangkaian Hambatan Dan Sumber Tegangan (Seri, Paralel Dan Seri-Paralel Atau Majemuk)

Contoh 4 :

Berapa besar daya terkecil yang timbul pada salah satu hambatan dari rangkaian di samping ?

Jawab :

Cari terlebih dahulu nilai hambatan paralel dengan rumus :

1/R_p = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃

1/R_p = 1/10 + 1/15 + 1/30

1/R_p = 3 + 2 + 1

               30

1/R_p = 6/30

R_p = 30/6 = 5 Ω

Sehingga, nilai volt rangkaian paralel tersebut dapat diketahui melalui rumus :

R = V/i

5 = V/6

V = 5 . 6 = 30 v

Hitung masing-masing nilai i₁, i₂ dan i₃ dengan rumus :

R₁ = V/i₁

10 = 30/i₁

i₁ = 30/10 = 3 A

R₂ = V/i₂

15 = 30/i₂

i₂ = 30/15 = 2 A

R₃ = V/i₃

30 = 30/i₃

i₃ = 30/30 = 1 A

Kuat arus terkecil adalah i₃, maka daya pada hambatan dengan nilai 30 ohm yang harus dicari.

P = i² . R

P = 1² . 30

   = 30 watt

Contoh 5 :

Setrika listrik 200 watt, 220 volt dipasang pada jaringan listrik 110 volt. Jika tiap bulan dipakai selama 10 jam, maka besarnya energi selama satu bulan adalah ?

Jawab :

t = 10 jam = 36000 sekon

P = V . i

200 = 220 . i

i = 200/220 = 0,91 A

W = V . i . t

    = 110 . 0,91 . 36000

    = 3603600 joule

Contoh 6 :

Sebuah keluarga menggunakan daya listrik 1500 watt selama 300 jam. Jika harga listrik 1 kWh = Rp 400,- berapa biaya yang harus dikeluargakan keluarga tersebut ?

Jawab :

W = P . t

    = 1500 . 300

    = 450000 Wh = 450 kWh

Maka,

Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 400

                       = 450 x 400 = Rp 180.000,-