Hannypoeh's Blog

IKHLAS BHAKTI BINA BANGSA BERBUDI BAWA LAKSANA

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

pada Desember 17, 2011

MAKALAH
ENERGI DAN DAYA LISTRIK
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah IPA 2

DOSEN PEMBIMBING :
Dra. Hj. Warsiti, M.Pd

DISUSUN OLEH :
KELOMPOK III
HANIFAH GANDA UTAMI
ISMIYANTO
NUR HIDAYAH
WARJUKONI

S1 PGMI / III A
SEKOLAH TINGGI AGAMA ISLAM NAHDATUL ULAMA
( STAINU ) KEBUMEN
TAHUN AKADEMIK 2010 / 2011

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr .wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, dan hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah IPA 2 yang kami beri judul “ Energi dan Daya Listrik“.
Dalam penulisan karya tulis ini kami tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini kami ingin menyampaikan terima kasih kepada :
Ibu Dra Hj. Warsiti, M.Pd selaku pembimbing mata kuliah IPA 2.
Kedua orang tua kami yang telah memberi motivasi kepada kami.
Teman-teman kami yang telah memberi semangat.
Serta semua pihak yang membantu tersusunnya makalah ini.
Tidak ada yang dapat kami perbuat untuk membalas budi semua pihak kecuali mendoakan semoga amal baik yang telah diberikan kepada kami termasuk amal shaleh yang diterima di sisi Allah SWT.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kemajuan kami. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya dan pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum wr. wb.

Kebumen, Desember 2010

Penyusun

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL…………………………………………………………. i
KATA PENGANTAR………………………………………………………. . ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………. iii
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………… 1
A. Latar Belakang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
B. Perumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
BAB II PEMBAHASAN.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
ENERGI DAN DAYA LISTRIK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 2
A. Pengertian Energi Listrik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Hubungan Energi Listrik dan Kalor.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
C. Penggunaan Energi Listrik.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
D. Daya Listrik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
E. Pengertian Data yang Tertulis pada Peralatan Listrik . . . . . . . . . . . . . 8
BAB III PENUTUP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
A. Kesimpulan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
B. Kritik dan Saran. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
DAFTAR PUSTAKA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Energi listrik merupakan energi yang paling mudah dan paling banyak dimanfaatkan manusia dalam kehidupan sehari- hari. Energi listrik juga paling luwes karena mudah diubah menjadi bentuk energi lainnya.
Energi listrik diubah menjadi energi cahaya dan energi kalor dalam lampu pijar, menjadi energi kinetik pada motor listrik, dan menjadi energi kalor dalam setrika dan solder listrik. Bila kita perhatikan jala-jala listrik di rumah, energi listrik banyak digunakan untuk penerangan, memasak, memanaskan air atau makanan, mendinginkan rumah dll.
Karena begitu pentingnya serta banyaknya manfaat dalam penggunaan energi listrik maka kami menyusun makalah tentang energi dan daya listrik. Kami akan membahas satu per satu tentang materi tersebut.

Rumusan Masalah
Adapun materi yang akan dibahas dalam makalah ini, antara lain :
Pengertian Energi Listrik
Hubungan Energi Listrik dan Kalor
Penggunaan Energi Listrik
Daya Listrik
Pengertian Data yang Tertulis pada Peralatan Listrik

BAB II
PEMBAHASAN

Pengertian Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian tertutup. Energi listrik dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain.
Sumber-sumber listrik seperti baterai yang dihasilkan oleh perubahan energi kimia dihasilkan energi listrik dan ada energi mekanik menjadi energi listrik, bahkan energi panas (kalor) menjadi energi listrik.
Sumber-sumber listrik mempunyai kemampuan untuk mempertahankan beda potensial antara kedua kutubnya.

Resistor
I R

Energi kalor
Elemen
Gambar Rangkaian tertutup
Jika kedua kutub baterai dihubungkan menjadi rangkaian tertutup melalui hambatan (tahanan) listrik, maka terjadilah aliran arus. Pada keadaan ini beda potensial antara kedua kutub positif dan kutub negatif pada selang waktu tertentu dapat dipertahankan sama, sehingga dapat dianggap mengalirkan arus yang sama pula.
Pada rangkaian yang ada di luar yaitu R dan kawat penghubung lainnya akan menyebabkan pengaliran arus, yaitu gerakan muatan positif kemudian masuk kembali ke sumber arus di terminal negatif dan oleh tenaga kimia seolah-olah dipindahkan kembali seperti semula. Ketika terjadi aliran arus melalui hambatan, maka tenaga tersimpan itu makin lama makin kecil karena adanya sebagian berubah menjadi tenaga lain. Misalnya, menjadi tenaga panas dalam hambatan.
Bila suatu hambatan dilalui oleh arus listrik hambatan tersebut menjadi panas karena tumbukan antara muatan yang mengalir dengan elektron konduktor.
Misalkan sepotong kawat AB mempunyai hambatan R ohm. Apabila kedua ujung kawat itu dihubungkan pada tegangan V volt, maka banyaknya kuat arus listrik yang mengalir kawat itu I ampere.
I R
A B
Gambar Arus pada Hambatan
Banyaknya muatan listrik yang masuk di titik A selama t detik ialah I.t coloumb.

Jika muatan itu mengalir dalam beda potensial V pada konduktor memberikan W energi sebesar
Atau

Dengan,
W = energi listrik…….. (joule)
V = beda potensial…… (volt)
Q = muatan listrik……. (coloumb)
I = kuat arus……………. (ampere)
t = selang waktu…….. (detik / sekon)

Menurut hukum Ohm V = I . R , maka dapat ditulis persamaan :

atau atau

dengan,
t = waktu selama energi dipakai….. (detik / sekon)
R = hambatan beban………………….. (Ω atau ohm )
I = kuat arus……………………………… ( ampere )

Dari persamaan di atas dapat ditulis bahwa :
“ Energi listrik yang timbul dalam suatu hambatan yang dialiri arus berbanding lurus dengan hambatan tahan dan berbanding lurus pula dengan waktu pengaliran arus itu dan berbanding lurus dengan kuat arus pangkat dua. ”
Contoh soal :
Sebuah bola lampu dengan spesifikasi 100 W ; 220 V dipasang pada beda potensial 110 V dinyalakan selama 10 menit.
Hitung energi listrik yang terpakai pada lampu tersebut !
Dan berapa kalori panas yang timbul pada lampu tersebut ! ( 1 joule = 0,24 kalori )
Penyelesaian :
Diketahui : V1 = 220 volt ; P1 = 100 watt
V2 = 110 volt ; t = 10 menit
Hambatan lampu dianggap konstan, sehingga :
R = V1² / P1= V2² / P2 maka
P2 = ( V2 / V1 )² x P1
= ( 110 / 220 )² x 100
= ( 0,5 )² x 100
= 0,25 x 100
= 25 watt
W = P . t = 25 . (10.60) = 25 . 600 =15.000 = 15 x 10³ joule
W = 0,24 x 15 x 10³= 3,6 x 10³ joule
Sebuah setrika 350 watt, 220 V akan dilengkapi dengan sebuah sekring. Jika sekring yang tersedia bernilai 2A, 3A, dan 6A, berapakah nilai sekring yang akan dipilih ?
Penyelesaian :
Kuat arus yang diperlukan setrika adalah
I = P / V = 250 / 220 = 1, 14 A
Sekring yang digunakan harus lebih besar dari 1,14 A sehingga yang dipilih adalah sekring yang bernilai 2A.

Hubungan Energi Listrik dan Kalor
Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas, contoh setrika listrik, kompor listrik dll. Kesetaraan antara energi listrik dan kalor / panas dinyatakan sbb :

Dengan,
m = massa zat yang dipanaskan
c = kalor jenis zat yang dipanaskan
∆t = perubahan suhu yang terjadi
t = waktu selama pemanasan
Dalam pemecahan masalah soal hubungan antara energi listrik dan kalor sering ditulis dalam bentuk ;
Q = 0,24 I².R .t
Dengan Q = kalor / panas ( dalam kalori )
Catatan :
1 joule = 0,24 kalori atau
1 kalori = 4,186 joule
V = 1L = 1 dm³ = 10 m³
Contoh soal :
Elemen pemanas sebuah kompor listrik 220 V mempunyai hambatan 40 ohm. Jika kompor ini digunakan untuk memanaskan 10 kg air bersuhu 10℃ selama 10 menit dan dipasang pada tegangan 220 Volt, tentukanlah suhu akhir air ( kalor jenis air 4.200 J/kg.℃ ) ?
Penyelesaian :
Diketahui : R = 20 ohm ; T1 = 10℃ ,
t = 10 menit = 600 sekon
m = 10 kg
W = Q
V^2/R .t = m .c .∆t
∆t = (V^2.t)/(m.c.R)=(220.220)(600)/(10)(4200)(40) =17,28℃

t2 = 17,28 ℃ + 10℃ = 27,28℃

Penggunaan Energi Listrik
Sebagai sumber tenaga listrik pada umumnya berasal dari bahan bakar fosil ( minyak bumi, gas, batubara ) hingga pada suatu saat kelak akan habis. Oleh karena itu, upaya untuk menghemat penggunaan energi harus dijalankan misalnya dengan cara :
Memadamkan listrik pada saat tidak digunakan.
Menyesuaikan daya listrik sesuai dengan pemanfaatan cahaya.
Menggunakan alat-alat yang efisiensinya tinggi, yaitu peralatan yang bermutu tinggi.
Pilihlah lampu dengan daya rendah, tetapi memiliki iluminasi (kecerahan) yang sesuai dengan kebutuhan.
Memelihara peralatan alat-alat listrik.
Peningkatan efisiensi, misalnya melapisi atap dengan isolator panas sehingga mesin pendingin ruangan mempunyai beban yang lebih ringan.
Contoh soal :
Sebuah rumah terpasang listrik PLN sebesar 450 W dengan tegangan 220 V. Jika untuk penerangan penghuninya menggunakan lampu 40 W; 220 V, berapakah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang ?
Penyelesaian :
P tiap lampu 40 W
P sumber listrik 450 W
n = (P sumber)/(P lampu) = ( 450)/40 = 11,25
Jadi jumlah lampu maksimum yang dapat terpasang adalah 11 buah.

Daya Listrik
Daya listrik adalah usaha dibagi waktu yang diperlukan untuk melakukan usaha itu, atau energi yang ditimbulkan dibagi oleh waktu yang digunakan. Dapat dituliskan :

P = (energi listrik)/waktu P = (V^2.I. t)/t

Dengan,
P = daya listrik ………… (joule / detik atau Volt ampere atau watt)
R = hambatan beban …. (Ω atau ohm)
V = beda potensial ……. ( volt )
I = kuat arus …………….. ( ampere )

Dari persamaan di atas dapat dikatakan bahwa :
“ Satu watt ( 1W ) adalah energi yang ditimbulkan oleh beda potensial jika dalam satu detik mengalir arus sebesar 1A.”
Untuk hambatan listrik yang konstan, besar daya listrik sebanding dengan kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus seperti tampak dalam kurva berikut.

P P

I V
(a) (b)
Keterangan :
(a) kurva daya terhadap kuat arus Keduanya berbentuk prabola.
(b) kurva daya terhadap tegangan
Hubungan antara watt, joule, dan kilowatt-hour (kWH)
1 watt = 1 joule per sekon atau 1 joule = 1 watt . sekon

Untuk pemakaian energi listrik dalam jumlah besar biasanya satuan energi listrik dinyatakan dalam kilowatt-hour (kWh). Satu kWh adalah energi yang dihasilkan oleh daya 1 kW selama 1 jam.

Alat untuk mengukur energi listrik dinamakan kWh-meter, sedangkan alat untuk mengukur daya listrik dinamakan watt- meter. Selain itu, dapat pula digunakan gabungan dari volt-meter dengan amperemeter yang penunjukkan jarumnya langsung menyatakan ukuran daya listrik,alat ini dinamakan dinamometer.
Arus listrik masuk ke rumah kita melalui kWh meter dan pembatas daya. kWh-meter tersebut mengukur banyaknya energi listrik yang digunakan dalam satuan watt, sedangkan pembatas daya membatasi daya maksimum dengan satuan ampere yang dapat dipergunakan di rumah kita.
Misalkan tegangan listrik di rumah kita 200 volt, maka p yangembatas daya 2 A membatasi daya maksimum 2A x 220 V = 440 W. Jika peralatan listrik yang digunakan melebihi 440 W, maka pembatas daya bekerja ( putus).

Pengertian Data yang Tertulis pada Peralatan Listrik
Peralatan listrik seperti lampu pijar, setrika listrik, dan pengering rambut disebut elemen listrik karena memiliki elemen yang terbuat dari kumparan kawat logam tipis yang berfungsi sebagai hambatan yang akan menyerap (mendisipasi) energi dalam bentuk kalor ketika dilalui arus.
Peralatan listrik tersebut didesain sehingga mempunyai spesifikasi tertentu, misalnya 100 W ; 220 V. Spesifikasi ini dituliskan pada peralatan listrik sehingga langsung terlihat oleh si pemakai. Jika tertulis 100 W; 220 V, ini berarti: “ Daya listrik yang dipakai oleh alat tersebut tepat 100 W jika tegangan yang diberikan kepada alat itu tepat 220 V. “ Tentu saja daya yang dipakai oleh alat itu akan lebih kecil dari 220 V.
Pada umumnya, hambatan peralatan listrik dianggap konstan sehingga dayanya sebanding dengan kuadrat tegangan sesuai dengan hubungan

Dengan,
P 2 = daya sesungguhnya yang diserap peralatan
P 1 = daya tertulis pada spesifikasi peralatan
V 2 = tegangan sesungguhnya yang diberikan kepada peralatan
V 1 = tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan

Untuk mendesain spesifikasi peralatan, salah satu parameter yang ditentukan adalah hambatannya. Dengan demikian, di dalam rangkaian listrik peralatan diwakili oleh hambatannya yang dapat ditentukan dari hubungan

Dengan,
R = hambatan pengganti peralatan listrik
V = tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan
P = daya tertulis pada spesifikasi peralatan

Contoh soal :
Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 500 W dengan tegangan 110 V. Jika untuk penerangan keluarga itu menggunakan lampu 100 W ; 220 V, tentukanlah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang !

Penyelesaian :
Jika lampu 100 W ; 220 V diberi tegangan yang lebih kecil (110 V), maka daya sesungguhnya menjadi lebih kecil, yaitu :
P2 = [ V2/V1 ]² x P1 = P2 = [ 110/220 ]² x 100 = (0,5)² x 100 = 0,25 x 100 = 25 W
Banyaknya lampu yang dapat dipasang (n) jika daya PLN sebesar 500 W adalah :
n = (daya total rumah)/(daya 1 buah lampu) = 500/25 = 20 buah
Jadi, jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang adalah 20 buah.

Sebuah lampu pijar L dengan data 12 V, 36 W dipasang dalam rangkaian seperti pada gambar. Agar lampu tersebut menyala normal, tentukanlah besar hambatan R1 yang harus diberikan !
A
ε=15 V
r = 0,25Ω L R1
B
R2 = 0,5 Ω
Penyelesaian :
Hambatan lampu RL diperoleh dari data lampu, yaitu :
TL = V²/P= ((12)²)/36 = 144/36 = 4 Ω
Lampu L akan menyala normal jika tegangan pada lampu VAB sama dengan data lampu 12 V, dengan perkataan lain VAB = 12 V.
Dengan mengingat bahwa pengganti RAB adalah hubungan paralel dari RL dan R1 serta rumus pembagi tegangan, maka :
VAB = RAB/(RAB+R2+ r) ε
12 = RAB/(RAB+0.5+ 0,25) (15) 12 RAB + 6 + 3 = 15 RAB
3 RAB = 9
RAB = 3 Ω

RAB adalah hubungan paralel dari RL dan R1 sehingga
RAB = (R1 .RL)/(R1+RL) 3 = (R1 . 4)/(R1+4)

3 R1+ 12 = 4 R1
R1 = 12 Ω
Jadi, besar hambatan R1 yang harus dipasang adalah 12 Ω

BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian tertutup. Energi listrik dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain.
Sumber-sumber listrik seperti baterai yang dihasilkan oleh perubahan energi kimia dihasilkan energi listrik dan ada energi mekanik menjadi energi listrik, bahkan energi panas (kalor) menjadi energi listrik.
Rumus : W = V. Q atau W = V . I . t

Daya listrik adalah usaha dibagi waktu yang diperlukan untuk melakukan usaha itu, atau energi yang ditimbulkan dibagi oleh waktu yang digunakan.

Rumus : P = (W )/t atau P = (V^2.I. t)/t

Saran
Kami selaku penyusun menyadari masih jauh dari sempurna dan tentunya banyak sekali kekurangan dalam pembuatan makalah ini. Hal ini disebabkan karena masih terbatasnya kemampuan kami.
Oleh karena itu, kami selaku pembuat makalah ini sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Kami juga mengharapkan makalah ini sangat bermanfaat untuk kami khususnya dan pembaca pada umumnya.

DAFTAR PUSTAKA

Foster, Bob. 2004. Fisika SMA Jilid 1B untuk Kelas X. Jakarta : Erlangga
Tim MGMP Fisika SMA / MA.2007. Fisika untuk SMA / MA XB. Jakarta : Multi Grafi KA
Wariyono, Sukis. 2008. Panduan Belajar IPA Terpadu untuk Kelas IX SMP / MTS. Surakarta: CV. Putra Nugraha


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: