Halaman
Bab 10 Daya dan Energi Listrik
189
(Sumber: Dok. Penerbit)
DAYA DAN
ENERGI LISTRIK
Bab
10
Di Indonesia, umumnya listrik yang kita gunakan dikelola
oleh PLN. Tentu saja konsumen listrik harus membayar
kepada PLN atas penggunaan energi listrik tersebut. Besar
pembayaran ini tergantung pada energi listrik yang
digunakan. Bagaimanakah cara mengukur energi listrik yang
kamu gunakan? Setelah belajar bab ini kamu dapat meng-
gambarkan
hubungan energi dan daya listrik serta pemanfaatan-
nya dalam kehidupan sehari-hari
.
Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX
190
Peta Konsep
Kata-Kata Kunci
z
Daya listrik
z
Energi listrik
Soal Prasyarat
☺
Apakah satuan daya listrik dalam SI?
☺
Energi listrik dapat diubah menjadi energi bentuk lain.
Sebutkan contoh benda di sekitarmu yang mengalami perubahan
energi listrik menjadi energi gerak; energi listrik berubah menjadi
energi panas; dan energi listrik berubah menjadi energi cahaya.
bergantung
Energi listrik
Beda potensial
listrik
Energi gerak
Daya listrik
dapat diubah
menjadi
Kuat arus
listrik
Waktu
bergantung
Energi kimia
Energi cahaya
Energi panas
Bab 10 Daya dan Energi Listrik
191
Apa yang terbayang di benakmu ketika kamu mendengar
istilah daya?
Kamu telah mempelajari pengertian daya di
kelas VII, bahwa daya adalah laju dilakukannya usaha. Jika
semakin cepat
usaha dikerjakan suatu gaya, maka semakin
besar dayanya. Dalam SI daya diukur dalam satuan watt (W).
Berbagai peralatan listrik mengubah energi listrik
menjadi
energi bentuk lain. Cepatnya pengubahan energi ini
bergantung
pada daya listrik
peralatan itu.Semakin cepat
peralatan itu mengubah energi listrik menjadi
energi bentuk
lain, semakin besar dayanya. Sebaliknya semakin
lambat
peralatan itu mengubah energi listrik menjadi energi bentuk
lain, semakin kecil dayanya. Contoh, lampu yang berdaya 40 W
lebih terang daripada lampu berdaya 5 W, jika dipasang pada
tegangan yang sesuai.
Bagaimana kamu dapat
mengetahui daya berbagai
peralatan listrik? Salah satu
caranya dengan melihat
label
yang tertera pada per-
alatan listrik tersebut. Setiap
peralatan listrik umumnya
dilengkapi dengan label.
Label tersebut memuat beda
poten
sial yang diper
lukan,
serta daya yang dihasilkan.
Peralatan listrik yang berbeda juga
menghasilkan daya yang
berbeda-beda pula, seperti dapat kamu
amati dalam
Tabel 10.1
.
Daya listrik yang dihasilkan oleh berbagai peralatan listrik
dapat pula kita ketahui dengan mengalikan beda potensial
dengan
kuat arus yang melalui peralatan itu. Persamaannya
dapat ditulis sebagai berikut.
P = V
×
I
A.A.
A.A.
A.
Daya Listrik
Daya Listrik
Daya Listrik
Daya Listrik
Daya Listrik
dengan
P
= daya ............................................... watt (W)
V
= beda potensial ............................... volt (V)
I
= kuat arus ....................................... ampere (A)
Tabel 10.1
Daya berbagai peralatan
listrik.
Nama peralatan
Kulkas
Oven
Seterika
TV warna
Tape recorder
Jam
Daya (watt)
600
2600
300
300
100
3
(Sumber: Physics for You. Johnson, Keith)
Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX
192
Selain diukur dalam satuan watt, daya dapat pula diukur
dalam satuan kilowatt (kW). Satu kW sama dengan 1.000 W.
Sebuah kalkulator memerlukan beda potensial 3 V. Ternyata
timbul kuat arus 0,02 A. Berapa daya kalkulator tersebut?
Diketahui :
beda potensial,
V
= 3 V
kuat arus,
I
= 0,02 A
Ditanya
: daya listrik,
P
?
Jawab
P
=
V
×
I
=
3 V
×
0,02 A
= 0,06 VA = 0,06 W
Jadi, daya kalkulator tersebut sebesar 0,06 W.
Tulis jawaban pada buku kerjamu.
1. Apa yang dimaksud dengan daya listrik?
2. Pak Nurman membeli lampu dengan daya 25 watt. Berapa
daya lampu yang dibeli Pak Nurman dalam satuan
kilowatt.
3. Sebuah lampu yang dipasang pada beda potensial 220V,
ternyata kuat arusnya 50 mA. Berapakah daya lampu itu?
4. Perhatikan gambar di samping.
Penanak nasi listrik tersebut
mempunyai daya 375 watt dan
pemanasnya 50 watt. Jika penanak
nasi tersebut dipasang pada beda
potensial 220 V, maka berapa mA
arus listrik yang mengalir pada
penanak nasi tersebut.
1
(Sumber: Dok. Penerbit)
Bab 10 Daya dan Energi Listrik
193
Telah kita bahas bahwa penggunaan energi listrik ber-
gantung pada daya listrik berbagai peralatan yang digunakan.
Jika digunakan bersamaan, maka peralatan listrik yang berdaya
besar membutuhkan energi listrik yang besar pula
dibandingkan
dengan peralatan yang sejenis yang berdaya kecil.
Selain bergantung pada daya listrik, besar energi listrik
juga
bergantung pada lamanya peralatan itu digunakan. Jika
semakin lama peralatan digunakan, maka energi listrik yang
diperlukan juga semakin besar.
Berdasarkan uraian di atas maka energi listrik dapat
dirumuskan:
dengan
W
= energi listrik ................................. Joule (J)
P
= daya .............................................. watt (W)
t
= waktu ........................................... sekon (s)
I
= kuat arus ...................................... ampere (A)
R
= hambatan ..................................... ohm (
Ω
)
Untuk penggunaan sehari-hari, biasanya daya diukur
dalam satuan kilowatt (kW), dan waktu diukur dalam satuan
jam (
hour
, disingkat h). Jika satuan-satuan ini yang digunakan,
maka energi listrik bersatuan kilowatt jam (kWh).
Pernahkah kamu mengamati
meter listrik (kWh meter) di rumahmu?
Perhatikan
Gambar 10.1.
Peralatan
itu digunakan untuk mengukur peng-
gunaan energi listrik di rumahmu.
Setiap bulan petugas PLN mencatat
angka yang tertera
pada kWh meter.
B. Energi Listrik dan Perubahannya
mengingat
P
=
V
×
I
, maka:
W = P
×
t
W = V
×
I
×
t
Karena
V = I
×
R,
maka persamaan di atas dapat pula ditulis:
W = I
2
×
R
×
t
Berapa daya listrik untuk
menjalankan mobil mainan?
1 . Lepaskan baterai dari
mobil mainan listrik.
Sambungkan kawat-
kawat penghantar pada
ujung-ujung baterai
tersebut.
2 . Sambungkan salah satu
ujung lain kawat pada
sambungan baterai mo-
bil mainan itu. Ujung
kawat yang satunya
kamu hubungkan de-
ngan amperemeter,
seperti gambar.
A
3. Hidupkan mobil dan
catat pembacaan kuat
arus amperemeter.
4. Temukan pula beda
potensial baterai ter-
sebut.
Analisis :
1 . Gunakan data kuat arus
dan beda potensial untuk
menemukan daya mobil
mainan tersebut.
2. Apakah penggunaan
daya mobil juga ber-
gantung pada kecepatan
mobil itu?
Gambar 10.1
Alat pengukur energi
listrik di rumah.
(Sumber: Dok. Penerbit)
Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX
194
Selisih angka yang tercatat merupakan energi listrik
yang
digunakan pada bulan tersebut. Sebagai contoh,
pada awal
bulan April angka yang tertera 4.216 kWh, sedangkan awal bulan
Mei tertera 4.527 kWh. Maka energi listrik yang telah digunakan
adalah 4.527 kWh
−
4.216 kWh = 311 kWh. Dengan mengali-
kan angka tersebut dengan harga tiap kWh, maka biaya
penggunaan energi listrik di rumahmu dapat dihitung.
Keluarga Mahfud memiliki 4 buah kipas listrik, masing-
masing
berdaya 50 W. Kipas-kipas tersebut digunakan 10 jam
tiap hari. Berapa kWh-kah penggunaan energi listrik untuk
kipas tersebut dalam satu bulan?
Diketahui :
daya,
P
= 4
×
50 W = 200 W = 0,2 kW
waktu,
t
= 10 =
×
30 hari = 300 h
Ditanya
: energi listrik,
W
?
Jawab
W
=
P
×
t
=
0,2 kW
×
300 h
= 60 kWh
Jadi, energi listrik tersebut sebesar 60 kWh.
Energi yang telah kita ketahui rumusannya tersebut
dapat kamu manfaatkan dalam berbagai macam hal setelah
kamu mengubahnya menjadi energi dalam bentuk lain.
Perubahan-perubahan tersebut adalah sebagai berikut.
1. Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Cahaya
Hasil dari perubahan ini dapat kamu
lihat secara nyata dari peristiwa menyalanya
lampu yang dihubungkan dengan jaringan
listrik PLN. Kamu juga dapat melihat macam-
macam bentuk lampu yang ada di sekitarmu.
Dan lampu yang men
yala karena adanya
filamen yang ada didalamnya, hingga lampu
h
hari
Gambar 10.2
Lampu dapat meng-
ubah energi listrik
menjadi energi cahaya.
(Sumber: www.mycultecow)
Bab 10 Daya dan Energi Listrik
195
yang menyala karena adanya proses ionik akibat adanya
beda
poten
sial di dalam ruang lampu tersebut. Apakah kamu
masih
dapat memberikan contoh yang lain?
2. Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Gerak
Proses perubahan ini dapat kamu saksikan ketika kamu
menghidupkan kipas angin. Mengapa kipas tersebut dapat
berputar? Kipas tersebut dapat berputar karena adanya energi
listrik yang diubah oleh komponen-komponen magnet di
dalam kipas tersebut menjadi energi gerak.
3. Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Panas
Perubahan energi listrik menjadi energi panas dapat kamu
lihat pada peralatan-peralatan rumah tangga. Seterika, kompor
listrik, dan solder merupakan contoh-contohnya. Peralatan
ini memanfaatkan kaw
at yang memiliki hambat jenis besar,
misalnya kawat nikelin a
tau nikrom. Dapatkah kamu merancang
dan membuat pemanas
listrik? Coba kamu lakukan kegiatan
berikut.
K
egiatan
1
Merancang dan Membuat Peralatan Listrik
Alat dan bahan
;
kawat nikelin
;
amperemeter
;
sumber tegangan
;
voltmeter
;
kawat penghubung dengan
penjepit buaya
Petunjuk keselamatan
Sebagian dari rangkaianmu menjadi panas. Jangan membuat
hubungan singkat kutub positif dan negatif sumber tegangan.
Merencanakan eksperimen
1. Sebagai sebuah kelompok, buat kesepakatan bagaimana
ekperimen yang akan kamu lakukan.
2. Besaran apa yang harus kamu ubah selama eksperimen?
Besaran apa yang harus kamu ukur, dan bagaimana cara
mengukurnya? Pastikan untuk membuat tabel datanya.
Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX
196
3. Konsultasikan rancanganmu pada gurumu, dan kamu
harus memasukkan setiap perubahan yang disarankan
beliau dalam rancanganmu.
Analisis dan diskusi
1. Bagaimana pengaruh panjang kawat elemen pemanasmu
terhadap energi listrik yang diperlukan?
2 . Hal-hal apa saja yang harus ditambahkan dalam rancangan-
mu, agar pemanasmu berfungsi lebih baik?
4. Energi Listrik Diubah Menjadi Energi Kimia
Apakah kamu pernah melihat orang-orang "memper-
barui" perhiasan-perhiasan emas yang mereka punya, seperti
gelang, kalung, dan anting-anting? Benda-benda tersebut
sebelumnya tampak kusam, tapi setelah "diperbarui" akan
berubah menjadi seperti baru lagi. Proses ini biasa dikenal di
masyarakat dengan istilah penyepuhan.
Penyepuhan memanfaat-
kan bentuk perubahan energi
listrik menjadi energi kimia
melalui proses-proses kimiawi.
Secara sederhana, penye
puhan
dilakukan dengan cara meng-
alirkan arus listrik pada bahan
pelapis (sebagai anoda) dan
perhiasan yang akan disepuh
(sebagai katoda) melalui cairan
elektrolit. Selama proses ini
logam pelapis lama-lama akan habis karena berubah menjadi
partikel-partikel kecil yang kemudian menempel pada
perhiasan yang disepuh. Proses
penempelan inilah yang mem-
butuhkan energi listrik. Perhatikan
Gambar 10.3
.
Gambar 10.3
Bagan prpses
penyepuhan.
Bab 10 Daya dan Energi Listrik
197
Tulis jawaban pada buku kerjamu.
1. Sebuah lampu pijar 100 W menyala selama 1 jam.
a. Berapa joulekah energi listrik yang digunakan lampu itu?
b . Berapa energi listrik yang digunakan lampu itu, dalam
satuan kWh?
2. Sebuah seterika digunakan pada beda potensial 220 V, ter-
nyata mengalirkan arus listrik 200 mA. Jika dalam satu bulan
seterika tersebut digunakan selama 60 jam, berapa kWh
energi listrik yang diperlukan seterika itu dalam satu bulan?
3 . Pada akhir bulan Mei, angka yang tertulis pada kWh meter
adalah 6.235, dan pada akhir bulan Juni tertulis 6.750. Jika
harga listrik tiap kWh sebesar Rp 250,00; maka berapakah
biaya yang harus dibayar oleh pemilik rumah tersebut?
2
Perhatikan rekening listrik di bawah ini.
Buktikan bahwa perhitungan biaya listrik pada rekening
tersebut benar.
(Sumber: Dok. Penerbit)
Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX
198
1. Daya listrik adalah cepatnya energi listrik diubah menjadi energi bentuk lain.
2. Daya listrik pada peralatan listrik dapat dilihat pada label peralatan itu, atau
menggunakan rumus:
P
=
V
×
I.
3. Energi listrik dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Besar energi listrik dapat
dihitung melalui persamaan:
W = P
×
t
, atau
W = V
×
I
×
t.
4 . Biaya listrik bergantung pada besar energi listrik yang telah digunakan. Alat untuk
mengetahui penggunaan energi listrik disebut meter listrik atau kWh meter.
5. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain sehingga dapat kamu
manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Perubahan-perubahan tersebut
adalah sebagai berikut.
a. Energi listrik diubah menjadi energi cahaya, contoh lampu.
b . Energi listrik diubah menjadi energi gerak, contoh kipas angin.
6 . Energi listrik diubah menjadi energi panas, contoh kompor listrik.
7 . Energi listrik diubah menjadi energi kimia, contoh penyepuhan emas.
Bab 10 Daya dan Energi Listrik
199
valuasi
E
1. Berikut yang termasuk contoh dari
energi listrik diubah menjadi energi
gerak adalah ....
a. lampu
b. TV
c. kipas angin
d. seterika
2. Alat ukur energi listrik yang ada di
rumah-rumah adalah ....
a. kWh-meter
b. amperemeter
c. voltmeter
d. termometer
3. Daya listrik diukur dalam satuan ....
a. ohm
c. ampere jam
b . watt
d. volt
4. Energi listrik diukur dalam satuan ....
a. volt
c.
kilowatt
b . ampere jam
d. kilowatt jam
5 . Alat-alat yang mengubah energi listrik
menjadi energi panas adalah ....
a. seterika listrik dan kipas angin
b . seterika listrik dan oven listrik
c. kipas angin dan TV
d. oven listrik dan mesin cuci
A. Pengecekan Konsep
6 . Salah satu
faktor yang mem
pengaruhi
daya listrik adalah ....
a. waktu
c. energi
b. kuat arus
d. hambatan
7. Sebuah lampu dengan hambatan
5 ohm, dinyalakan selama 15 sekon.
Jika arus yang mengalir pada lampu
3 A, maka besar energi yang telah
dipakai lampu tersebut adalah ....
a. 29 J
c. 225 J
b . 75 J
d. 675 J
8. Seterika listrik dinyalakan selama
0,5 jam dan dipas
ang pada tegangan
220 V dengan kuat arus 2 A. Besar
energi listrik yang diperlukan adalah ....
a. 110 kJ
c. 440 J
b. 220 kJ
d. 792 kJ
9. Laju dilakukannya usaha disebut ....
a. daya
c .
jarak
b. kecepatan
d.
energi
1 0 . Besarnya energi listrik dapat ditentukan
dengan persamaan,
kecuali
....
a.
W = V
×
I
×
t
b.
W = P
×
t
c.
W = V
×
I
d.
W = I
2
×
R
×
t
Pilih salah satu jawaban yang tepat. Tulis jawaban pada buku kerjamu.
Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX
200
Coba kamu cari literatur di internet tentang materi bab
ini.
Apakah pemahamanmu tentang materi bab ini sama
dengan yang kamu temukan di internet?
Buat resume tentang materi ini berdasarkan pema
haman-
mu dan kumpulkan hasilnya pada gurumu.
B. Pemahaman Konsep
1. Sebuah lampu senter menggunakan
bola lampu 3,5 V ; 0,25 A. Jika dinyala-
kan selama 10 menit, maka berapa
energi yang dikeluarkan.
2. Keluarga Pak Atim menggunakan
4 buah lampu 25 watt, TV 100 watt, dan
kipas angin 50 watt. Setiap harinya
peralatan tersebut digunakan selama
10 jam. Jika harga listrik Rp 250,00/kWh,
tentukan biaya listrik yang harus
dibayar Pak Atim setiap bulannya.
3 . Buat poster yang menunjukkan bagian-
bagian seterika listrik, dan apa fungsinya.
4 . Sebuah seterika listrik memiliki ham
bat-
an 440 ohm. Jika seterika itu dihubung-
kan dengan sumber tegangan, dapat
mengalirkan kuat arus 0,5 A.
Jika
seterika dipasang selama 30 menit,
hitung
a. tegangan listrik,
b . energi listrik,
c. daya listrik.
5. Jelaskan mengapa baterai kecil 1,5 V
dapat digunakan untuk menjalankan
kalkulator selama setahun, namun
baterai 1,5 V yang jauh lebih besar yang
digunakan untuk menjalankan robot
mainan dengan cepat menjadi habis.
Tulis jawaban pertanyaan di bawah ini di buku kerjamu.