Halaman
Energi dan Daya Listrik
167
ENERGI DAN DAYA
LISTRIK
Bab 10
Listrik merupakan sesuatu yang sangat penting dalam
kehidupan sehari-hari. Hampir semua peralatan rumah
tangga saat ini menggunakan energi listrik. Energi listrik
diperoleh dari hasil pengubahan berbagai bentuk energi lain.
Fenomena energi listrik dan pemanfaatannya akan
kamu pelajari pada bab ini. Pada bab ini kamu akan
mempelajari hal-hal yang berkaitan dengan energi dan daya
listrik serta pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari.
Pretest
1. Perubahan energi apakah yang terjadi pada televisi yang sedang
ditonton?
2. Manakah yang lebih menguntungkan, menggunakan lampu pijar
atau TL?
3. Sebutkan macam-macam tenaga yang digunakan untuk
pembangkit listrik.
Sumber:
Ensiklopedi Iptek
, 2004
Kata-Kata Kunci
– daya listrik
– energi listrik
– kWh-meter
168
Mari BIAS 3
Energi dan Daya Listrik
169
Pada saat proses pembelajaran kelas VIII, kamu sudah mem-
pelajari energi dan daya yang berhubungan dengan gerak. Di kelas
IX ini, kamu akan lebih memperdalam energi, khususnya yang ber-
hubungan dengan listrik.
Energi yang dihasilkan bergantung sumber energinya. Jika
energi berasal dari angin, energi yang dihasilkan disebut energi
angin. Jika energi berasal dari panas bumi, energi yang dihasilkan
disebut energi panas bumi. Coba kamu sebutkan beberapa contoh
energi lain dan sumbernya.
A. ENERGI LISTRIK
Energi listrik dapat berubah menjadi bentuk energi lain. Untuk
mengubah energi listrik menjadi energi lain diperlukan alat listrik.
Setrika merupakan alat listrik yang memiliki hambatan, jika di-
gunakan memerlukan tegangan, arus listrik, dan waktu penggunaan.
Hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu itulah yang memengaruhi
besar energi listrik. Bagaimanakah merumuskan hubungan energi
listrik dengan hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu?
Untuk menjawab pertanyaan di atas lakukan Kegiatan 10.1
secara berkelompok. Sebelumnya bentuklah satu kelompok yang
terdiri 4 siswa; 2 laki-laki dan 2 perempuan.
Tujuan belajarmu adalah
dapat:
menjelaskan hubungan
antara tegangan, kuat
arus, dan energi listrik.
Tujuan Pembelajaran
Tujuan
: 1. Mengamati hubungan energi listrik dengan hambatan,
tegangan, kuat arus, dan waktu
2. Menunjukkan perubahan energi listrik menjadi energi
bentuk lain (panas)
Cara Kerja:
1. Lilitkan kawat nikelin pada badan termometer kemudian
susunlah alat seperti gambar.
2. Pasang dua baterai dan catatlah suhu awal termometer ke
dalam tabel.
3. Hidupkan sakelar bersamaan menghidupkan stopwatch dan
catat kenaikan suhu setiap 5 menit.
4. Catat kuat arus dan tegangan yang terukur pada ampere-
meter dan voltmeter.
5. Matikan sakelar dan ulangi langkah 1 s.d 4 sesuai data dalam
tabel pengamatan.
Alat dan Bahan:
– Baterai 6
buah
– Reostat
– Amperemeter
– Kawat nikelin
– Sakelar
– Termometer
– Voltmeter
– Stopwatch
170
Mari BIAS 3
6. Catatlah hasil pengamatan kelompokmu pada sebuah tabel di
buku kerjamu.
Pertanyaan:
1. Bagaimanakah pengaruh tegangan, kuat arus, jumlah lilitan
dan waktu terhadap kenaikan suhu termometer?
2. Nyatakan kesimpulan kelompokmu dalam buku kerjamu.
3. Diskusikan hasilnya dengan kelompokmu. Kemudian
bandingkan dengan hasil diskusi kelompok lain.
Jika kegiatan tersebut kamu lakukan dengan cermat, akan
kamu peroleh hubungan antara tegangan, kuat arus, jumlah lilitan,
dan waktu terhadap kenaikan suhu. Kenaikan suhu makin besar jika
tegangan membesar, kuat arus membesar, dan waktu makin lama.
Dengan demikian, besar energi listrik dapat ditulis dalam bentuk
persamaan berikut.
W
=
V
×
I
×
t
Dengan:
W
= besar energi listrik (joule)
V
= besar tegangan listrik (volt)
I
= besar kuat arus listrik (ampere)
t
= selang waktu (sekon)
Berdasarkan rumus di atas dapat dikatakan bahwa besar
energi listrik bergantung oleh tegangan listrik, kuat arus listrik, dan
waktu listrik mengalir. Energi listrik akan makin besar, jika tegangan
dan kuat arus makin besar serta selang waktu makin lama.
Karena menurut Hukum Ohm
V
=
IR
, maka persamaan
tersebut dapat diturunkan menjadi persamaan berikut.
W
=
I
2
R t
=
t
R
V
2
Dapatkah kamu membuktikan kebenaran penurunan rumus di atas?
Satuan energi listrik dalam SI adalah joule (J). Adapun, satuan
energi listrik yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari
adalah kWh (kilowatt hour atau kilowatt jam).
Dalam hal ini
1 kWh
= 1 kilo × 1 watt × 1 jam
= 1.000 × 1 watt × 3.600 sekon
= 3.600.000 watt sekon
= 3,6 × 10
6
joule
Termometer
S
Energi dan Daya Listrik
171
Selain itu dalam kehidupan sehari-hari, energi listrik sering
dimanfaatkan sebagai pemanas (misalnya setrika, solder, atau
heater
).
1. Lampu yang dipasang
di ruang tamu rumah
Bapak Budi tegangan-
nya 220 V mengalir
arus listrik 2 A selama 5
menit. Tentukan besar
energi listrik yang
diperlukan lampu untuk
menyala dengan baik.
Penyelesaian:
Diketahui:
V
= 220 V
I
= 2 A
t
= 5 menit = 300 s
Ditanyakan:
W
= ... ?
Jawab:
W
=
V × I × t
= 220 × 2 × 300
= 132.000 J = 132 kJ
2. Alat listrik
hambatannya 600 ohm
digunakan selama 20
menit. Jika energi
listrik yang digunakan
7.200 joule, berapakah
tegangan pada alat
tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
R
= 600
Ω
t
= 20 menit = 1.200 s
W
= 7.200 J
Ditanyakan:
V
= ... ?
Jawab:
V.V
.V
.
.
V
t
RW
V
606003
6003
2001
6002007
2
2
2
==
=
×
=
×
=
3. Sebuah setrika
hambatannya 100 ohm
digunakan selama 15
menit. Jika energi
listrik yang
ditimbulkan 22.500 J,
tentukan kuat arus
listrik yang mengalir
pada setrika.
Penyelesaian:
Diketahui:
R
= 100
Ω
t
= 15 menit = 900 s
W
= 22.500 J
Ditanyakan:
I
= ... ?
Jawab
:I
2
=
tR
W
×
I
2
=
900100
50022
×
.
I
2
= 0,25
I
2
=
250
,
= 0,5 A
172
Mari BIAS 3
4. Dua buah lampu disu-
sun seri masing-
masing mempunyai
hambatan 12
Ω
dan
18
Ω
menyala selama
10 menit. Keduanya
dipasang pada
tegangan 6 volt.
a. Tentukan besar
energi listrik yang
diperlukan pada
masing-masing
lampu.
b. Tentukan besar
seluruh energi
listrik yang
diperlukan.
Penyelesaian:
Diketahui:
t
= 10 menit = 600 s
R
1
= 12
Ω
R
2
= 18
Ω
V
= 6 V
Ditanyakan a.
W
1
= ... ?
W
2
= ... ?
b.
W
t
= ... ?
Jawab:
R
s
=
R
1
+
R
2
= 12 + 18
= 30
Ω
a.
W
1
=
I
2
×
R
1
×
t
W
2
=
I
2
×
R
2
×
t
= 0,2
2
× 12 × 600
= 0,2
2
× 18 × 600
= 288 J
= 432 J
b.
W
t
=
I
2
×
R
s
×
t
atau
W
t
=
t
R
V
S
×
2
= 0,2
2
× 30 × 600
=
600
30
6
2
×
= 720 J
= 720 J
I =
S
R
V
=
30
6
= 0,2 A
1. Solder dihubungkan dengan tegangan
listrik 220 V, sehingga mengalir arus
listrik pada elemen pemanas 2 A. Ber-
apakah energi listrik yang digunakan
solder apabila dipakai selama:
a. 10 detik,
b. 5 menit,
c . 1 jam.
2. Tiga buah lampu disusun kombinasi
menyala selama 5 menit seperti gambar
berikut.
a. Tentukan besarnya energi listrik
yang diperlukan pada masing-ma-
sing lampu.
b. Tentukan besar seluruh energi lis-
trik yang diperlukan.
3. Elemen pemanas dihubungkan dengan
tegangan listrik 220 V mengalir arus
listrik 3 A. Jika elemen tersebut dice-
lupkan ke dalam 2 kg air selama 5 me-
nit dan kalor jenis air 4.200 J/kg
o
C,
berapakah kenaikan suhu air?
Energi dan Daya Listrik
173
B. DAYA LISTRIK
Masih ingatkah kamu konsep daya saat belajar di kelas VIII?
Pengertian daya pada mekanika menjadi dasar penurunan daya pada
listrik dinamik. Pada mekanika, yang dimaksud dengan daya adalah
kecepatan melakukan usaha. Adapun, pada listrik dinamik, daya
listrik adalah jumlah energi listrik yang digunakan tiap detik. Besar
daya listrik dirumuskan sebagai berikut.
P
=
t
W
Karena
W
=
VIt
, maka persamaan daya listrik dapat ditulis sebagai
berikut.
P
=
VI
Adapun, menurut Hukum Ohm
V
=
IR
sehingga persamaan daya
juga dapat ditulis sebagai berikut.
2
2
V
P IR
R
= =
dengan:
P
= daya listrik satuannya watt (W)
V
= tegangan listrik satuannya volt (V)
I
= kuat arus listrik satuannya ampere (A)
R
= hambatan listrik satuannya ohm (
Ω
)
Cobalah kamu buktikan kebenaran penurunan rumus daya tersebut.
Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (W). Untuk daya
listrik yang besar menggunakan satuan kilowatt (kW) atau mega-
watt (MW), dimana
1 kW = 1.000 watt = 10
3
watt
1 MW = 1.000.000 watt = 10
6
watt
Tujuan belajarmu adalah
dapat:
$
menjelaskan
hubungan antara
energi dan daya
listrik;
$
menerapkan konsep
energi dan daya
listrik dalam
penggunaan energi
listrik di rumah
tangga berdasarkan
angka yang tertera
pada kWh-meter
Tujuan Pembelajaran
• Daya merupakan kece-
patan perubahan ben-
tuk energi listrik ke
bentuk energi lainnya.
• Pada umumnya daya
listrik tercantum pada
alat-alat listrik.
1. Lampu dipasang pada
tegangan 220 V
mengalir arus listrik
500 mA. Tentukan
besar daya pada
lampu.
Penyelesaian:
Diketahui:
V
= 220 volt
I
= 500 mA = 0,50 A
Ditanyakan:
P
= ... ?
Jawab:
P
=
V
×
I
= 220
×
0,5
= 110 watt
174
Mari BIAS 3
2. Pada alat listrik yang
hambatannya 600 ohm
mengalir arus listrik
250 mA. Berapakah
daya alat itu?
Penyelesaian:
Diketahui :
R
= 600
Ω
I
= 250 mA = 0,25 A
Ditanya:
P
= ... ?
Jawab:
P
=
I
2
×
R
P
= 0,25
2
×
600
= 37,5 watt
1. Gambar berikut adalah dua buah lampu
yang dinyalakan pada tegangan 3 V.
Tentukan daya pada masing-masing
lampu.
2. Dua lampu A dan B dipasang seri. Jika
daya lampu A sama dengan 6 kali daya
lampu B, berapakah perbandingan ham-
batan antara lampu A dengan B?
3. Elemen pemanas dayanya 70 watt digu-
nakan untuk memanaskan air selama 10
menit menyebabkan kenaikan suhu air
40
o
C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg
o
C,
berapakah massa air?
12
Ω
8
Ω
10
Ω
3 V
1.
Daya Listrik pada Suatu Alat Listrik
Alat listrik yang dijual di toko biasanya sudah tercantum daya
dan tegangan yang dibutuhkan alat itu. Misalnya, lampu bertuliskan
60 W/220 V, setrika bertuliskan 300W/220 V, dan pompa air ber-
tuliskan 125 W/220 V.
Lampu bertuliskan 60 W/220 V artinya lampu akan menyala
dengan baik, jika dipasang pada tegangan 220 volt dan selama 1
detik banyaknya energi listrik yang diubah menjadi energi cahaya
60 joule.
Jika lampu dipasang pada tegangan lebih besar dari 220 V
maka lampu akan rusak. Sebaliknya, jika dipasang pada tegangan
kurang dari 220 V, lampu menyala kurang terang.
Ada kalanya alat-alat listrik tidak mencantumkan daya listrik-
nya, tetapi tertulis tegangan dan kuat arus. Misalnya, motor listrik
bertuliskan 220 V- 0,5 A. Artinya motor akan bekerja dengan baik
jika dipasang pada tegangan 220 volt dan akan mengalir arus listrik
0,5 ampere.
(Menumbuhkan Rasa
Ingin Tahu)
Bola lampu pijar yang
filamennya putus akan
menyala lebih terang jika
filamen dapat tersambung
kembali. Namun, sesaat
setelah itu lampu padam.
Mengapa demikian?
Energi dan Daya Listrik
175
2.
Penggunaan Satuan kWh (kilowatt jam)
Alat untuk mengukur energi listrik yang digunakan dalam
rumah tanggga disebut kWh-meter (meteran listrik). Alat itu terdiri
atas sebuah motor yang kecepatan berputarnya bergantung daya
alat listrik yang digunakan dan waktu penggunaan. Angka yang
ditunjukkan merupakan integrasi besaran daya kali waktu atau energi
listrik.
1. Enam buah lampu ma-
sing-masing 60 watt
menyala selama 2 jam.
Berapa kWh-kah
energi listrik yang
diperlukan?
Penyelesaian:
Diketahui:
P
= 6
×
60 watt
= 360 W
t
= 2 jam
Ditanyakan:
W
= ... ?
Jawab:
W
=
P
×
t
= 360
×
2
= 720 Wh
= 0,72 kWh
Sumber:
Dok. Penerbit
S
Gambar 10.1
Meteran listrik
2. Alat listrik bertuliskan
250 W/220 V menyala
selama 10 jam. Berapa
kWh energi listrik
yang diperlukan?
Penyelesaian:
Diketahui:
P
= 250 W
V
= 220 V
t
= 10 jam
Ditanyakan:
W
= ?
Jawab:
W
=
P
×
t
= 250
×
10
= 2.500 Wh = 2,5 kWh
3. Sebuah lampu pijar
bertuliskan
220 V/100 W.
Tentukan daya lampu
jika dipasang pada
sumber tegangan
220 V dan 110 V.
Penyelesaian:
Diketahui:
V
= 220 volt
P
= 200 W
Ditanyakan:
P
220
dan
P
110
= ... ?
Jawab:
Sesuai spesifikasi lampu, jika dipasang pada tegangan 220
V daya lampu sebesar 100 W.
Adapun hambatan lampu sebesar
R
=
P
V
2
=
()
W
V
100
220
2
= 484
Ω
176
Mari BIAS 3
Pernahkah kamu membayar rekening listrik rumahmu ke
PLN? Pada dasarnya pelanggan PLN menggunakan energi listrik se-
tiap bulannya. Besar kecil penggunaan energi itulah yang digunakan
sebagai dasar untuk membayar rekening listrik. Banyaknya energi
listrik (dalam satuan kWh) yang digunakan dapat dibaca pada
meteran listrik. Adapun, harga per kWh ditentukan oleh PLN.
Dalam rumah tangga tiap hari menggunakan:
·
2 buah lampu 60 W menyala 5 jam,
·
4 buah lampu 20 W menyala 5 jam,
·
sebuah TV 150 W menyala 4 jam,
·
sebuah setrika 300 W menyala 2 jam.
Seandainya harga tiap kWh Rp1.000,00, hitunglah rekening listrik
yang harus dibayar selama satu bulan.
Penyelesaian:
Diketahui:
P
1
= 2
×
60 = 120 W,
t
1
= 5 jam
P
2
= 4
×
20 = 80 W,
t
2
= 5 jam
P
3
= 1
×
150 = 150 W,
t
3
= 4 jam
P
4
= 1
×
300 = 300 W,
t
4
= 2 jam
Harga 1 kWh = Rp1.000,00
Ditanyakan:
Rekening = ?
Jawab:
W
1
=
P
1
×
t
1
= 120
×
5 = 600 Wh
W
2
=
P
2
×
t
2
= 80
×
5 = 400 Wh
W
3
=
P
2
×
t
3
= 150
×
4 = 600 Wh
W
4
=
P
2
×
t
4
= 300
×
2 = 600 Wh
W
1hari
= 2.200 W = 2,2 kWh
W
1
bulan
= 30
×
W
1
hari
= 30
×
2,2 = 66 kWh
Rekening =
W
1
bulan
×
Harga kWh
= 66
×
Rp 1.000,00 = Rp 66.000,00
Nilai hambatan tersebut tidak berubah meskipun lampu
dipasang pada sumber tegangan yang berbeda. Jika lampu
dipasang pada tegangan 110 V, dayanya menjadi:
P
110
=
R
V
2
=
()
Ω
484
110
2
V
= 25 watt
Jadi lampu 100 watt jika dipasang pada tegangan 110 V
dayanya turun menjadi 25 watt (lebih redup).
Energi dan Daya Listrik
177
Tujuan belajarmu adalah
dapat:
menunjukkan perubah-
an energi listrik menjadi
bentuk energi lain.
Tujuan Pembelajaran
1. Apakah artinya TV bertuliskan 300 W/
220 V?
2. Lampu bertuliskan 40 W/220 V, ber-
apakah hambatan lampunya?
3. Lampu bertuliskan 120 W/220 V, dipa-
sang pada tegangan 110 V. Berapakah
daya lampu?
4. Sebuah rumah tangga setiap hari meng-
gunakan alat-alat listrik sebagai berikut.
·
4 buah lampu masing-masing 10
watt menyala 10 jam,
·
sebuah setrika 300 watt dipakai 1
jam,
·
sebuah TV 100 watt hidup selama 6
jam,
·
sebuah tape recorder 60 watt ber-
bunyi selama 2 jam.
Jika harga per kWh Rp1.000,00 hitung-
lah:
a. energi listrik yang digunakan selama
1 hari,
b. energi listrik yang digunakan selama
1 minggu,
c . energi listrik yang digunakan selama
1 bulan (30 hari),
d. rekening listrik yang harus dibayar.
C. PERUBAHAN ENERGI LISTRIK
Manusia menggunakan sumber-sumber energi yang disedia-
kan alam sejak dulu. Dari sekian banyak bentuk energi yang kita
ketahui, energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang
paling mudah diubah ke dalam bentuk energi yang lain. Oleh karena
itu, setiap ditemukan bentuk energi baru, orang cenderung meng-
ubahnya menjadi berbentuk energi listrik sebelum dimanfaatkan.
Satu bentuk energi dapat berubah ke bentuk energi yang lain.
Untuk mengubah bentuk energi listrik diperlukan alat listrik. Energi
listrik dapat diubah ke berbagai bentuk energi antara lain energi
cahaya, energi kalor, energi bunyi, energi kinetik, dan energi kimia.
Kamu sudah menunjukkan perubahan energi listrik menjadi energi
panas pada Kegiatan 10.1.
Perubahan bentuk energi listrik selalu memenuhi hukum
kekekalan energi. Hukum tersebut berbunyi
energi tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat
berubah dari bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain
.
Perhatikan kWh-meter yang ada di rumahmu. Selanjutnya hi-
tunglah penggunaan energi listrik yang terpakai selama 1 bulan.
178
Mari BIAS 3
1. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya
Ambillah sebuah lampu pijar, dan coba perhatikan. Ternyata,
pada lampu tertulis 20 W/220 V. Kemudian hubungkan dengan stop
kontak listrik PLN. Apa yang terjadi? Ternyata, lampu menyala.
Perubahan bentuk energi apakah yang terjadi pada lampu pijar?
Lampu pijar dan lampu neon merupakan alat listrik yang dapat
mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan energi kalor. Di
dalam ruang kaca lampu pijar, terdapat filamen yang mudah terbakar
yang terbuat dari kawat wolfram halus yang dibuat spiral. Di dalam
bola kaca diisi gas argon dan nitrogen bertekanan rendah yang
berguna untuk menyerap energi kalor dari filamen yang berpijar,
sehingga filamen tidak cepat putus. Ketika arus listrik mengalir,
filamen berpijar sampai suhu 1.000
O
C menghasilkan cahaya dan
kalor. Lampu ini apabila digunakan terasa panas karena banyak
energi listrik yang berubah menjadi energi kalor, sehingga lampu
tidak hemat listrik.
Lampu tabung (TL) sering disebut lampu neon. Lampu ini
terbuat dari tabung kaca yang bentuknya bermacam-macam. Di
dalam tabung kaca diisi gas raksa dan pada kedua ujungnya terdapat
elektrode. Jika kedua elektrode dihubungkan dengan tegangan tinggi
menyebabkan terjadinya loncatan elektron yang menimbulkan api
listrik. Loncatan elektron ini dapat menyebabkan gas raksa me-
mancarkan sinar ultraviolet yang tidak tampak oleh mata. Agar sinar
yang dihasilkan dapat dilihat, dinding tabung kaca bagian dalam
dilapisi zat fluoresensi. Dinding kaca berlapis zat itu akan memen-
darkan cahaya ketika terkena sinar ultraviolet. Cahaya yang dipan-
carkan berupa cahaya putih dan tidak panas.
Dibandingkan lampu pijar, lampu TL memiliki kelebihan. Pada
lampu TL lebih banyak energi listrik yang berubah menjadi energi
cahaya. Lampu ini hemat listrik karena kalor yang ditimbulkan kecil
dan tidak terlalu panas ruang di sekitarnya. Sekarang ini, lampu jenis
TL dibuat dalam berbagai bentuk dan memiliki keunggulan hemat
energi.
2. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor
Ambillah sebuah setrika listrik atau solder dan hubungkan
dengan stop kontak listrik PLN dan tunggu beberapa saat. Mengapa
dasar setrika terasa panas? Dari manakah asalnya panas? Perubahan
bentuk energi apakah yang terjadi pada setrika?
Setrika listrik dan solder merupakan alat yang dapat merubah
energi listrik menjadi energi kalor (panas). Bagian dalam setrika
listrik terdapat elemen pemanas yang terbuat dari bahan konduktor
yang hambatan jenisnya besar. Elemen pemanas diletakkan di antara
alas berupa besi dengan penutup setrika yang dipisahkan bahan
S
Gambar 10.2
Lampu pijar
Filamen
tungsten
gas argon dan
nitrogen
S
Gambar 10.3
Lampu neon
Elektrode
Zat fluoresen
Tabung gas
Energi dan Daya Listrik
179
Tujuan belajarmu adalah
dapat:
mempraktikkan
penghematan energi
listrik dalam kehidupan
sehari-hari.
Tujuan Pembelajaran
isolator. Ketika dialiri arus listrik, elemen tersebut akan meng-
hasilkan energi kalor dan suhunya naik. Energi kalor yang dihasilkan
dihantarkan ke lapisan besi, sehingga lapisan besi ikut panas.
Solder listrik merupakan alat untuk memasang komponen
elektronika pada papan rangkai. Bagian dalam solder listrik berisi
elemen pemanas yang terbuat dari bahan konduktor yang hambatan
jenisnya besar. Elemen pemanas diletakkan di dalam selubung
solder. Ketika dialiri arus listrik, elemen tersebut akan menghasilkan
energi kalor dan suhunya naik. Energi kalor yang dihasilkan dihan-
tarkan ke mata solder. Logam mata solder memiliki titik lebur yang
lebih tinggi daripada titik lebur timah solder. Suhu solder yang terlalu
tinggi akan merusak komponen solder.
D. PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK
Sumber energi ada yang dapat diperbarui dan ada pula yang
tidak dapat diperbarui. Sebagian besar sumber energi yang kita
gunakan di rumah dan untuk angkutan merupakan sumber energi
yang tidak dapat diperbarui. Akibatnya pada suatu saat akan terjadi
krisis energi. Karena jumlah permintaan energi melebihi batas energi
yang tersedia di bumi, maka para ahli menunjukkan bahwa minyak
bumi dan batu bara di dunia ini akan habis dalam kurun waktu
tertentu.
S
Gambar 10.4
Setrika listrik
Setrika
listrik
Elemen
panas
1. Sebutkan alat-alat yang dapat meng-
ubah energi listrik menjadi energi gerak.
2. Sebutkan alat-alat yang dapat meng-
ubah energi listrik menjadi energi suara.
3. Sebutkan alat-alat listrik yang diguna-
kan setiap hari di rumahmu. Perubahan
bentuk energi apakah yang terjadi pada
alat-alat itu?
S
Gambar 10.5
Solder listrik
Ujung solder
Elemen pemanas
Selubung
180
Mari BIAS 3
1. Mengapa kita harus menghemat energi?
2. Ambillah bukti pembayaran rekening listrik di rumahmu. Di
sebalik rekening terdapat cara tepat menghemat listrik. Apa
sajakah itu?
Walaupun energi listrik yang disediakan PLN cukup besar
namun belum mencukupi kebutuhan listrik secara nasional. Karena
masih terdapat daerah di tanah air ini yang belum mendapat suplai
listrik. Pemerintah terus mengembangkan penyediaan energi listrik
guna pemerataan penggunaan listrik untuk meningkatkan perkem-
bangan industri di seluruh tanah air.
Sumber energi yang terbatas dan banyaknya permintaan
listrik di tanah air mendorong kita untuk menghemat energi di
antaranya penghematan energi listrik. Pemanfaatan energi listrik
secara efektif perlu digalakkan pada seluruh pengguna energi listrik.
Jatah daya listrik yang diberikan PLN perlu dimanfaatkan sebaik-
baiknya.
Berikut ini beberapa usaha penghematan energi listrik.
•
Mematikan saklar alat listrik yang tidak digunakan.
•
Menyalakan lampu setelah gelap.
•
Menggganti lampu pijar dengan lampu TL.
•
Memilih alat-alat listrik yang berdaya rendah.
•
Membuat ruangan berjendela.
•
Mencari sumber-sumber energi alternatif yang dapat diperbarui.
•
Menemukan alat-alat baru yang menggunakan tenaga surya.
1. Besar energi listrik tergantung pada tegangan, kuat arus, dan waktu.
Besar energi listrik dirumuskan dengan
2
2
V
W V I t
I Rt
t
R
=
=
= ×
2. Satuan kWh digunakan untuk :
a. menghitung energi yang dihabiskan dalam rumah tangga yang
berlangganan listrik,
b. menghitung rekening listrik.
Energi dan Daya Listrik
181
3. Daya listrik adalah besar energi listrik per satuan waktu.
Daya listrik dirumuskan :
2
2
V
PVI I R
R
=×= × =
4. Suatu alat listrik akan mengalami penurunan daya jika dipasang pada
sumber tegangan yang lebih rendah. Adapun, nilai hambatan alat listrik
tersebut selalu tetap.
5. Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang paling mudah
diubah ke bentuk energi yang lain.
6. Cara menghemat energi listrik antara lain:
a. matikan lampu saat pergi,
b. nyalakan lampu saat gelap,
c . gunakan alat-alat rumah tangga yang daya listriknya rendah.
Kerjakan tugas proyek ini secara berkelompok.
Sediakan seperangkat percobaan yang terdiri atas pemanas, baterai,
amperemeter, stopwatch, dan termometer.
Kamu sudah mengetahui bahwa energi dapat berubah bentuk.
Berdasarkan peralatan yang ada cobalah merancang percobaan untuk
mengetahui peruahan energi listrik ke energi panas. Ingat energi listrik
dapat ditulis dalam persamaan
E
=
V I t
, sedangkan energi panas dapat
ditulis
Q
=
m c
∆
T.
Uji cobakanlah hasil rancanganmu dan bandingkan hasilnya terhadap
rancangan kelompok lain.
Apabila kamu sudah membaca isi bab ini dengan baik, seha-
rusnya kamu sudah dapat mengerti tentang hal-hal berikut.
1. Besar energi listrik.
2. Besar daya listrik.
3. Energi listrik yang terpakai di rumah.
4. Cara penghematan energi listrik.
Apabila masih ada materi yang belum kamu pahami, tanyakan
pada gurumu. Setelah paham, maka pelajarilah bab selanjutnya.
182
Mari BIAS 3
kWh
:
kilowatt hour (kilowatt jam), salah satu satuan energi
listrik selain joule.
sel surya
:
sel yang dapat mengubah energi cahaya menjadi energi
listrik secara langsung.
rekening listrik
:
hitungan pembayaran listrik yang secara periodik
dilakukan (biasanya sekali dalam sebulan).
Kerjakan soal-soal berikut di buku kerjamu
A. Pilihlah salah satu jawaban yang benar.
1. Perubahan energi pada foto sel adalah
....
a. energi cahaya menjadi energi listrik
b. energi kimia menjadi energi listrik
c . energi cahaya menjadi energi kimia
d. energi kimia menjadi energi cahaya
2. Solder listrik dayanya 30 watt memiliki
hambatan 120 ohm. Tegangan solder
adalah ....
a. 0,25 V
c . 60 V
b. 40 V
d. 3.600 V
3. Pompa air dayanya 128 watt dan ham-
batannya 800 ohm. Kuat arus pada pom-
pa adalah ....
a. 0,2 A
c . 0,4 A
b. 0,3 A
d. 0,8 A
4. Alat listrik digunakan pada tegangan
3,5 V mengalir arus listrik 0,01 A selama
5 jam. Banyaknya energi listrik yang di-
perlukan adalah ....
a. 0,035 J
c . 630 J
b. 0,175 J
d. 1.010 J
5. Lampu dialiri arus listrik 500 mA. Jika
hambatannya 140 ohm, daya lampu ada-
lah ....
a. 35 watt
c . 7.000 watt
b. 70 watt
d. 70.000 watt
6. Setrika bertuliskan 100 W/220 V, saat
digunakan elemennya putus. Jika elemen
itu diperbaiki dengan kawat konstanta
yang tiap meter hambatannya 121 ohm
maka dibutuhkan kawat konstanta se-
panjang ....
a. 1 m
c . 3 m
b. 2 m
d. 4 m
7. Alat pengering membutuhkan energi
listrik 8.000 J selama 30 menit. Jika
hambatan alat itu 360 ohm, tegangan
pada alat tersebut adalah ....
a. 13,5 volt
c . 40 volt
b. 30 volt
d. 60 volt
Energi dan Daya Listrik
183
8. Lampu menyala ditunjukkan grafik ber-
ikut. Hambatan dan daya lampu adalah
....
a. 10 ohm dan 40 watt
b. 0,1 ohm dan 18 watt
c . 18 ohm dan 22 watt
d. 22 ohm dan 40 watt
9. Alat listrik berikut yang memiliki ham-
batan paling besar adalah ....
10. Berikut yang
bukan
cara menghemat
energi adalah ....
a. nyalakan lampu saat diperlukan
b. pilih alat listrik yang daya listriknya be-
sar
c . matikan kompor saat pergi
d. pakai bak penampungan air
11. Berikut ini yang bukan satuan daya listrik
adalah ....
a. joule/detik
c .
ampere
2
. ohm
b. volt.ampere
d. volt.ohm
2
12. Besaran yang mempunyai satuan kWh
adalah ....
a. energi listrik
c . hambatan listrik
b. daya listrik
d. tegangan listrik
13.
Gambar berikut menunjukkan tiga buah
lampu menyala selama 5 menit. Energi
listrik yang diperlukan adalah ....
a. 18.000 J
c . 45.000 J
b. 27.000 J
d. 54.000 J
14. Berikut ini yang tidak memengaruhi ba-
nyaknya tagihan rekening listrik yang ha-
rus dibayarkan kepada PLN adalah ....
a. angka kWh yang tertera pada kWh
meter besar
b. lamanya penggunaan alat-alat listrik
c . banyak lampu yang digunakan
d. harga alat-alat elektronik
15. Perhatikan tabel berikut.
Berdasarkan tabel, yang menyatakan hu-
bungan yang benar adalah ....
a. 1, 2 dan 3
c . 2 dan 4
b. 1 dan 3
d. 4
16. Lampu mampu menyala 30 menit mem-
butuhkan energi 2.700 J. Apabila lampu
diharapkan menyala 45 menit, dibutuh-
kan tambahan energi sebesar ....
a. 1.350 J
c . 3.500 J
b. 1.500 J
d. 4.050 J
17. Data alat:
1. Oven
4.
Magic Jar
2. Bor listrik
5. Rice Cooker
3. Mikser
6. Mesin cuci
Alat yang dapat mengubah energi listrik
menjadi energi kinetik ditunjukkan oleh
nomor ....
a. 1, 2, dan 3
c . 2, 4, dan 6
b. 1, 4, dan 5
d. 2, 3 dan 6
18. Elemen pemanas hambatannya 100 ohm,
selama 20 menit mengalir arus listrik 0,5
A. Energi kalor yang ditimbulkan adalah
....
a. 10 kalori
c . 7.200 kalori
b. 1.000 kalori
d. 30.000 kalori
V
(volt)
I
(A)
0
2
20
20
Ω
60
Ω
30
Ω
3A
No.
a.
b.
c.
d.
Jenis alat
Blender
Mikser
Kulkas
Pompa air
Bertuliskan
125 W/220 V
150 W/220 V
60 W/220 V
100 W/220 V
No.
1.
2.
3.
4.
I
(A)
2
4
3
6
R
(ohm)
50
100
600
200
P
(watt)
200
40.000
5.400
1.200
184
Mari BIAS 3
S
L
1
S
L
3
L
2
L
4
19. Dalam upaya mengatasi krisis energi lis-
trik perlu dibangun reaktor atom. Per-
ubahan energi yang diharapkan pada
reaktor ini adalah ....
a. energi listrik menjadi energi kimia
b. energi kimia menjadi energi nuklir
c . energi nuklir menjadi energi listrik
d. energi listrik menjadi energi nuklir
20. Empat buah lampu identik, jika sakelar
ditutup lampu yang menyala paling te-
rang adalah ....
a. L
1
b. L
2
c. L
3
d. L
4
B. Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas.
1. Sebuah lampu dipasang pada tegangan
220 volt dan kuat arus yang mengalir 2
ampere. Berapakah energi yang diperlu-
kan selama 5 menit?
2. Sebuah oven hambatannya 600 ohm di-
aliri arus listrik 0,5 ampere. Berapakah
energi kalor yang dihasilkan selama 6
menit?
3. Lampu TL dan lampu pijar bertuliskan
sama 60 W/220 V. Mengapa lampu TL
menyala lebih terang daripada lampu
pijar, walaupun menggunakan energi lis-
trik yang sama besarnya? Jelaskan de-
ngan singkat.
4. Sebuah setrika bertuliskan 220 V/100 W
menyala 10 menit. Berapakah energi ka-
lor yang ditimbulkan?
5. Sebuah keluarga berlangganan listrik, se-
tiap hari menggunakan alat-alat sebagai
berikut.
– 6 lampu 20 watt menyala 5 jam
– sebuah TV 300 watt menyala 3 jam
– sebuah sanyo 125 watt menyala 2 jam
– sebuah kulkas 100 watt menyala 8 jam
– sebuah setrika 300 watt menyala 2 jam
Jika harga per kWh Rp1.000,00 ber-
apakah rekening listrik yang harus diba-
yar tiap bulan (30 hari)?