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 1 = daya tertulis pada spesifikasi peralatan
V 2 = tegangan sesungguhnya yang diberikan kepada peralatan
V 1 =
tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan
P 2 = daya
sesungguhnya yang diserap 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,
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 :
Diketahui :P tiap lampu= 40 W
P sumber listrik=
450 W
Ditanya :
n=……??
Jawab :
B.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 :
Dengan,
P = daya listrik ………… (joule / detik atau Volt ampere atau watt)
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.
Atau
Arus listrik I yang mengalir melalui resistor R akan
menyebabkan daya yang dikirim baterai hilang dalam bentuk panas ini
disebut daya disipasi, dan dirumuskan oleh
Atau
Jika elemen listrik dengan V1 volt,
P1 diberi tegangan V2volt, maka karena hambatan
listrik elemen tetap diperoleh besar daya disipasinya adalah:
Untuk mengukur energi listrik yang digunakan dalam pemakaian
sehari-hari oleh pelanggan listrik, PLN mengukurnya dengan satuan kWh
(kilowatt-hour).
1 kWh = (1 kW) x (1 jam)
= (1000 W) x (3600 s)
1 kWh = 3,6 x 106 J
Jika pada alat listrik (lampu) tertera data (label) yang
tertulis pada lampu adalah 60W/220V. Ini berarti daya listrik yang dipakai oleh
alat tersebut tepat 100 watt jika tegangan yang diberikan pada alat itu tepat
220 volt. Daya listrik didefinisikan sebagai energi per satuan waktu, yaitu
dalam hal ini adalah sebesar 60 Joule per satu detik.
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).
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 :
Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan
listrik dalam suatu rangkaian tertutup. 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. Energi listrik dapat diubah
menjadi bentuk lain, misalnya:
1)Energi
listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor
listrik.
2)Energi
listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
3)Energi
listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
4)Energi
listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa
penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
Jika arus listrik mengalir pada suatu
penghantar yang berhambatan R, maka sumber arus akan mengeluarkan energi pada
penghantar yang bergantung pada:
1)Beda
potensial pada ujung-ujung penghantar (V).
2)Kuat arus yang mengalir pada penghantar
(i).
3)Waktu
atau lamanya arus mengalir (t).
Untuk mengetahui seberapa besar energi yang dibutuhkan oleh
suatu alat listrik, maka dapat dipahami konsep berikut;
Pada rangkaian tertutup seperti gambar di atas, arus listrik
I mengalir melalui hambatan R. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke
potensial yang lebih rendah. Arus listrik tersebut tidak lain adalah gerakn
muatan listrik yang melalui rangkaian tersebut. Besarnya muatan listrik yang
mengalir pada rangkaian adalah Q = I . t
Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh
mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup. Energi
listrik yang diberikan oleh suatu sumber dc bertegangan V (Volt) yang mencatu
arus I (ampere) selama selang waktu t (sekon) dinyatakan oleh,
W = V l
tKarena V
= I R
Atau :
Maka energi listrik W dapat juga dinyatakan oleh :
W = I2 R t
Atau
Dengan W adalah energi listrik dalam
Joule (J).Energi listrik
W dapat dirubah menjadi energi kalor Q dari sebuah pemanas air listrik. Jika
efisiensi alat dianggap 100%, maka berlaku hubungan.
Jika efisiensi elemen pemanas tidak
100% maka berlaku
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 )
