MAKALAH DAYA LISTRIK
DI SUSUN OLEH:
AHMAD FAKIH BUDIARTO (1513001)
NADYA NANDA ISLAMI (1513010)
FADHIEL (1513024)
INDAH KARTIKA (1513021)
KEMENTRIAN PERINDUSTRIAN R.I
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INDUSTRI
JL.LETJEN SUPRAPTO NO.26-CEMPAKA PUTIH, JAKARTA 10510
TELP : (021) 42886064 EXT.133,107,115,119 FAX : (021) 42888206
www.stmi.ac.id
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 Sistem Satuan Teknologi Kimia (SSTK) yang kami beri judul "Energi dan Daya Listrik".
Dalam penulisan makalah ini kami tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini kami ingin menyampaikan terima kasih kepada :
Ibu Winda Hariyani S.ST sebagai asisten dosen.
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.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kemajuan kami. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya dan pembaca pada umumnya.
Wassalamu'alaikum wr. wb.
Jakarta, Desember 2013Penyusun
Jakarta, Desember 2013
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
KATA PENGANTAR ii
DAFTAR ISI iii
BAB I PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Rumusan Masalah 1
BAB II PEMBAHASAN 2
Pengertian Energi Listrik dan Kalor 2
Hubungan Energi Listrik dan Kalor 6
Penggunaan Energi Listrik 7
Daya Listrik 8
Pengertian Data yang Tertulis pada Peralatan Listrik 10
BAB III PENUTUP 12
A. Kesimpulan 12
B. Kritik dan Saran 12
DAFTAR PUSTAKA 13
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
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 dan Kalor
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 x R
Resistor =
I x 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. 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
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
Kalori panas yang timbul pada lampu = (3,6 x 10³ joule x 0,24 kalori)
= 864 kalori
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 = 40 ohm ; T1 = 10 ,
t = 10 menit = 600 sekon
m = 10 kg
W = Q
V2/R .t = m .c . t
t = (V2.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 = (V2.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
Hubungan antara watt, joule, dan kilowatt-hour (kWH)
1 watt = 1 joule per sekon atau 1 joule = 1 watt x 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 yang membatasi 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
= [ 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.
.
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
