Materi Fisika

konsep Energi dan Daya Listrik
1. Energi Listrik
Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
• Energi listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor listrik.
• Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
• Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
• 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:
• Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V).
• Kuat arus yang mengalir pada penghantar (i).
• Waktu atau lamanya arus mengalir (t).

Berdasarkan pernyataan di atas, dan karena harga V = R.i, maka persamaan energi listrik dapat dirumuskan dalam bentuk :
W = V.i.t
= (R.i).i.t
W = i^2.R.t (dalam satuan watt-detik)

dan karena i = V/R, maka persamaan energi listrik dapat pula dirumuskan dengan:
W = i^2.R.t
= (V/R^2.R.t
W = V^2.t/R (dalam satuan watt-detik)

Keuntungan menggunakan energi listrik:
a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain.
b. Mudah ditransmisikan.
c. Tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran lingkungan.

Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah menjadi panas (kalor) pada penghantar. Besar energi listrik yang berubah menjadi panas (kalor) dapat dirumuskan:
Q = 0,24 V i t……kalori
Q = 0,24 i^2 R t…..kalori
Q = 0,24 V^2.t/R….kalori

Jika V, i, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka panas (kalor) dinyatakan dalam kalori.

Konstanta 0,24 didapat dari percobaan joule, Di dalam percobaannya Joule menggunakan rangkaian alat yang terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta penghantar yang berarus listrik. Jika dalam percobaan arus listrik dialirkan pada penghantar dalam waktu t detik, ternyata kalor yang terjadi karena arus listrik berbanding lurus dengan:
a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V)
b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i)
c. Waktu selama arus mengalir (t).

dan hubungan ketiganya ini dikenal sebagai “hukum Joule”

Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24 kalori. Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah:
Q = 0,24 V.i.t kalori

Daya Listrik
Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan waktu. Dari definisi ini, maka daya listrik (P) dapat dirumuskan:
Daya = Energi/waktu
P =W/t
P = V.i.t/t
= V.i
P = i2. R
P = V^2/R (dalam satuan volt-ampere, VA)

Satuan daya listrik :
a. watt(W) = joule/detik
b. kilowatt (kW): 1 kW = 1000 W.

Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu:
Jika daya dinyatakan dalam kilowatt (kW) dan waktu dalam jam, maka satuan energi adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour (kWh).
1 kWh = 36 x 105 joule

Dalam satuan internasional (SI), satuan daya adalah watt(W) atau setara Joule per detik (J/sec). Daya listrik juga diekspresikan dalam watt(W) atau kilowatt (kW). Konversi antara satuan HP dan watt, dinyatakan dengan formula sebagai berikut:

1 HP = 746 W = 0,746 kW
1kW = 1,34 HP

Sedangkan menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam satuan Hourse Power (HP)atau (ft)(lb)/(sec).

ENERGI LISTRIK
Masih ingatkah kamu dengan pengertian energi?. Di kelas tujuh dahulu telah kita pelajari bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Energi listrik dilambangkan dengan W.
Sedangkan perumusan yang digunakan untuk menentukan besar energi listrik adalah :
W = Q.V
keterangan :
W = Energi listrik ( Joule)
Q = Muatan listrik ( Coulomb)
V = Beda potensial ( Volt )
Karena I = Q/t maka diperoleh perumusan
W = (I.t).V
W = V.I.t
Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum Ohm ( V = I.R) maka diperoleh perumusan
W = I.R.I.t
Satuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kalori, dimana 1 kalori sama dengan 0,24 Joule selain itu juga menggunakan satuan kWh (kilowatt jam).

HUBUNGAN ENERGI LISTRIK DENGAN ENERGI KALOR
Waktu kelas 7 materi kalor telah diberikan dan dibahas dengan komplit. Persamaan yang digunakan dalam menghitung energi kalor adalah
Q = m.c. (t2 – t1)
sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan :
W = Q
I.R.I.t = m.c.(t2 – t1)
keterangan :
I = kuat arus listrik (A)
R = Hambatan (ohm)
t = waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/ kg C)
t1 = suhu mula – mula (C)
t2 = suhu akhir (C)
Pemanfaatan Energi Listrik
Di antara peralatan listrik di rumah anda, anda mungkin mempunyai pengering rambut, beberapa lampu, pesawat TV, stereo, oven microwave, kulkas dan kompor listrik. Masing-masing mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain, misalnya energi cahaya, energi kinetik, energi bunyi, atau energi panas. Berapa besarnya energi listrik yang diubah menjadi energi bentuk lain? dan berapa lajunya? Energi yang di catu pada rangkaian dapat digunakan dengan beberapa cara yang berbeda. Motor merubah energi listrik menjadi energi mekanik. Lampu listrik merubah energi listrik menjadi cahaya. Sayangnya tidak semua energi yang diberikan ke motor atau ke lampu dapat dimanfaatkan. Cahaya, khususnya cahaya lampu pijar menimbulkan panas. Motor terlalu panas untuk disentuh. Dalam setiap kasus, ada sejumlah energi yang diubah menjadi panas.
Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, bahkan manusia sangat sulit melepaskan diri dari kebutuhan dengan energi listrik. Semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia yang tidak membutuhkan listrik. Karena semua ini manusia tiap hari selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan energi listrik secara efektif dan efesien.

Semoga bermanfaat,

ALAT UKUR LISTRIK
Alat-alat ukur dasar listrik yang sering digunakan adalah Voltmeter, Ampermeter, Ohmeter. namun ketiga alat ukur itu sering dijadikan satu dengan nama Multimeter baik yang analog maupun digital dan Osiloskop .
1. Voltmeter

Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik . Voltmeter biasanya disusun secara paralel (sejajar) dengan sumber tegangan atau peralataan listrik. Cara memasang voltmeter adalah dengan menghubungkan ujung sumber tegangan yang memiliki potensial lebih tinggi (kutub positif) harus dihubungkan ke terminal positif voltmeter,dan ujung sumber tegangan yang memiliki potensial lebih rendah (kutub negatif) harus dihubungkan ke terminal negatif Voltmeter. biasanya voltmeter digunakan untuk mengukur sumber tegangan seperti baterai, elemen Volta, atau aki.
Cara menghubungkan/menggunakan Voltmeter adalah dipasang paralel dengan yang diukur. Jika arusnya DC maka kutub positif dapat voltase positif dan kutub negatif mendapatkan kutub voltase negatif. seperti gambar.

Cara Membaca voltmeter (hampirsama dengan Ampermeter) dengan rumus sebagai berikut

NP=Nilai Pengukuran
PJ= Petunjuk Jarum (nilai yang dibaca jarum)
ST= Sekala Tertinggi (nilai maksimum bila jarum full)
BU=Batas Ukur yang digunaka
Contoh sebagai berikut
Ada dua nilai yang ada pada gambar disamping. Yaitu jarum Q dan P. Penjelasan perthitunganya adalah:
Nilai jarum Q

Jarum Q menujuk PJ= 22
Sekala Maksimum maksimum ST = 100
Batas Ukur yang digunakan BU = 1 A

maka nilai dari Q adalah:
NP=(22/100)x1 A= 0,22 A

Sekarang berapa nilai baca dari jarum P bila jarum menunjuk angka 54 A. sialahkan anda hitung dan jawabnya bisa lihat disini


2. Ampermeter

Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus listrik dalam rangkaian tertutup. Amperemeter biasanya dipasang secara seri (berderet) dengan elemen listrik. Dalam praktikum sumber listrik arus searah , amperemeter biasanya digunakan untuk mengukur besarnya arus yang mengalir pada kawat penghantar.
3. Multimeter

Multimeter sering dignakan dalam pengukuran besaran-besaran listrik . Selain itu alat ini juga atau biasa disebut AVO (ampere, volt, dan ohm) meter yang artinya suatu alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listrik (I) dengan satuan ampere, mengukur tegangan listrik (V) dengan satuan volt, dan untuk mengukur besarnya tahanan listrik(W) dengan satuan ohm.

Kegunaan multimeter ini selain untuk mengukur besaran-besaran listrik juga sangat berguna untuk mencari dan menemukan gangguan yang terjadi pada semua jenis pesawat atau alat-alat elektronika.
Tegangan (Electrical Voltage)
Tegangan merupakan perbedaan potensial listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik. Perbedaan potensial yang ada dapat juga dikatakan sebagai kemampuan/energi untuk memindahkan muatan dari suatu titik (kutub) ke titik lainnya. Secara singkatnya, tegangan ialah energi per satuan muatan. Tegangan listrik memiliki satuan yaitu volt, sedangakan simbolnya adalah V.
Rumus Tegangan
V = IR
V= tegangan listrik (V) , I = Arus listrik (A) , R = Hambatan (Ω)
Alat Pengukuran
Tegangan listrik dapat diukur dengan suatu alat yang disebut voltmeter. Alat ini bekerja berdasarkan Hukum OHM, yaitu dengan mengukur arus yang bergerak melewati sebuah resistor. Sebuah multimeter memiliki fungsi voltmeter di dalamnya.

Voltmeter digital

Arus (Electrical Current)
Arus listrik merupakan pergerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam suatu arah tertentu. Arus listrik mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah. Seara singkat arus listrik dapat didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Satuan SI untuk arus listrik adalah Ampere dan memiliki simbol A.
Arus terbagi dua menjadi arus searah (direct current atau DC) dan arus bolak – balik (alternate current atau AC). Arus searah merupakan aliran elektron dari suatu titik yang memilki potensial tinggi ke potensialnya lebih rendah. Sumber arus searah biasanya adalah baterai (termasuk aki). Sedangkan arus bolak – balik ialah arus listrik dimana arah dan besaranya arus berubah – ubah secara bolak – balik. Secara umum listrik bolak – balik merupakan penyaluran listrik dari sumbernya (PLN) ke kantor – kantor dan rumah penduduk.
Rumus Arus

Q = jumlah muatan listrik
t = waktu (s)

V = tegangan listrik (V)
R = hambatan (Ω)
Alat Pengukuran
Alat untuk mengukur arus listrik disebut juga Amperemeter.

Amperemeter Digital
Daya Listrik (Electrical Power)
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Daya listrik terjadi karena adanya tegangan dan arus listrik. Biasanya daya listrik diberi satuan watt dan dilambangkan dengan P, berasal dari kata Power.
Rumus Daya
Besar daya bisa didapatkan dengan mengetahui besar tegangan, arus dan hambatan.


V = tegangan listrik (V)
R = hambatan (Ω)
I = arus listrik (A)

Referensi
http://ajiprab.wordpress.com/2009/02/25/el2246-tugas-2/

http://www.yanto-triyanto.co.cc/2009/10/alat-ukur-listrik.html

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: