Energi dan Daya Listrik

16
Bab III Energi dan Daya Listrik Pendahuluan Pada bab terdahulu kita talah mempelajari bahwa listrik adalah salah satu bentuk energi. Energi listrik dapat diperoleh dari hasil pengubahan berbagai macam energi lain, seperti energi air terjun, energi angin, energi pasang surut, energi panas bumi, energi matahari, dan energi nuklir. Sebaliknya, energi listrik juga dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi lain. Energi listrik merupakan energi yang paling mudah dimanfaatkan. Setiap kali ditemukan sumber energi baru, orang cenderung mengubahnya lebih dulu menjadi energi listrik kemudian memanfaatkannya. A. ENERGI LISTRIK Sesuai hukum kekekalan energi, energi kalor tak mungkin muncul begitu saja melainkan pasti ada asalnya. Lampu pijar dinyalakan oleh arus listrik (elektron-elektron) yang bergerak melalui kabel kemudian filamen lampu pijar, maka pastilah energi kalor ini berasal dari energi akibat pergerakan elektron- elektron melalui filament lampu pijar. Karena sebelumnya arus listrik dipandang sebagai aliran muatan positif dan bukan aliran electron, maka kita tetap konsisten Menggunakan aliran muatan postif telah diperkenalkan sebelumnya, yaitu muatan listrik (diberi lambing Q, dengan satuan coulomb, disingkat C) Gambar 3.1 kemiripan antara anak bermain seluncuran dengan aliran muatan positif Kita dapat membuat kemiripan antara anak bermain seluncuran dengan aliran muatan positif. Anak dipuncak seluncuran pada gambar 4.1a dapat meluncur ke bawah dari A ke B karena ada beda ketinggian h antara A dan B. ketika anak meluncur dari A ke B, energi potensial anak di A berubah menjadi energi kinetic di B. mirip dengan peristiwa ini, muatan listrik Q dapat mengalir dari A ke B (gambar 4.1b) karena adan beda potensial V antara A dan B. Beda potensial ini dihasilkan oleh baterai. Ketika muatan listrik Q mengalir dari A ke B, energi kimia dari baterai dibebaskan sebagian sebagai energi kalor yang melalui filamen lampu Ketika anak dengan berat mg meluncur dari A ke B karena beda Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 53 A B A B Lampu pijar h a b

Transcript of Energi dan Daya Listrik

Page 1: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik

Pendahuluan

Pada bab terdahulu kita talah mempelajari

bahwa listrik adalah salah satu bentuk energi. Energi

listrik dapat diperoleh dari hasil pengubahan berbagai

macam energi lain, seperti energi air terjun, energi

angin, energi pasang surut, energi panas bumi, energi

matahari, dan energi nuklir. Sebaliknya, energi listrik

juga dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi lain.

Energi listrik merupakan energi yang paling mudah

dimanfaatkan. Setiap kali ditemukan sumber energi

baru, orang cenderung mengubahnya lebih dulu

menjadi energi listrik kemudian memanfaatkannya.

A. ENERGI LISTRIK

Sesuai hukum kekekalan energi, energi kalor

tak mungkin muncul begitu saja melainkan pasti ada

asalnya. Lampu pijar dinyalakan oleh arus listrik

(elektron-elektron) yang bergerak melalui kabel

kemudian filamen lampu pijar, maka pastilah energi

kalor ini berasal dari energi akibat pergerakan elektron-

elektron melalui filament lampu pijar. Karena

sebelumnya arus listrik dipandang sebagai aliran

muatan positif dan bukan aliran electron, maka kita

tetap konsisten

Menggunakan aliran muatan postif telah diperkenalkan

sebelumnya, yaitu muatan listrik (diberi lambing Q,

dengan satuan coulomb, disingkat C)

Gambar 3.1 kemiripan antara anak bermain seluncuran dengan aliran muatan positif

Kita dapat membuat kemiripan antara anak

bermain seluncuran dengan aliran muatan positif.

Anak dipuncak seluncuran pada gambar 4.1a dapat

meluncur ke bawah dari A ke B karena ada beda

ketinggian h antara A dan B. ketika anak meluncur dari

A ke B, energi potensial anak di A berubah menjadi

energi kinetic di B. mirip dengan peristiwa ini, muatan

listrik Q dapat mengalir dari A ke B (gambar 4.1b)

karena adan beda potensial V antara A dan B. Beda

potensial ini dihasilkan oleh baterai. Ketika muatan

listrik Q mengalir dari A ke B, energi kimia dari baterai

dibebaskan sebagian sebagai energi kalor yang

melalui filamen lampu

Ketika anak dengan berat mg meluncur dari A

ke B karena beda ketinggian h, maka energi potensial

sebesar Ep = mgh berubah menjadi energi kinetic di B.

mirip dengan itu, ketika muatan listrik Q bergerak dari

A ke B karena beda potensial V, maka energi kimia

baterai berubah menjadi energi listrik, yaitu:

Energi listrik = muatan x beda potensial

W = QV (4-1)

Dengan, Q = muatan listrik (coulomb)

V = beda potensial (Volt)

W = Energi Listrik (joule)

Muatan listrik Q dapat dinyatakan dalam kuat arus

listrik I sebagai Q = It, sehingga persamaan (4-1)

dapat ditulis sebagai

W = (It) V

Atau lebih sering ditulis sebagai

W = V.I.t (4-2a)

Dengan, I = kuat arus (ampere)

t = waktu (sekon)

Dari hokum Ohm telah diperoleh V =I.R, sehingga

persamaan (4-2a) dapat ditulis sebagai

W = (IR).It

W = I2.R.t (4-2b)

Dengan, R = hambatan listrik (ohm)

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 53

A

B

A

B

Lampu pijarh

a b

Page 2: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya ListrikDengan cara yang sama, karena I = V/R, maka

persamaan (4-2a) juga ditulis sebagai

(4-2c)

Contoh 1.1

Tentukan kalor yang dilepaskan masing-masing resistor pada rangkaian berikut selama 5 sJawab:Kita tentukan lebih dahulu besarnya arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dan beda potensial antara kedua ujung masing-masing resistor.Ketiga resitor dihubungkan secara seri sehingga hambatan totalnya

Kuat arus listrik,

Elemen Pemanas

Kita mulai dengan alat sehari-hari yang

memanfaatkan energi listrik dengan mengubahnya

menjadi energi kalor (panas). Dalam alat seperti ini

selalu terdapat sebuah elemen pemanas (heating

element) di dalamnya. Pada gambar 4.51 ditunjukkna

elemen pemanas yang terdapat dalam teko listrik dan

setrika listrik. Elemen pemanas biasanya dibuat dari

kawat nikrom (memiliki hambatan listrik tinggi) yang

dililitkan pada bahan isolator tahan panas, seperti silikat

atau mika. Bahan nikrom dipilih sebagai elemen

pemanas karena bahan ini memiliki titik lebur tinggi dan

tak dapat dioksidasi dengan mudah bahkan pada suhu

tinggi.

Elemen pemanas dapat dianggap sebagai

hambatan listrik tinggi R. ketika elemen dialiri arus

listrik I selama selang waktu t maka energi listrik I2Rt

akan memproduksi kalor pada elemen pemanas.

Dalam teko listrik, elemen pamanas dihalangi

bersentuhan langsung dengan air oleh tabung logam

ini.

Energi kalor yang dihasilkan oleh elemen dari

tabung logam secara konduksi (bersentuhan

langsung). Kemudian kalor ini disebarkan melalui air

secara konveksi. Penting kamu perhatikan bahwa

tabung yang mengandungelemen pemanas haruslah

terendam oleh air, jika tidak elemen akan mengalami

pemanasan lebih dan akan “terbakar”. Karena itu isi

dahulu teko dengan air, baru kemudian tekan sakelar

ON-nya. Jangan terbalik, yaitu menekan sakelar ON,

baru memasukkan air ke dalam teko.

Dalam setrika listrik, panas yang dihasilkan oleh

elemen pemanas harus segera disebar melalui

daerah yang luas. Untuk keperluan ini sebuah dasar

logam yang mengkonduksikan kalor dengan baik

digunakan. Dasar logam ini terbuat dari kepingkromium

untuk membuatnya lebih halus dan menahan pakaian.

Setrika listrik saat ini umumnya mengandung

keping bimetal sebagai pengatur panas atau

thermostat (gambar 452). keping bimetal terbuat

dari dua keping logam yang jenisnya berbeda. Keping

bawah terbuat dari kuningan dan keping atas terbuat

dari logam paduan nikel-besi (gambar 4.53). ketika

kedua logam ini dipanaskan keduanya akan memuai

lebih panjang daripada keping atas (besi-nikel).

Sebagai akibatnya keping bimetal akan melengkung ke

atas (gambar 4.53 bawah), dan ini memutuskan

rangkaian setrika dari sumber ac.

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 54

Page 3: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik Kegiatan 1.1 Eksperimen

Hubungan Antara Kalor dengan Kuat Arus Listrik

Tujuan:

Mengamati hubungan antara kalor dengan kuat arus listrik

Alat dan bahan:

kawat nikelin sepanjang 1m

lima buah baterai

sebuah hambatan geser

sebuah saklar

sebuah ammeter

sebuah voltmeter

sebuah stopwatch

sebuah termometer

Langkah kerja:

1. Pasang lima buah baterai pada rangkaian. Tempatkan titik kontak hambatan geser pada kedudukan

maksimal

2. Catat waktu awal temometer pada tabel.

3. Hubungkan saklar. Catat pembacaan ammeter dan voltmeter pada tabel

4. Hidupkan stopwatch. Catat kenaikan suhu termometer setelah 5 menit pada tabel

5. Pindahkan titik kontak hambatan geser hingga hambatannya mengecil

6. Ulangi langkah 2 hingga langkah 5

7. Bagaimana pengaruh arus listrik terhadap kenaikan suhu termometer?

No Suhu Awal (C) Voltmeter (V) Ammeter (A) Suhu Akhir (C)

Gambar 4.51 Elemen pemanas dalam teko listrik dan setrika listrikKetika setrika mendingin, keping bimetal kembali ke

posisi lurus (gambar 4.53 atas) dan arus listrik mengalir

kembali dari sumber ac ke elemen pemanas untuk

kembali memanasi elemen tersebut. Panas yang

dikehendaki dalam proses mensetrika diatur dengan

memutar tombol pengatur suhu (lihat gambar 4.52)

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 55

Pin pentahanan

Pin kontak Elemen pemanas

thermostat

Dasar logam dari kromium

Page 4: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik

Gambar 4.52 Bagian-bagian utama dari sebuah setrika

B. DAYA LISTRIK

Ketika arus listrik mengalir melalui lampu pijar

maka energi listrik diubah ke energi cahaya dan energi

kalor, jika kita mendefinisikan daya sebagai laju

melakukan usaha, maka untuk daya listrik lebih tepat

jika kita mendefinisikan daya listrik sebagai laju dimana

energi dibebaskan. Secara matematis:

(4-3)

Dengan, P = daya listrik (watt)

W = energi yang dibebaskan (jole)

t = selang waktu (sekon)

Persamaan (4-3) memberikan hubungan satuan,

1 watt = 1 joule/sekon

Sekaligus juga memberikan definisi dari 1 watt sebagai

berikut:

Satu watt (1 W) adalah besar daya ketika energi satu

joule dibebaskan dalam selang waktu 1 sekon

Satu watt adalah daya yang sangat kecil. Daya

yang lebih besar, seperti daya generator listrik, biasa

dinyatakan dalam kilowatt (kW) atau megawatt (MW),

dimana

1 kW = 1000 W

1 MW = 1000 kW = 1000. 000 W

Persamaan daya listrik dapat kita peroleh dengan

mesubsitusi W = VIt ke dalam persamaan (4-3)

(4-4a)

Dari hokum Ohm V = IR, diperoleh

(4-4b)

Dengan cara yang sama, karena I = V/R maka

persamaan (4-4a) juga dapat ditulis sebagai

(4-4c)

Persamaan (4-2a), (4-2b), dan (4-2c) adalah tiga

persamaan energi listrik yang ekuivalen.

Kegiatan 4,2 Eksperimen

Tujuan :

Menemukan penyebab lampu pijar menyala lebih terang dari pijar normalnya.

Alat dan bahan:

Sebuah lampu pijar dengan daya 20 watt, 7,2

sebuah amperemeter

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 56

Keping bimetalPengatur suhu

Batang tembagaElemen pemanas

A

Page 5: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik beberapa baterai,

sakelar

kabel secukupnya.

Langkah kerja:

1. Susun peralatan seperti gambar 4.2. tutup sakelar, ukur arus yang melalui lampu dengan amperemeter.

2. Amati terang lampu dan hitunglah daya trik yang digunakan oleh lampu dengan persamaan P = V x I. V =

7,5 volt (5 batu baterai 1,5 V) dan kuat arus I dibaca pada amperemeter

3. Buka sakelar, tambahkan lagi satu batu baterai 1,5 V sehingga dihasilkan tegangan

V = 9 Volt

4. Masukkan sakelar, amati terang lampu dan hitunglah daya listrik lampu sesungguhnya dengan

persamaan P = V x I

Tabel 4.1

V (volt) I (bacaan amperemeter A) Daya (W) P = V x I

V1 = 5 baterai = 7,5

V2 = 6 baterai = 9,0

V2 = 8 baterai = 12

5. Ulangi langkah 3 dan 4 dengan menambahkan lagi sebuah batu baterai 1,5 V sehingga dihasilkan

tegangan 12 V. catat data dan hasil perhitungan daya pada tabel 4.1

Ongkos Penggunaan Energi Listrik

Besarnya energi lsitrik dalam satuan SI diukur dalam

joule dimana

1 joule = 1 watt sekon

Energi 1 joule adalah energi yang sangat

kecil.karena itu perusahaan listrik tidak mengukur

energi dalam joule, tetapi dalam satuan lain, yang

disebut kWh (kilowatt hour), diterjemahkan sebagai

kilowatt jam.satu kWh didefinisikan sebagai energi listrik

yang digunakan oleh suatu alat listrik yang digunakan

oleh suatu alat listrik dengan rating daya satu kilowatt (1

kW) ketika diberi tegangan sesuai dengan rating

tegangannya (tegangan normalnya) selama satu jam.

Secara matematis dinyatakan

1 kWh = 1 kW x 1 jam

= (1000 W) (3600 s)

= 3600.000 Ws

Jadi, hubungan antara kWh dan joule adalah sebagai

berikut:

1 kWh = 3.600.000 joule = 3,6 juta joule

Untuk mengukur penggunaan energi listrik

digunakan kWh-meter (lihat gambar4.3).

pertama catatlah angka yang ditunjukkan oleh kWh-

metermu saat ini. Satu bulan kemudian catatlah

Gambar 4.3 kWh-meter

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 57

Page 6: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrikangka yang ditunjukkan oleh kWh-metermu. Selisih

yang telah digunakan di rumahmu selama satu bulan.

Jika dianggap tariff rata-rata 1 kWh adalah Rp 400,-

berapakah ongkos penggunaan energi listrik yang

harus kamu bayar? Ongkos yang harus kamu bayar

adalah:

(bacaan bulan ini – bacaan bulan lalu) x Rp 400,-

Perlu kamu perhatikan bahwa ongkos yang kamu

bayar selama satu bulan bukanlah ongkos

penggunaan listrik saja, besar daya (VA) terpasang.

Selain itu kWh juga ditentukan oleh penggunaan

energi listrik pada saat waktu beban puncak dan di

luar waktu beban puncak. Untuk mengetahui tentang

rincian rekening listrik, perhatikanlah rekening listrik

yang disajikan dalam kegiatan 4.4

Kegiatan 4.4 Menghitung

Tujuan

Menghitung ongkos energi listrik bulanan

Alat dan bahan

Selembar rekening listrik bulanan, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah

Langkah kerja :

Perhatikan lembar rekening listrik

1. Carilah tentang informasi berikut ini ke kantor PLN:

a. Apa yang dimaksud dengan golongan tarif? Berdasarkan apakah golongan tariff sebuah rumah

ditetapkan.

b. Apa yang dimaksud dengan daya 2.200 VA.

c. Apa yang dimaksud dengan bea beban? Bagaimana menghitungnya?

d. Apa yang dimaksud dengan LWBP dan WBP

2. Mengapa ongkos penggunaan energi listrik, dalam kWh, pada saat WBP lebih mahal

daripada LWBP? Apa tujuan PLN membedakan tarif ini?

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 58

Page 7: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik3. Diskusikan rekening listrik ini dengan 3 atau 4 temanmu, kemudian presentasikan

kepada teman-temanmu lainnya dalam kelasmu bagaimana cara menghitung ongkos bulanan

penggunaan energi listrik

Soal hitungan konversi energi listrik ke energi kalor

Energi kalor dalam teko listrik digunakan untuk

mendidihkan air sehingga siap untuk secangkir kopi.

Sedangkan elemen pemanas dalam water heater

berfungsi memanaskan air untuk keperluan mandi air

hangat. Dalam bagian ini kita kan membahas masalah

yang berkaitan dengan konversi energi ini

Sebuah water heater yang digunakan untuk

memanaskan air mandi. Misalkan sebuah water heater

dengan rating P watt dan V volt dihubungkan ke sumber

tegangan V volt maka selama selang waktu t, pemanas

itu menggunakan energi listrik sebesar W = Pt. energi

listrik ini diubah oleh elemen

pemanas menjadi kalor Q untuk menaikkan

suhu air, misalnya sebesar . Jika massa jenis air

adalah c (biasanya c = 4200 J/kgK) maka persamaan

energi kalornya adalah

Dengan m adalah massa air yang dipanaskan

Anggap energi listrik dapat diubah oleh elemen

pemanas seluruhnya menjadi energi kalor (efisiensi =

100%) maka dalam konversi energi listrik ini berlaku:

W = Q

Pt = mcΔT

Kegiatan 4.6 Eksperimen

Tujuan

Membandingkan antara lampu pijar dan lampu TL

Alat dan bahan

Lampu pijar dan lampu TL yang memiliki rating daya sama (atau hampir sama)

sebuah amperemeter.

Langka kerja :

1. Nyalakan kedua lampu dengan menekan sakelar ke posisi ON. Kemudian amati intensitas terang yang

dihasilkan oleh kedua lampu

2. Setelah kedua lampu menyala selama kira-kira 15 menit, dekatkan jarimu ke masing0masing lampu (tak

perlu sampai menyentuhnya) dan rasakan efek panas yang dihasilkan oleh kedua lampu

3. Matikan kedua lampu dengan menekan sakelar ke posisi OFF, sisipkan sebuah amperemeter di antara

sumber arus ac 220 V (stop kontak rumahmu) dan masing-masing lampu (lihat rangkaian pada gambar 4.6

Nyalakan kedua lampu dengan menekan sakelar ke posisi ON. Catatlah bacaan amperemeter yang mengukur

arus yang ditarik oleh masing-masing lampu.

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 59

A A

Page 8: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik

Pertanyaan, diskusi, dan kesimpulan

1. Pada langkah kerja 1, manakah yang nyalanya lebih terang: lampu pijar atau lampu TL?

2. Pada langkah kerja 2, manakah yang menimbulkan efek panas lebih besar : lampu pijar atau lampu TL?

3. Pada langkah kerja 3 manakah yang bacaan kuat arusnya lebih besar: lampu pijar atau lampu TL?

4. Dari jawabanmu terhadap pertanyaan 1 sampai 3, berdiskusilah dengan 3 atau 4 orang temanmu

tentang manakah yang lebih efisien mengahsilkan cahaya lampu pijar atau lampu TL. Nyatakan kesimpulan

yang kamu peroleh dari diskusi tersebut

Lampu Pijar

Ketika anda menekan sakelar ke posisi ON,

muatan listrik (electron-elektron) mengalir melalui

sakelar ke kabel terus menuju ke lampu pijar. Dalam

lampu pijar terdapat seutas

kawat tipis berbentuk spiral,

disebut filamen.ketika

electron-elektron mengalir

melalui filament , filament

menjadi sangat panas, suhu

sekitar 2.5000C. filament

berpijar putih dan

memancarkan cahaya. Di samping memancarkan cahaya

(manfaat yang kita butuhkan). Karena itulah kamu merasa

panas ketika menyentuh bola kaca lampu.

Logam yang digunakan sebagai filament

adalah logam wolf-ram (atau disebut tungsten)

karena memiliki titik lebur sangat tinggi (3.4000C),

sehingga filament tidak akan lebur ketika ia berpijar

putih panas. Filament dibuat berpilin-pilin membentuk

spiral untuk memusatkan panas dan meningkatkan

efisiensinya. Jika bola kaca berisi udara. Filament

panas ini akan terbakar karena ia bereaksi dengan

oksigen dalam udara. Karena alas an itulah bola

lampu difakumkan dan diisi dengan gas lain seperti

gas argon, yaitu gas yang tidak bereaksi dengan

wolfram panas. Beberapa lampu berpijar lebih terang

daripada lainnya. Intensitas terang lampu bergantung

pada besar kuat arus yang melalui filamen.

UJI PEMAHAMAN

A. Pilihan Ganda

1. Pernyataan berikut ini yang benar adalah....

a. pada beda potensial yang tetap, daya listrik sebanding dengan hambatan

b. pada kuat arus yang tetap, daya listrik sebanding dengan hambatan

c. pada kuat arus yang tetap, daya listrik berbanding terbalik dengan hambatan

d. pada beda potensial yang tetap, daya listrik sebanding dengan kuadrat kuat arus.

2. Tegangan antara dua ujung hambatan diperbesar menjadi dua kali semula dan besar nilai

hambatan diperbesar menjadi empat kali semula. Daya listrik pada hambatan ini menjadi....

a. tetap

b. dua kali semula

c. empat kali semula

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 60

Page 9: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrikd. delapan kali semula

3. Pernyataan berikut yang benar adalah....

a. lampu neon 10 W memakai energi listrik lebih sedikit daripada lampu pijar 10 W

b. lampu pijar 10 W memakai energi listrik lebih sedikit daripada lampu neon 10 W

c. lampu neon 10 W menghasilkan cahaya lebih banyak daripada lampu pijar 10 W

d. lampu pijar 10 Wmenghasilkan cahaya lebih banyak daripada lampu neon 10 W

4. Mula-mula sebuah hambatan disusun secara seri pada sebuah baterai. Jika hambatan tersebut

diperbesar menjadi dua kali semula, pernyataan berikut adalah benar, kecuali...

a. arus listrik yang mengalir menjadi lebih lebih besar

b. arus listrik yang mengalir menjadi lebih kecil

c. beda potensial listrik tetap

d. daya listrik total menjadi lebih kecil

5. Mula-mula sebuah hambatan disusun secara seri pada sebuah baterai. jika hambatan tersebut

dipasang paralel pada hambatan sejenis, pernyataan berikut benar, kecuali....

a. arus listrik yang mengalir pada baterai makin besar

b. kedua hambatan dialiri arus listrik yang sama

c. daya listrik total pada kedua hambatan menjadi dua kali semula

d. daya listrik total pada kedua hambatan menjadi setengah semula

6. Pada sebuah tape-recorder tertulis 12 W/2 A. baterai 1,5 V yang diperlukan untuk menyalakan tape-

recorder berjumlah....

a. 2

b. 4

c. 6

d. 8

7. Sebuah mesin pendingin 500 watt dipasang selama 10 menit menimbulkan kalor.... kalori.

a. 300 000

b. 72 000

c. 5 000

d. 1 200

8. Pada setrika listrik A tertulis 300 W 220 V, sedangkan pada setrika listrik B tertulis 250 W 220 V. dari

data kedua setrika tersebut dapat kita simpulkan....

a. hambatan elemen setrika A lebih besar daripada setrika B

b. hambatan elemen setrika A lebih kecil daripada setrika B

c. hambatan elemen kedua setrika sama

d. jika dipasang pada beda potensial selain 220 V, bisa jadi kedua setrika menghasilkan daya

listrik yang sama.

9. Hampir semua komponen dalam rangkaian elektronika meningkat suhunya ketika rangkaian tersebut

bekerja. Hal ini karena adanya ....

a. radiasi kalor dari sumber arus listrik ke komponen

b. konveksi kalor dari sumber arus listrik ke komponen

c. gesekan antara satu komponen dengan komponen lain selama rangkaian bekerja

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 61

Page 10: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrikd. daya listrik komponen

10. Dua alat pemanas listrik memiliki watt yang berbeda. Elemen pemanas kedua alat tersebut terbuat

dari kawat yang identik. Dapat kita simpulkan....

a. elemen pemanas alat yang watt-nya besar dibuat dari kawat yang lebih panjang daripada yang

watt-nya kecil

b. elemen pemanas alat yang watt-nya besar terbuat dari kawat yang lebih pendek daripada yang

watt-nya kecil

c. elemen pemanas kedua alat tersebut terbuat dari kawat yang panjangnya sama

d. jumlah gulungan kawat elemen pemanas kedua alat sama

11. Sebuah kompor listrik dengan daya 300 W dipergunakan untuk memanaskan semangkuk sup dengan

konsumsi kalor 4 500 J untuk menaikkan suhunya sebesar 10C. Agar suhunya naik dari 270C ke 870C akan

memakan waktu selama....

a. 15 menit

b. 12 menit

c. 9 menit

d. 6 menit

12. Empat buah lampu 100 W/220 V dengan jenis yang sama disusun secara paralel, hambatan total

lampu tersebut adalah....

a. 22 Ω

b. 242 Ω

c. 121 Ω

d. 11 Ω

B. Esai

1. Sejumlah energi mengalir ketika muatan 10 C melalui beda potensial 20 V. Energi tersebut sama

dengan energi yang dibutuhkan untuk mengangkat benda bermassa 5 kg sejauh x. berapakah harga x jika g =

10 N/kg

2. Sebuah mesin dengan daya 900 W digunakan untuk memindahkan balok kayu dengan massa 300 kg

sejauh 5 m

a. Berapa berat kayu?

b. Berapa energi yang dibutuhkan untuk memindahkan kayu?

c. Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan kayu tersebut?

3. Sebuah sumber tegangan 250 V digunakan untuk menyalakan lima buah lampu 100 W / 250 V yang

disusun seri.

a. Berapa hambatan total lampu

b. Berapa besar arus yang mengalir pada lampu?

c. Berapa daya masing-masing lampu sekarang?

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I 62

Page 11: Energi dan Daya Listrik

Bab III Energi dan Daya Listrik

4. Perhatikan tabel berikut..

Pak Rizal seorang praktisi informatika. Keluarga Pak Rizal terdiri dari

istri dan 3 orang anak. Kali ini Pak Rizal akan membeli alat-alat

elektronik untuk rumahnya yang memiliki suplai listrik 900 Watt.

Bantulah Pak Rizal untuk memilih alat-alat elektronik untuk

kebutuhan di rumahnya agar efektif dan efisien. Barang yang

dipilih bolh lebih dari satu

5. Keluarga Albert dan Naila akan berlibut ke rumah nenek selama seminggu. Agar tidak kemalingan, dua

buah lampu pijar berdaya 75 W dinyalakan sepanjang hari. Jika 1 kWh adalah Rp385,00, berapakah biaya

menyalakan kedua lampu itu selama mereka berlibur?

Analisis Materi Fisika Sekolah Menengah I

No. Barang Elektronik Daya listrik

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Lampu pijar A

Lampu pijar B

Lampuy TL

TV

Mesin pendingin

Komputer

Lemari es A

Lemari es B

25 W

60 W

11 W

70 W

100 W

80 W

150 W

120 W

63