soal dan pembahasan IPA

1. Enam buah lampu masing- masing 60 watt menyala selama 2 jam. Berapa kWh-kah energi listrik yang diperlukan?

2. Alat listrik bertuliskan 250 W/220 V menyala selama 10 jam. Berapa kWh energi listrik yang diperlukan?

3. Sebuah lampu pijar bertuliskan 220 V/100 W. Tentukan daya lampu jika dipasang pada sumber tegangan 220 V dan 110 V.

Solusi:

1. Penyelesaian:

Diketahui: P = 6 × 60 watt = 360 W

                      t = 2 jam

Ditanyakan: W = … ?
Jawab: W = P × t
= 360 × 2
= 720 Wh
= 0,72 kWh

2. 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. Penyelesaian:

Diketahui: V = 220 volt

                       P = 200 W

Ditanyakan: P220 dan P110 = … ?

Jawab:

Sesuai spesifikasi lampu, jika dipasang pada tegangan 220 V daya lampu sebesar 100 W. Adapun hambatan lampu sebesar

R =  V²/P

    = ( 220 V)²/100 Watt

    = 484 Ω

Untuk menghitung energi listrik dapat digunakan persamaaan matematis yakni:

W = V . I . t

Di mana:

W = Energi listrik

V = tegangan listrik

I = kuat arus litrik

t = waktu

Persamaan W = V . I . t di atas diajabarkan lagi dengan menggunakan persamaan Hukum Ohmyaitu:

V = I.R. atau

I = V/R

Sehingga dengan menggabungkan rumus hukum ohm(V = I.R) dengan persamaan W = V . I . t maka diperoleh persamaan baru yaitu:

W = V . I . t

W = I. R . I . t (ingat energi harus di IRIt)

W = I2. R . t

Selain rumus IRIt di atas juga akan didapatkan rumus yang lain dengan cara yang sama hanya saja rumus hukum ohm yang digunakan yaitu I = V/R, sehingga rumusnya menjadi:

W = V . I . t

W = V . (V/R) . t

W = V2. t/R

Dari penjelasan tersebut maka energi listrik dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

W = V . I . t

W = I2. R . t

W = V2. t/R

Lalu bagaimana cara mencari daya suatu listrik pada suatu rangkaian atau alat?

 Kembali lagi anda harus mengingat konsep daya listrik pada saat anda duduk di kelas IX SMP. Di mana daya istrik didefinisikan sebagai banyaknya energi listrik tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

P = W/t

di mana:

P = daya listrik

W = energi listrik

t = waktu

 selain itu daya listrik dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:

P = W/t

P = V . I

P = I2. R

P = V2/R

Satuan energi listrik adalah joule (J) dan satuan untuk daya listrik adalah watt (W). Energi listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari oleh pelanggan listrik diukur dengan satuan kWh (kilowatt-hour).

1 kWh = 3,6 × 106 J

Selain itu ada juga satuan dari energi listrik dengan satuan kalori.

1 kalori = 4,18 Joule

1 Joule = 0,24 kalori

Contoh Soal 1

Sebuah lampu bertuliskan 40 W/110 V dinyalakan selama 10 menit. Berapakah arus listrik dan energi listrik yang diperlukan?

Penyelesaian:

Dik:

P = 40 W

V = 110 V

t = 10 menit = 600 s

Dit: I = ... ? W = ... ?

Jawab:

a.I = P/V

I = 40 W/110 V

I = 0,36 A

b. W = P . t

W = 40 W × 600 s

W= 24.000 J

W= 24 kJ

Contoh Soal 2

Pada rangkaian listrik dengan hambatan 8 ohm mengalir arus 16 A selama 45 menit. Tentukan energi kalor yang digunakan dalam satuan joule, kalori, dan kWh!

Penyelesaian:

Diketahui:

R = 8 Ω

I = 16 A

t = 45 menit = 2.700 s = 0,75 jam

Ditanya:

W = ... ? (dalam satuan joule, kalori

Jawab:

Untuk mencari energi listrik kita dapat gunakan persamaan IRIt

W = I2. R . t

W = (16 A)2 . 8 Ω . 2700 s

W = 5.529.600 J = 5,5 x 106 J

Ingat 1 Joule = 0,24 kalori maka:

W = 5.529.600 J

W = 5.529.600 . 0,24 kalori

W = 1.327.104 kalori =1,3 x 106 kalori

Untuk mencari satuan kWh (kilowatt-hour) kita harus memasukan satuan waktu dalam bentuk jam, yaitu 45 menit = 0,75 jam maka:

W = I2. R . t

W = (16 A)2 . 8 Ω . 0,75 jam

W = 1536 Wh

W = 1,536 kWh