Daya Listrik
Daya listrik adalah laju perpindahan energi listrik dalam suatu rangkaian listrik dan merupakan ukuran berapa banyak energi yang digunakan dalam jangka waktu tertentu.
Rumus Daya Listrik:
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{P} = \text{V} \cdot \text{I}}$$
atau
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{P} = \text{I}^2 \cdot \text{R}}$$
atau
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{P} = \dfrac{\text{V}^2}{\text{R}}}$$
Keterangan:
\(\text{P} = \text{ daya listrik (watt)}\)
\(\text{V} = \text{ beda potensial (volt)}\)
\(\text{I} = \text{ kuat arus listrik (A)}\)
\(\text{R} = \text{ hambatan listrik (Ω)}\)
Energi Listrik
Karena daya listrik (W) adalah jumlah energi listrik yang digunakan dalam jangka waktu tertentu, maka energi listrik dapat dirumuskan:
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{W} = \text{P}\cdot \text{t}}$$
atau
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{W} = \text{V} \cdot \text{I} \cdot \text{t}}$$
atau
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{W} = \text{I}^2 \cdot \text{R} \cdot \text{t}}$$
atau
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{W} = \dfrac{\text{V}^2}{\text{R} } \cdot \text{t}}$$
Energi listrik memiliki satuan internasional joule (J).
Soal Latihan
Soal 01
Sebuah lampu dengan spesifikasi 22W/220V dihubungkan dengan sumber tegangan.
Perhatikan kondisi berikut ini:
(1) Lampu memiliki nilai resistansi sebesar 10 ohm
(2) Kuat arus listrik maksimum yang diizinkan mengalir pada lampu sebesar 0,1 ampere.
(3) Jika lampu dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V, lampu akan menyala redup dengan daya 5,5 watt.
(4) Jika lampu dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V, lampu akan menyala normal dengan daya 11 watt.
Pernyataan yang benar terkait dengan kondisi lampu tersebut adalah…
(A) 1 dan 2
(B) 1 dan 3
(C) 2 dan 3
(D) 2 dan 4
(E) 3 dan 4
Answer: C
Pernyataan 1 (salah)
\(\text{P} = \dfrac{\text{V}^2}{\text{R}}\)
\(22 = \dfrac{220^2}{\text{R}}\)
\(\text{R} = \dfrac{220^2}{22}\)
\(\text{R} = 2200 \text{ ohm}\)
Pernyataan 2 (benar)
\(\text{P} = \text{V} \cdot \text{I}\)
\(22 = 220 \cdot \text{I}\)
\(\text{I} = \dfrac{22}{220}\)
\(\text{I} = \dfrac{1}{10} = 0,1 \text{ A}\)
Pernyataan 3 (benar)
\(\dfrac{\text{P}_1}{\text{P}_2} = \left(\dfrac{\text{V}_1}{\text{V}_2}\right)^2\)
\(\dfrac{22}{\text{P}_2} = \left(\dfrac{220}{110}\right)^2\)
\(\dfrac{22}{\text{P}_2} = \left(\dfrac{2}{1}\right)^2\)
\(\dfrac{22}{\text{P}_2} = 4\)
\(\text{P}_2 = \dfrac{22}{4}\)
\(\text{P}_2 = 5,5 \text{ watt}\)
Pernyataan 4 (salah)
Soal 02
Suatu keluarga menggunakan alat-alat listrik seperti pada tabel berikut.
No | Alat Listrik | Jumlah Pemakaian | Rata-Rata |
1 | Lampu 10 watt | 2 | 10 jam/hari |
2 | Lampu 20 watt | 2 | 8 jam/hari |
3 | TV LED 32″ 50 watt | 1 | 4 jam/hari |
4 | Kulkas 120 watt | 1 | 24 jam/hari |
5 | Setrika listrik 300 watt | 1 | 1 jam/hari |
Catatan: 1 bulan = 30 hari
a. Tentukan total energi listrik yang terpakai selama 1 bulan dinyatakan dalam kilo watt hour (kWh)
b. Jika harga listrik per kWh adalah Rp1.300,00, tentukan biaya listrik yang harus dikeluarkan selama 1 bulan.
Untuk menghitung energi listrik gunakan rumus \(\color{blue} \text{W} = \text{P} \cdot \text{t}\)
Dengan \(\text{P} = \text{ daya listrik}\) dan \(\text{t} = \text{ lama pemakaian}\)
No | Alat Listrik | Jumlah Pemakaian | Rata-Rata | Energi Listrik Selama Sebulan |
1 | Lampu 10 watt | 2 | 10 jam/hari | \(2 \times 10 \text{ W} \times 10 \text{ jam/hari} \times 30 \text{ hari} = 6.000 \text{ Wh}\) |
2 | Lampu 20 watt | 2 | 8 jam/hari | \(2 \times 20 \text{ W} \times 8 \text{ jam/hari} \times 30 \text{ hari} = 9.600\text{ Wh}\) |
3 | TV LED 32″ 50 watt | 1 | 4 jam/hari | \(1 \times 50 \text{ W} \times 4 \text{ jam/hari} \times 30 \text{ hari} = 6.000\text{ Wh}\) |
4 | Kulkas 120 watt | 1 | 24 jam/hari | \(1 \times 120 \text{ W} \times 24 \text{ jam/hari} \times 30 \text{ hari} = 86.400\text{ Wh}\) |
5 | Setrika listrik 300 watt | 1 | 1 jam/hari | \(1 \times 300 \text{ W} \times 1 \text{ jam/hari} \times 30 \text{ hari} = 9.000\text{ Wh}\) |
Total energi listrik selama sebulan = 117.000 Wh = 117 kWh
(1 Wh = 0,001 kWh)
Biaya listrik yang harus dikeluarkan selama sebulan = 117 kWh × Rp1.300/kWh = Rp152.100,00
Soal 03
Sebuah setrika listrik dihubungkan dengan sumber tegangan AC 200 V dan arus listrik yang mengalir pada setrika sebesar 1,5 A. Jika setrika listrik tersebut digunakan selama 2 jam, energi listrik yang digunakan sebesar…
(A) 0.6 kWh
(B) 2,16 kJ
(C) 600 kWh
(D) 600 kJ
Jawaban: A
\(\textbf{W} = \text{V} \cdot \text{ I} \cdot \text{ t}\)
\(\textbf{W} = 200\text{ volt } \cdot 1.5 \text{ A } \cdot \text{ t} 2 \text{ hours}\)
\(\textbf{W} = 600\text{ Wh}\)
\(\textbf{W} = 0,6\text{ kWh}\)
Soal 04
Sebuah pemanas listrik digunakan selama 5 jam per hari. Total energi listrik akibat pemakaian pemanas listrik selama satu bulan sebesar 37,5 kWh. Daya pemanas listrik tersebut sebesar…
(A) 100 W
(B) 200 W
(C) 250 W
(D) 300 W
Jawaban: C
W = 37,5 kWh = 37,5 × 1000 Wh = 37500 Wh
W = P × t
37500 Wh = P × 5 h
P = 37500 ÷ 5 W
P = 250 W
Jadi, daya pemanas listrik tersebut sebesar 250 watt.
Soal 05
Sebuah kompor listrik memiliki spesifikasi 220V/1400 W digunakan untuk memanaskan 3 kg air dari suhu 40°C sampai air mendidih. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air tersebut adalah…
(A) 300 detik
(B) 400 detik
(C) 450 detik
(D) 540 detik
Jawaban: D
Energi listrik akan diubah menjadi energi panas yang akan diserap air untuk menaikkan suhunya.
\(\textbf{W} = \textbf{Q}\)
\(\text{P} \cdot \text{ t} = \text{ m} \cdot \text{ c} \cdot \triangle \text{ T}\)
\(1400\cdot \text{ t} = 3 \cdot 4200 \cdot (100^{\circ}\text{ C} \:-\: 40^{\circ} \text{ C})\)
\(1400\cdot \text{ t} = 3 \cdot 4200 \cdot 60\)
\(1400\cdot \text{ t} = 756.000\)
\(\text{ t} = 540 \text{ s}\)
Soal 06
Perhatikan pernyataan-pernyataan di bawah ini:
(1) Mengganti lampu dengan tipe lampu LED
(2) Menggunakan AC sepanjang hari
(3) Mematikan peralatan elektronik saat tidak digunakan
(4) Menggunakan peralatan elektronik yang dayanya besar.
Pernyataan yang benar dalam upaya mengehemat energi listrik adalah…
(A) (1) dan (2)
(B) (1) dan (3)
(C) (2) dan (4)
(D) (3) dan (4)
Jawaban: B
Cara menghemat energi listrik:
(1) Menggunakan lampu tipe LED
(2) Menggunakan AC seperlunya saja
(3) Mematikan peralatan listrik saat tidak digunakan
(4) Menggunakan peralatan elektronik dengan daya kecil