Energi dan Daya Listrik

Jika suatu hambatan dialiri oleh arus listrik, hambatan tersebut menjadi panas karena tumbukan antara muatan yang mengalir dengan elektron konduktor. Energi yang diberikan oleh muatan yang mengalir tadi :

Karena muatan listrik q = it dan beda potensial V = IR, persamaan di atas dapat ditulis dalam 3 bentuk berikut :



Daya didefinisikan sebagai energi per satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai :


W = energi listrik (Joule)
q = muatan listrik (Coulomb)
V = beda potensial (Volt)
I = kuat arus (A)
P = daya (Watt)
R = hambatan (ohm)
t = waktu (s)
Untuk hambatan listrik yang tetap, besar daya listrik sebanding dengan kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus seperti tampak pada grafik di bawah
Satuan daya dalam sistem satuan SI :
1 watt = 1 joule per sekon atau 1 joule = 1 watt.sekon
1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3,6 × 10⁶ J.
Peralatan listrik
Energi listrik yang berasal dari peralatan listrik dapat diubah menjadi kalor. W = Q = mcΔt ⇒ P × t = mcΔt
Jika efisiensi elemen pemanas tidak 100%, maka berlaku :

Besarnya daya disipasi peralatan listrik jika elemen listrik dengan V₁ volt, P₁, diberi tegangan V₂ volt dimana V₁≠V₂ maka dayanya menjadi :


Dengan :
P₂= daya sesungguhnya yang diserap peralatan (watt)
P₁= daya tertulis pada spesifikasi peralatan (watt)
V₂= tegangan sesungguhnya yang diberikan kepada peralatan (volt)
V₁= tegangan tertulis pada spesifikasi peralatan (volt)
Perhatikan contoh soal di bawah ini !
Tiga buah lampu pijar yang masing - masing dibuat untuk dipakai pada 16 watt dan 12 volt, dirangkai secara paralel. Ujung - ujung rangkaian itu dihubungkan dengan sebuah akumulator dengan ggl 12 V dan hambatan dalam 1 ohm. Tentukan daya total ketiga lampu tersebut..!
Jawab :
Hambatan sebuah lampu :

Ketiga lampu diparalel, maka :

Kuat arus yang mengalir adalah :

Daya total ketiga lampu :

Menurut teori daya total lampu yang disusun paralel :

Tapi dalam penghitungan di atas,ternyata daya total ketiga lampu lebih kecil, ini disebabkan karena adanya pengaruh hambatan dalam baterai..
Perhatikan contoh yang lain lagi :
Dua buah bola lampu masing - masing tertulis 60 W, 180 V dan 40 W, 180 V. Jika kedua lampu tersebut dihubungkan seri pada tegangan 180 volt, tentukanlah daya total pada lampu.
Jawab :



Kuat arus yang mengalir :


Menurut teori daya total lampu yang disusun seri :

Ternyata daya total ketiga lampu disusun seri sama (24 watt), hal ini disebabkan karena tidak ada hambatan dalam baterai..
Tambahan yang perlu diketahui :
Dua alat pemanas listrik apabila dipergunakan secara sendiri - sendiri akan membutuhkan waktu masing - masing t₁ dan t₂ untuk mendidihkan air satu panci. Apabila keduanya dihubungkan secara paralel dengan sumber ggl yang tetap sama seperti semula,maka waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air :

Apabila kedua alat itu disusun seri,maka waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air :

Cara menghitung sekring
Untuk pengamanan agar tidak terjadi kecelakaan karena sengatan arus listrik ataupun kebakaran digunakan sekring.
Lihat contoh soal di bawah ini :
Sebuah setrika 880 W, 220 V akan dilengkapi dengan sebuah sekring. Jika sekring yang tersedia bernilai 3 A, 5 A, dan 13 A, berapakah nilai sekring yang akan dipilih?
Jawab :
Cari kuat arus yang diperlukan setrika :

Sekring yang digunakan harus sedikit lebih besar dari 4 A, sehingga yang dipilih adalah sekring 5 A.