Energi yang kita kenal ada dalam berbagai bentuk. Dalam kehidupan modern kita tidak bisa terlepas penggunaan energi listrik. Energi listrik ini dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Soal-soal berikut bertujuan membantumu mengerti perhitungan energi listrik, perubahan energi listrik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Apa itu Energi Listrik?
Energi listrik adalah energi yang berasal dari energi potensial listrik atau energi kinetik partikel bermuatan. Secara umum disebut sebagai energi yang telah diubah dari energi potensial listrik. Kita dapat mendefinisikan energi listrik sebagai energi yang dihasilkan oleh pergerakan elektron dari satu titik ke titik lain. Pergerakan partikel bermuatan sepanjang/melalui media (misalnya kawat) merupakan arus atau listrik.
Satuan Energi Listrik
Satuan dasar energi listrik adalah joule atau watt-sekon. Energi listrik dikatakan satu joule ketika satu ampere arus mengalir melalui rangkaian selama sedetik ketika beda potensial satu volt diterapkan di atasnya. Satuan komersial energi listrik adalah kilowatt-hour (kWh) yang juga dikenal sebagai Board of trade unit (B.O.T).
1 kWh = 1000 × 60 × 60 watt – detik
1 kwh = 36 × 105 Ws atau Joule
Umumnya, satu kwh disebut satu unit.
Apa saja contoh energi listrik?
Beberapa contoh energi listrik adalah:
Dalam aki mobil, reaksi kimia menghasilkan pembentukan elektron yang memiliki energi untuk bergerak dalam arus listrik. Muatan bergerak ini memberikan energi listrik ke sirkuit di dalam mobil.
Petir, selama badai petir, adalah contoh energi listrik - apa yang kita lihat sebagai petir tidak lain adalah pelepasan listrik di atmosfer.
Belut listrik menghasilkan energi listrik dan menggunakannya melawan predator untuk pertahanan.
Energi Listrik Menjadi Energi Mekanik
Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi lain seperti energi panas, energi cahaya, gerak dll. Contoh yang paling terkenal adalah:
Kipas: Motor di Kipas mengubah energi listrik menjadi energi mekanik
Bulb: Di sini energi listrik diubah menjadi energi cahaya.
CONTOH SOAL:
1. Energi listrik yang dihasilkan oleh sumber tegangan listrik besarnya....
a. berbanding terbalik dengan beda potensial
b. berbanding terbalik dengan kuat arus
c. berbanding terbalik dengan lamanya arus mengalir
d. sebanding dengan kuat aris listrik
Pembahasan :
W=V x I x t
W sebanding dengan beda potensial
W sebanding dengan kuat arus
2. Lampu pijar mengubah energi listrik menjadi energi....
a. kimia dan cahaya
b. kimia dan kalor
c. kalor dan cahaya
d. cahaya dan bunyi
Pembahasan :
Lampu pijar adalah alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor. Semakin baik lampu pijar, akan semakin kecil kalor yang dihasilkan.
3. Besarnya energi listrik dapat ditentukan dengan rumus berikut, kecuali.....
a. W=V x I x t
b. W=V x I x T
c. W=I²x R x t
d. W=P x t
Pembahasan :
4. Sebuah lampu bertuliskan 220 V; 0,5 A digunakan selama 30 menit. Energi listrik yang digunakan lampu adalah....
a. 180 kj
b. 198 kj
c. 330 kj
d. 350 kj
Pembahasan :
Diketahui : V=220 volt
I=0,5 ampere
t=30 menit=1.800 detik
Ditanya : W ?
W=V x I x t
=220 x 0,5 x 1.800
=198.000 joule
=198 kj
5. Sebuah kawat dengan hambatan 25 Ω dialiri arus listrik 0,5 A selama 10 menit. Berapa kalori energi yang timbul dalam kawat ?
a. 3.750 joule
b. 3.000 joule
c. 2.750 joule
d. 2.500 joule
Pembahasan :
Diketahui : R=25 Ω
I=0,5 A
t=10 menit=600 detik
Ditanya : W?
W=I²x R x t
=0,5² x 25 x 600
=3.750 joule
6. Sebuah potensial listrik 8 V dipasang pada ujung-ujung pesawat. Jika hambatan kawat adalah 12 Ω, berapa energi kalor yang dihasilkan setiap menit?
a. 96 joule
b. 192 joule
c. 320 joule
d. 394 joule
Pembahasan :
Diketahui : V=8 volt
R=12 Ω
t=1 menit=60 detik
Ditanya : W?
W=v²: R x t
=8²: 12 x 60
=320 joule
7. Energi listrik sebesar 500 Joule setara dengan ...... kalori
a. 2.100 kalori
b. 1.200 kalori
c. 210 kalori
d. 120 kalori
Pembahasan :
1 joule=0,24 kalori
500 joule=500 x 0,24 kalori
=120 kalori
8. Sebuah alat listrik bertuliskan 200W/220V. Berapakah hambatan filamen tersebut?
a. 240 Ω
b. 242 Ω
c. 440 Ω
d. 484 Ω
Pembahasan :
Diketahui : P=200 W
V=220 V
Ditanya : R ?
Jawab :
R=V²: P
=220²: 200
=242 Ω
9. Sebuah setrika listrik dengan daya 300 W dipakai selama 3 jam. Berapa kwh energi listrik yang digunakan ?
a. 900 kWh
b. 90 kWh
c. 9 kWh
d. 0,9 kWh
Pembahasan :
Diketahui : P=300 W
t=3 jam
Ditanya : W ?
Jawab :
W=P x t
=300 x 3
=900 Wh
=0,9 kWh
10. Lampu listrik 220 V dipasang pada tegangan yang sesuai. Jika kuat arusnya 0,5 A, berapakah daya lampu tersebut?
a. 440 watt
b. 220 watt
c. 110 watt
d. 55 watt
Pembahasan :
Diketahui : V=220 volt
I=0,5 ampere
Ditanya : P ?
Jawab :
P=V x I
=220 x 0,5
=110 watt
11. Alat listrik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi panas adalah....
a. kipas angin dan radio
b. TV dan solder
c. setrika dan solder
d. baterai dan radio
Pembahasan :
alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas antara lain setika, solder, pemanas air, rice cooker, oven listrik dan lain lain
12. Alat yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah...
a. senter dan kipas angin
b. aki dan baterai
c. dinamo dan solder
d, dinamo dan generator
Pembahasan :
alat yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik antara lain dinamo dan generator
13. Sebuah alat listrik dinyalakan selama setengah jam mengeluarkan energi 90 kj. Berapa daya yang dimiliki mesin?
a. 45 watt
b. 50 watt
c. 60 watt
d. 75 watt
Pembahasan :
Diketahui : t=0,5 jam=1.800 detik
W=90 kj=90.000 joule
Ditanya : P ?
Jawab :
P=W : t
=90.000 : 1.800
=50 watt
14. Sebuah alat listrik yang mempunyai daya 200 watt mengeluarkan energi sebesar 30 kj joule. Berapa lama alat itu bekerja?
a. 1,5 menit
b. 2 menit
c. 2,5 menit
d. 3 menit
Pembahasan :
Diketahui : P=200 watt
W=30 kJ=30.000 joule
Ditanya : t ?
Jawab :
t=W : P
=20.000 : 200
=150 detik
=2,5 menit
15. Energi yang dikeluarkan sebuah setrika listrik setiap menitnya adalah 33 kj. Jika setrika dipasang pada tegangan 220 V, maka kuat arus listrik yang mengalir adalah....
a. 1,5 ampere
b. 2,5 ampere
c. 3 ampere
d. 6 ampere
Pembahasan :
Diketahui : t=1 menit=60 detik
W=33 kj=33.000 joule
V=220 volt
Ditanya : I ?
Jawab :
W=V x I x t
I =W : (V x t)
=33.000 : (220 x 60)
=33.000 : 13.200
=2,5 ampere
16. Sebuah sekring dipasang pada tegangan 220 volt. Jika arus listrik yang mengalir adalah 2,5 A, berapa daya listrik sekring?
a. 88 watt
b. 110 watt
c. 440 watt
d. 550 watt
Pembahasan :
Diketahui : V=220 volt
I =2,5 A
Ditanya : P ?
Jawab :
P=V x I
=220 x 2,5
=550 watt
17.Sebuah gudang mengggunakan 5 buah lampu pijar untuk penerangan yang digunakan 12 jam setiap harinya. Jika masing-masing lampu berdaya 30 W dan biaya pemakaian listrik adalah Rp 1.200,00 per 1 kWh, berapa biaya pemakaian listrik selama 1 bulan?
a. Rp 64.800,00
b. Rp 68.400,00
c. Rp. 84.600,00
d. Rp 86.400,00
Pembahasan :
Diketahui : n=5
t =12 jam x 30=360 jam
P=30 W
biaya/kWh=1.200
Ditanya : biaya total?
Jawab :
Biaya=5 x 360 x 30 x 1200
1.000
=Rp 64.800,00
18. Sebuah rumah menggunakan 4 buah lampu yang berdaya 25 W yang digunakan 8 jam sehari. Selain itu juga digunakan sebuah kulkas dengan daya 80 W yang menyala 24 jam/hari, sebuah televisi dengan daya 100 W yang dinyalakan 5 jam sehari serta mesin air yang dayanya 150 W digunakan 3 jam/hari. Jika tarif listrik adalah Rp 750,00/kwh, maka biaya yang harus dibayar untuk sebulan adalah...
a. Rp 69.400,00
b. Rp 72.850,00
c. Rp 82.575,00
d. Rp 87.250,00
Pembahasan :
1.000
=Rp 82.575,00
19. Sebuah kompor listrik dipasang pada tegangan 220 V dan arus yang melalui rangkaian kompor listrik adalah 2 A. Jika kompor listrik digunakan untuk memanaskan 2 kg air selama 7 menit, berapa kenaikan suhu air yang dipanaskan ? ( kalor jenis air=4.200 J/kg℃)
a. 17℃
b. 19℃
c. 22℃
d. 24℃
Pembahasan :
Diketahui : V=220 volt
I=2 A
m=2 kg
t=7 menit=420 detik
Ditanya : ΔT ?
Jawab :
W=Q
V x I x t=m . c . ΔT
220 x 2 x 420=2 x 4200 x ΔT
184.800=8.400 x ΔT
ΔT =184.800 : 8.400
=22℃
20. Sebuah setrika listrik dengan spesifikasi 300W/220V. Jika setrika terbuat dari besi yang massanya 1,2 kg dan kalor jenisnya 460 J/kg℃, berapa waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu setrika sebesar 150℃?
a. 5 menit
b. 4 menit 36 detik
c. 4 menit 12 detik
d. 4 menit
Pembahasan :
Diketahui : P=300 watt
V=220 volt
m=1,2 kg
c= 460 J/kg℃
ΔT= 150℃
Ditanya : t ?
Jawab :
W=Q
P x t=m . c . ΔT
300 x t=1,2 x 460 x 150
300 x t=82.800
t=82.800 : 300
=276 detik
=4 menit 36 detik