Dasar Teori Dasar Teori
Didalam kehidupan, semua makhluk hidup yang hidup dibumi ini sangat memerlukan Didalam kehidupan, semua makhluk hidup yang hidup dibumi ini sangat memerlukan energi. Energi stsu sering disebut dengan tenaga, adalah suatu pengertian yang sering kali energi. Energi stsu sering disebut dengan tenaga, adalah suatu pengertian yang sering kali digunakan orang, energi merupakan suatu kemampuan untuk melakukan
digunakan orang, energi merupakan suatu kemampuan untuk melakukan usaha.usaha.
Dalam fisika kita juga artikan energi sebagai kemampuan melakukan kerja. Energi di alam Dalam fisika kita juga artikan energi sebagai kemampuan melakukan kerja. Energi di alam juga
juga merupakan merupakan sesuatu sesuatu besaran besaran yang kekal. yang kekal. Energi Energi dapat dapat dari dari suatu suatu benyuk ke benyuk ke bentuk lain,bentuk lain, misalnya pada kompor dapur, energi yang dilakukan atau disimpan didalam minyak tanah misalnya pada kompor dapur, energi yang dilakukan atau disimpan didalam minyak tanah diubah menjadi api. Selanjutnya jika digunakan untuk memanaskan air, energi diubah ke diubah menjadi api. Selanjutnya jika digunakan untuk memanaskan air, energi diubah ke bentuk lain menjadi gerak molekul-molekul air.
bentuk lain menjadi gerak molekul-molekul air.
Energi adalah suatu kuantitas yang kekal, yang dapat berubah bentuk, dan juga dapat Energi adalah suatu kuantitas yang kekal, yang dapat berubah bentuk, dan juga dapat pindah
pindah dari dari system system ke ke system system lain, lain, akan akan tetapi tetapi jumlah jumlah keseluruhannya keseluruhannya tetap. tetap. Energi Energi tidak tidak dapat dibentuk dari nol juga tidak dapat dimusnahkan. Kita hanya dapat merubah bentuk dapat dibentuk dari nol juga tidak dapat dimusnahkan. Kita hanya dapat merubah bentuk energi atau memindahkan energi. Energi yang sering digunakan manusia adalah energi listrik. energi atau memindahkan energi. Energi yang sering digunakan manusia adalah energi listrik. Oleh karena energi listrik dapat diubah bentuknya menjadi energi bentuk lain dengan mudah, Oleh karena energi listrik dapat diubah bentuknya menjadi energi bentuk lain dengan mudah, en
enerergi gi liliststririk k jujuga ga mumudadah h didianangkgkut ut dedengngan an memengnggugunanakakan n kakawawat-t-kakawawat t sesebabagagaii penghantarnya.
penghantarnya. Jadi Jadi energi energi listrik listrik itu itu lebih lebih mudah mudah dimanfaatkan dimanfaatkan disbanding disbanding dengan dengan energienergi lainnya. Hanya dengan menekan tombol sakelar saja, maka kita dapat memutar motor listrik, lainnya. Hanya dengan menekan tombol sakelar saja, maka kita dapat memutar motor listrik, menghidupkan lampu, dan sebagainya.
menghidupkan lampu, dan sebagainya.
Energi listrik antara lain dapat diubah menjadi energi-energi lain sebagai berikut; Energi listrik antara lain dapat diubah menjadi energi-energi lain sebagai berikut;
-- enenerergi kigi kimimia dena dengagan menn menggggununakakan elan elekektrtrololisaisa,, -- enenerergi pgi pananas, as, mimisalsalnynya pada pada sea setritrika lka lististririk,k, -- enenerergi cgi cahahayaya, ma, misaisalnlnyya paa pada lda lamampu ppu pijijarar,, -- enenerergi mgi mekekananikik, mi, misalsalnynya pada pada moa mototor lisr listrtrikik.. Apabi
Apabila la suatu rangkaiasuatu rangkaian n panghpanghantar yang antar yang memimemiliki beda liki beda potenpotensial V sial V dan dialiri arusdan dialiri arus listrik I dalam waktu t detik, maka energi listrik yang terjadi dalam penghantar itu dapat listrik I dalam waktu t detik, maka energi listrik yang terjadi dalam penghantar itu dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut :
dirumuskan secara matematis sebagai berikut :
W
W = = V V . . I I . . tt
Tahanan yang dialiri arus listrik akan menimbulkan sejumlah panas yang jumlahnya Tahanan yang dialiri arus listrik akan menimbulkan sejumlah panas yang jumlahnya dapat diukur atau ditentukan melalui rumus berikut :
Q = 0,24 V . I . t ….. (1)
Keterangan, Q = panas yang ditimbulkan (kalori) V = beda potensial (Volt)
I = kuat arus (Ampere)
t = lama arus yang mengalir (detik) R = besar tahanan (Ohm)
Panas yang diterima oleh larutan (termasuk calorimeter) adalah sebagai berikut : Q = ( M . C + m . Ckal ) ( Ta – Tm ) ….. (2)
Keterangan, M = massa larutan (gram)
C = panas jenis larutan (kalori/gram0C) m = massa kalorimeter + pengaduk (gram) Ckal = panas jenis kalorimeter (kalori/gram0C)
Ta = temperature akhir larutan (0C) Tm = temperature awal larutan (0C)
Apabila tidak ada panas yang hilang maka perlu dilakukan pada persamaan (1) dan (2), yaitu terhadap pertukaran panas yang terjadi antara kalorimeter dan sekelilingnya (efek pendingin) dan terhadap arus yang mengalir ke alat ukur voltmeter. Koreksi di berikan
melalui penggantian antara Ta dan Ta’ serat antara I dan I’ sehingga kedua persamaan tersebut menjadi :
Ta’ = Ta + ( Ta + Tc )
Keterangan, Tc = temperature yang dicapai oleh larutan setelah sumber arus diamati selama jangka waktu t/C
I’ = I V / R
Berdasarkan persamaan W = V . I . t , maka :
W = ( I . R ) I . t sehingga W = I2 R . t
Persamaan diatas disebut sebagai hukum Joule yang menyatakan bahwa energi yang dikeluarkan oleh suatu penghantar akan :
- berbanding lurus dengan kuadrat arus yang melaluinya, - berbanding lurus dengan hambatan penghantar,
- berbanding lurus dengan lamanya arus yang mengalir
Konsep Energi dan Daya Listrik
Energi Listrik
Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
• Energi listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor listrik.
• Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
• Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
• Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
Jika arus listrik mengalir pada suatu penghantar yang berhambatan R, maka sumber arus akan mengeluarkan energi pada penghantar yang bergantung pada:
• Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V). • Kuat arus yang mengalir pada penghantar (i). • Waktu atau lamanya arus mengalir (t).
Berdasarkan pernyataan di atas, dan karena harga V = R.i, maka persamaan energi listrik dapat dirumuskan dalam bentuk :
W = V.i.t = (R.i).i.t
W = i^2.R.t (dalam satuan watt-detik)
dan karena i = V/R, maka persamaan energi listrik dapat pula dirumuskan dengan: W = i^2.R.t
= (V/R^2.R.t
Keuntungan menggunakan energi listrik: a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain. b. Mudah ditransmisikan.
c. Tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran lingkungan.
Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah menjadi panas (kalor) pada penghantar. Besar energi listrik yang berubah menjadi panas (kalor) dapat dirumuskan:
Q = 0,24 V i t……kalori Q = 0,24 i^2 R t…..kalori Q = 0,24 V^2.t/R….kalori
Jika V, i, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka panas (kalor) dinyatakan dalam kalori.
Konstanta 0,24 didapat dari percobaan joule, Di dalam percobaannya Joule menggunakan rangkaian alat yang terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta penghantar yang berarus listrik. Jika dalam percobaan arus listrik dialirkan pada penghantar dalam waktu t detik, ternyata kalor yang terjadi karena arus listrik berbanding lurus dengan:
a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V) b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i)
c. Waktu selama arus mengalir (t).
dan hubungan ketiganya ini dikenal sebagai "hukum Joule"
Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24 kalori. Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah:
Daya Listrik
Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan waktu. Dari definisi ini, maka daya
listrik (P) dapat dirumuskan: Daya = Energi/waktu
P =W/t P = V.i.t/t = V.i P = i^2 R
P = V^2/R (dalam satuan volt-ampere, VA)
Satuan daya listrik : a. watt (W) = joule/detik
b. kilowatt (kW): 1 kW = 1000 W.
Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu:
Jika daya dinyatakan dalam kilowatt (kW) dan waktu dalam jam, maka satuan energi adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour (kWh).
1 kWh = 36 x 105 joule
Dalam satuan internasional (SI), satuan daya adalah watt (W) atau setara Joule per detik (J/sec). Daya listrik juga diekspresikan dalam watt (W) atau kilowatt (kW). Konversi antara satuan HP dan watt, dinyatakan dengan formula sebagai berikut:
1 HP = 746 W = 0,746 kW 1kW = 1,34 HP
Sedangkan menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam satuan Hourse Power (HP)atau (ft)(lb)/(sec).
