Energi listrik – Rumus, Penjelasan, Contoh Soal dan Jawaban

Energi listrik

Energi listrik adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik/energi yang tersimpan dalam arus listrik dengan satuan amper (A) dan tegangan listrik dengan satuan volt (V) dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt (W) untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan atau menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain.

Rumus energi listrik

W = V.I.t
= P.t

W : Energi Listrik
V  : Tegangan Listrik
I   : Kuat Arus Listrik
t   : Waktu
P : Daya Listrik

Rumus mengetahui besar energi listrik yang dipakai

W = V . I . t Keterangan rumus:
W adalah Energi Listrik (J)
V adalah Tegangan Listrik atau beda potensial (Volt)
I adalah Kuat arus (A)
t adalah waktu (s)

Umumnya pada soal bisa ditanyakan berbagai macam, bisa ditanyakan energi, tegangan, kuat arus, dan waktu

Maka untuk memudahkan persamaannya, kita akan pecah rumus tersebut ke dalam beberapa bentuk.

V = W⁄I . t
Jika yang ditanya tegangan
I = W⁄V . t
Jika ditanya kuat arus listrik
t = W⁄V . I
Jika ditanya waktunya

Jika persamaan disubtitusi ke rumus energi sebelumnya, dapat menghasilkan:

W = (I . R) . I . t

Maka mendapatkan rumus energi listrik yang kedua, menjadi:

W = I2 . R . t

Karena I2 = V2 / R2, maka akan mendapatkan rumus energi listrik yang ketiga, yaitu dengan rumus :

W = V2 / R2 . R . t
W = V2 / R . t

Keterangan
R adalah Hambatan listrik (Ohm)

Hubungan satuan energi listrik

1 kWh = 1000 Watt hours
= 1000 Watt jam
= 1000 Watt. 3600 sekon
= 3.600.000 Watt sekon
= 3,6 x 106 Joule.

Maka, 1 kWh setara dengan 3,6 x 106 Joule dan 1 Watt sekon = 1 Joule.

Satuan energi lainnya selain Joule adalah kalori. Sebab pada soal yang ditanyakan bukan hanya untuk satuan Joule, terkadang ditanyakan merupakan satuan kalori.

Berikut ini konversinya:
  • 1 Joule = 0,24 kalori
  • 1 kalori = 4,2 Joule

Rumus mencari energy listrik dan yang diketahuinya watt, volt dan t

Rumus 1:
W = P x T

Rumus 2:
W = V x I x T

Rumus 3:
W = I x R x I x T

Keterangan :
W  = Energi, Satuannya adalah Joule.
P    = Daya, Satuannya adalah Watt.
T   = Time/Waktu, Satuannya adalah Second.
V   = Beda Potensial, Satuannya adalah Volt.
I    = Kuat Arus, Satuannya adalah Ampere.
R   = Hambatan, Satuannya adalah Ohm.

Jika salah satu komponen pada rumus tersebut coba cari dengan rumus berikut:

Untuk mencari P (Daya)
P = W : T

Untuk mencari T (Waktu/Time)
T = W : P

Untuk Mencari V (Beda Potensial)
V = I x R

Untuk mencari I (Kuat Arus)
I = V : R

Untuk mencari R (Hambatan)
R = V : I

Perubahan Energi Listrik

Dalam Hukum Energi bahwa, setiap energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan, tetapi setiap energi dapat berubah bentuk menjadi energi lainnya. Pada hal ini energi listrik dapat melakukan suatu perubahan bentuk energi lainnya, yaitu diantaranya adalah:

  • Energi bunyi.
  • Energi cahaya.
  • Energi gerak.
  • Energi dorongan.
  • Energi lain-lainnya.

Contoh perubahan-perubahan bentuk energi listrik menjadi energi lainnya:

1. Energi Listrik Berubah Bentuk Menjadi Energi Cahaya

Dalam bentuk perubahan ini terjadi pada sebuah Lampu Pijar atau Neon. Karena ketika Aliran Arus Listrik, pada Elemen Panas (Filamen) yang terdapat didalam Lampu Pijar atau Neon tersebut mudah sekali terbakar, oleh sebab itu pada bola lampu diisi dengan Gas Argon dan Nitrogen agar Filamen tidak mudah terbakar sehingga dapat bercahaya mencapai suhu 1.000 Kalor.

2. Energi Listrik Berubah Bentuk Menjadi Energi Kimia

Dalam bentuk perubahan ini terjadi pada sebuah Logam Emas. Pada saat ini proses pelapisan Logam Emas yang membutuhkan Energi Listrik sehingga mampu menguraikan Senyawa Kimia yang terdapat pada Logam Emas dan perlahan-lahan terlepas menjadi partikel-partikel kecil yang akan menjadi melapisi Emas tersebut.

3. Energi Listrik Berubah Bentuk Menjadi Energi Kalor

Dalam bentuk perubahan ini terjadi pada sebuah Alat Pemanas Air. Karena ketika Arus Listrik yang terdapat pada kompor listrik, mampu membuat perubahan Energi Kalor pada Alat Pemanas Air, hal ini dapat kita lihat akan Air yang berada didalam Alat Pemanas tersebut akan mengalami pendidihan.

4. Energi Listrik Berubah Bentuk Menjadi Energi Gerak

Dalam bentuk perubahan Energi Listrik menjadi Energi Gerak (Kinetik) ini terjadi pada sebuah Batu Baterai yang digunakan pada sebuah mainan mobil-mobilan, karena pada Batu Baterai tersebut memiliki Energi Arus Listrik sehingga dapat bergerak melaju.

Contoh Soal dan Jawaban Energi Listrik

Pada sebuah rumah menggunakan listrik dengan daya sebesar 500 Watt, dan memiliki tegangan listrik sebesar 110 Volt. Jika penerangan pada rumah itu menggunakan sebuah lampu dengan daya sebesar 100 Watt dan tegangan listrik sebesar 220 Volt. Maka berapakah jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang?

Diketahui:
Besar Daya (P) : 500 Watt & 100 Watt
Tegangan Listrik (V) : 110 Volt & 220 Volt

Jawaban:

1. Hambatan pada lampu:

P = V²/R
100 = 220²/R
R=484 Ω

2. Berapa besar daya pada lampu dengan tegangan 110 Volt?

P = V²/R
= 110²/484
=25 watt.

3. Jadi apabila rumah tersebut menggunakan daya sebesar 500 Watt:

P = 500/25
= 20 buah.

Maka jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang dirumah tersebut sebanyak 20 buah.

Pada sebuah lampu pijar dengan daya sebesar 80 Watt dan tegangan listrik sebesar 220 Volt, lalu terpasang pada sumber listrik berpotensial 110 Volt. Jadi seberapa besar daya yang telah dipakai lampu pijar itu tersebut?

Diketahui:

Besar Daya (P1) : 80 Watt
Potensial Listrik (V) : 110 Volt
Tegangan Listrik (V) : 220 Volt

Jawaban:

I1 = I2
P1/V1 = P2/V2
80/200 = P2/100
P2 = 40 watt

Jadi Besarnya Daya yang telah dipakai lampu pijar tersebut sebesar 40 Watt.

Di rumah Cindy terdapat sebuah kipas angin 50 watt menyala 5 jam/hari, charger laptop 10 watt dipakai 3 jam/hari, 4 buah lampu masing-masing 10 watt menyala 10 jam/hari. Berapa energi listrik yang digunakan dalam waktu satu bulan?

A. 680 Wh
B. 750 Wh
C. 10200 Wh
D. 20400 Wh
E. 50600 Wh

Jawaban: harus kita cari dulu semua dayanya.

Kipas angin = 50 watt digunakan 5 jam perhari
W kipas angin = P kipas x t kipas
W kipas angin = 50 watt x 5 jam = 250 Wh

Charger laptop = 10 watt digunakan 3 jam perhari
W charger laptop =  P charger x t charger
W charger laptop = 10 watt x 3 jam = 30 Wh

Lampu = 4 buah lampu masing-masing 10 watt sehingga daya total 40 watt menyala 10 jam/hari

W lampu = P lampu x t lampu
W lampu = 40 watt x 10 jam = 400 Wh
Energi listrik perhari = W kipas + W charger + W lampu
Energi listrik perhari = 250 Wh + 30 Wh + 400 Wh
Energi listrik perhari = 680 Wh
Energi listrik selama 1 bulan (30 hari) = 680 Wh x 30
Energi listrik perhari = 20400 Wh

Jawaban D.

Sebuah solder listrik yang bertegangan 110 volt dilalui arus 2 ampere. Berapa energi kalor yang dihasilkan sesudah solder dialiri arus selama 20 menit?

Penyelesaian

Diketahui:
V = 110 volt
I = 2 ampere
t = 20 menit = 1200 s

Ditanya: W ?

Jawaban:
W = V I t = 110 . 2 . 1200 = 264.000 J = 264 kJ

Jadi, energi kalor yang dihasilkan setelah dialiri arus selama 20 menit yaitu 264 kJ.

Sebuah lampu pijar dihubungkan dengan listrik PLN yang memiliki tegangan 220 Volt. Jika arus listrik yang mengalir pada lampu pijar lampu 500mA, berapakah energi listrik yang diperlukan lampu yang menyala selama 5 menit?

A. 500 J
B. 8 000 J
C. 11 000 J
D. 22 000 J
E. 33 000 J

Jawaban dan penyelesaian:

Diketahui sebuah lampu

V = 220 Volt
I = 500 mA = 0,5 A
t = 5 menit = 5 x 60 sekon = 300 sekon

Perhatian: jika diketahui satuan energi Joule maka waktu harus sekon atau detik

W =  P x t
W = V x I x t
W = 220 V x 0,5 A x 300 sekon
W = 33.000 J

Jawaban E.

Seorang siswa menyalakan pesawat TV rata-rata 6 jam setiap harinya. Pesawat tersebut dihubungkan pada tegangan 220 Volt sehingga kuat arus listrik yang melalui pesawat tersebut 0,5 Ampere. Jika PLN menetapkan tarif Rp 600,00 / kWh, maka biaya penggunaan energi listrik untuk TV tersebut selama 1 bulan (30 hari) adalah…

A. Rp 9.900,00
B. Rp 11.880,00
C. Rp 19.800,00
D. Rp 23.760,00

Pembahasan

Diketahui:

Waktu pemakaian televisi = 6 jam x 30 = 180 jam
Tegangan (V) = 220 Volt
Kuat arus (I) = 0,5 Ampere
Tarif listrik = Rp 600,00 / kWh

Ditanya: Biaya penggunaan energi listrik untuk TV selama 1 bulan (30 hari)

Jawab:

Daya televisi:

  • P = V I = (220 Volt)(0,5 Ampere) = 110 Volt Ampere = 110 Watt
  • Energi listrik = daya listrik x selang waktu
  • Energi listrik televisi = 110 Watt x 180 jam = 19800 Watt jam = 19,8 kilo Watt jam = 19,8 kilo Watt hour = 19,8 kWh
  • Biaya penggunaan energi listrik untuk TV selama 1 bulan: 19,8 kWh x Rp 600,00 / kWh = Rp. 11.880,00

Jawaban yang benar adalah B.

Dalam sebuah rumah terdapat 4 lampu 20 W, 2 lampu 10 W, 3 lampu 40 W yang menyala 5 jam setiap hari. Jika harga listrik per kWh Rp 500,00, maka biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan (30 hari) adalah…

A. Rp 5.625,00
B. Rp 7.500,00
C. Rp 12.750,00
D. Rp 16.500,00

Pembahasan

Diketahui :

4 lampu 20 Watt = 4 x 20 Watt = 80 Watt
2 lampu 10 Watt = 2 x 10 Watt = 20 Watt
3 lampu 40 Watt = 3 x 40 Watt = 120 Watt
Daya total (W) = 80 Watt + 20 Watt + 120 Watt = 220 Watt

Selang waktu (t) = 5 jam x 30 = 150 jam

Harga listrik per kWh = Rp 500,00

Ditanya: Biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan

Jawab:

Energi listrik = Daya listrik x Selang waktu = 220 Watt x 150 jam = 33000 Watt jam = 33 kilo Watt jam = 33 kilo Watt hour = 33 kWh

Biaya yang harus dibayar :

(33 kWh)(Rp 500,00/kWh) = Rp 16.500

Jawaban yang benar adalah D.

Rumah Bu Rudy menggunakan peralatan listrik yang terdiri dari 3 lampu masing-masing 20 W, 3 lampu masing-masing 40 W yang semuanya digunakan selama 12 jam per hari. Satu pompa air 250 W digunakan 4 jam sehari dan setrika 300 W digunakan 2 jam sehari. Apabila tarif listrik Rp 600,00 / kWh, rekening listrik yang harus dibayar Bu Rudy selama 1 bulan (30 hari) adalah…

A. Rp 57.680,00
B. Rp. 59. 680,00
C. Rp. 64.820,00
D. Rp. 67.680,00

Pembahasan

Diketahui:

  • Daya lampu = 3 (20 Watt) + 3 (40 Watt) = 60 Watt + 120 Watt = 180 Watt dan waktu pemakaian lampu = 12 jam x 30 = 360 jam
  • Daya pompa air = 250 Watt dan waktu pemakaian pompa air = 4 jam x 30 = 120 jam
  • Daya setrika = 300 Watt dan waktu pemakaian setrika = 2 jam x 30 = 60 jam
  • Tarif listrik Rp 600,00 / kWh

Ditanya: Biaya yang harus dibayar selama satu bulan (30 hari)

Jawab:

  • Energi listrik = daya listrik x waktu
  • Energi lampu = (180 Watt)(360 jam) = 64.800 Watt jam = 64,8 kilo Watt jam
  • Energi pompa air = (250 Watt)(120 jam) = 30.000 Watt jam = 30 kilo Watt jam
  • Energi setrika = (300 Watt)(60 jam) = 18.000 Watt jam = 18 kilo Watt jam
  • Energi listrik total yang terpakai = 64,8 + 30 + 18 = 112,8 kilo Watt jam = 112,8 kilo Watt hour = 112,8 kWh.
  • Biaya yang harus dibayar selama satu bulan = (112,8 kWh)(Rp 600,00 / kWh) = Rp 67.680

Jawaban yang benar adalah D.

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).

Bacaan Lainnya

Pasang iklan gratis di toko pinter

Apakah Anda memiliki sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan? Pasang iklan & promosikan jualan Anda sekarang juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

Cara daftar pasang iklan gratis

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita! Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: Study,

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya

By | 2020-03-25T01:05:55+07:00 Maret 25th, 2020|Fisika, IPA|0 Comments

Leave A Comment