Contoh Soal Energi Dan Daya Listrik Beserta Pembahasannya

Tutorial mata pelajaran Fisika kita kali ini akan membahas perihal Energi Listrik dan Daya Listrik.

Listrik merupakan sumber cahaya yang sangat vital di zaman digital remaja ini. Setiap kegiatan yang kita lakukan hampir seluruhnya memakai konsumsi listrik. Maka tidak heran setiap negara harus menginvestasikan kepada infrastruktur listrik biar sanggup mendongkrak kegiatan yang berafiliasi dengan produksi, dimana tujuan salah satunya ialah menjaga kestabilan roda perekonomian.

Apa itu Energi Listrik ?

Energi sanggup diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melaksanakan kerja.Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus yang biasanya dinyatakan dalam Watt hour.

Besarnya energi listrik yang yang diberikan sebuah sumber tegangan untuk memindahkan muatan yang mempunyai kendala R, secara matematis sanggup dirumuskan dengan persamaan :

W = Q.V

Dimana :

W ialah Energi (Joule)
Q ialah Besar muatan yang dipindahkan (coulomb)
V ialah Beda potensial listrik (Volt)

Karena Q = I.t, maka rumus Energi Listrik di atas sanggup diperluas menjadi :

W = V.I.t

Dimana :

W ialah Energi (Joule)
Q ialah Besar muatan yang dipindahkan (coulomb)
V ialah Beda potensial listrik (Volt)
I ialah Arus listrik dari sumber (Ampere)
t ialah waktu (second)

Jika diterapkan aturan ohm pada sebuah rangkaian listrik dimana :

V = I.R

Maka rumus Engergi listrik sanggup dikembangkan lagi menjadi :

W = V.I.t
W = I.R.I.t
W = I².R.t

Dimana :

W ialah Energi (Joule)
V ialah Beda potensial listrik (Volt)
I ialah Arus listrik dari sumber (Ampere)
t ialah waktu (second)
R ialah tegangan (Ohm)

Rumus :

W = V.I.t

sanggup juga dirubah ke dalam persamaan lain apabila memakai

I =

V / R

sehingga rumusnya menjadi :

W = V.I.t
W = V .

V / R

. t =

V² / R

. t

Dimana :

W ialah Energi (Joule)
V ialah Beda potensial listrik (Volt)
t ialah waktu (second)
R ialah tegangan (Ohm)

Apa itu Daya Listrik

Daya merupakan energi yang diharapkan untuk melaksanakan usaha/kerja. Daya listrik menyatakan banyaknya energi listrik yang terpakai setiap detiknya. Satuan daya listrik ialah Watt. Sedanglam 1 Watt = 1 Joule/detik. Secara matematis, daya listrik sanggup dinyatakan sebagai berikut :

P =

W / t

P =

V . I . t / t

P = V.I
Dimana :

P ialah Daya listrik (Watt)
W ialah Energi (Joule)
V ialah Beda potensial listrik (Volt)
t ialah waktu (second)
R ialah tegangan (Ohm)

Jika kita kaitkan dengan aturan ohm, maka besarnya daya listrik ialah sebagai berikut:
P = V . I ( V = I.R)
P = I . R . I
P = I² . R
Atau persamaan tersebut bisa kita ubah ke dalam persamaan lain :

P = V

V / R

P =

V² / R

Dimana :

P ialah Daya listrik (Watt)
V ialah Beda potensial listrik (Volt)
t ialah waktu (second)
R ialah tegangan (Ohm)
I ialah Arus listrik dari sumber (Ampere)

Latihan Soal Energi Listrik dan Daya Listrik

Soal No.1

Sebuah peralatan listrik dipasang pada tegangan listrik sebesar 12 volt dan arus yang mengalir ialah sebesar 750 mA. Hitunglah besarnya energi listrik yang dibutuhkan dalam jangka waktu 1 menit ?

Pembahasan

V = 12 v
I = 750 mA = 0,75 A
t = 1 menit = 60 detik
W = V . I . t
W = 12 . 0,75 . 60
W = 540 joule

Soal No.2

Sebuah elemen pemanas listrik yang dipakai untuk memanaskan air mempunyai kendala 24 ohm dihubungkan dengan sumber tegangan 240 V. Berapa energi listrik yang dihasilkan oleh pemanas tersebut selama 1 menit ?.

Pembahasan

V = 240 volt
t = 1 menit = 60 detik
R = 24 ohm
Kemudian kita gunakan rumus :
W =

V² / R

. t
W =

240² / 24

. 60
W =

240² / 24

. 60
W = 144000 J
W = 144 KJ

Soal No.3

Jika energi yang kita perlukan dalam memindahkan muatan listrik 4 Coulomb dari titik A ke titik B ialah 20 Joule. Hitunglah perbedaan potensial antara titik A dan B ?

Pembahasan

Q = 4 Coulomb
W = 20 Joule
Kemudian kita cari potensialnya dengan rumus :
W = Q . V
V =

W / Q

V =

20 / 4

= 5 Volt

Soal No.4

Berapa besar kendala total pada sebuah lampu yang bertuliskan 120 V dan 60 W ?

Pembahasan

V = 120 volt
P = 60 watt
Kemudian kita gunakan rumus :
P =

V² / R

R =

V² / P

R =

(120)² / 60

R =

14400 / 60

= 240 Ohm

Soal No.5

Sebuah lampu bertuliskan 40 W/110 V dinyalakan selama 10 menit. Berapakah arus listrik dan energi listrik yang diharapkan ?

Pembahasan

P = 40 W
V = 110 V
t = 10 menit = 600 s
Untuk mencari arus listrik, kita gunakan rumus :
P = V . I
I =

P / V

I =

40 / 110

= 0,36 Ampere

Untuk mencari Energi listrik, kita gunakan rumus :
W = P . t
W = 40 . 600
W = 24000 J
W = 24 KJ

Soal No.6

Suatu rangkaian listrik yang mempunyai kendala 4 ohm dialiri suatu arus listrik 8 Ampere selama 30 menit. Tentukan energi yang dipakai dalam satuan Joule, Kalori dan kWh ?

Pembahasan

I = 8 Ampere
R = 4 Ohm
t = 30 menit = 1800 detik = 0,5 Jam

W = I² . R . t
W = (8)₂ . 4 . 1800
W = 64 . 4 . 1800
W = 460.800 Joule

Untuk energi dalam satuan Kalori, kita harus ingat bahwa 1 Joule = 0, 24 Kalori. Sehingga :
W = 460.800 Joule x 0,24
W = 110.592 Kalori

Untuk energi dalam satuan kWh, maka waktu yang dipakai ialah Jam, dimana 30 menit = 0,5 Jam
W = I² . R . t
W = (8)₂ . 4 . 0,5
W = 64 . 4 . 0,5
W = 128 Wh
W = 0,128 kWh

Soal No.7

Sebuah keluarga memakai daya listrik 1200 watt selama 400 jam. Jika harga listrik 1 kWh = Rp 400,- maka berapa biaya yang harus dikeluarkan keluarga tersebut ?

Pembahasan

P = 1200 Watt
t = 400 Jam
1 kWh = Rp 400,-

Maka besar energi listrik yang dipakai ialah :
W = P . t
W = 1200 . 400
W = 480.000 Wh
W = 480 kWh

Biaya yang harus dibayar :
Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 400,-
Biaya listrik = 480 x Rp 400,-
Biaya listrik = Rp 192.000,-

Soal No.8

Jika sebuah lampu pijar tertulis 220 V/100 W. Jika lampu tersebut dipakai selam 10 jam dalam sehari. Hitunglah berapa biaya listrik yang harus dibayarkan jikalau 1 kWh = Rp 1000,- dalam 1 bulan (1 bulan = 30 hari) ?

Pembahasan

P = 100 Watt t = 10 Jam, dalam 1 bulan = 300 Jam
1 kWh = Rp 1000,-
Besar Engergi Listrik yang dipakai ialah :
W = P. t
W = 100 . 300
W = 30.000 Wh
W = 30 kWh

Biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan :
Biaya listrik = Jumlah kWh x Rp 1000,-
Biaya listrik = 30 x Rp 1000,-
Biaya listrik = Rp 30.000,-

Soal No.9

Sebuah mesin sepeda motor melaksanakan perjuangan sebesar 10.000 joule. Jika daya motor itu 2000 watt, hitunglah waktu yang dipakai ?

Pembahasan

W = 10.000 J
P = 2000 Watt
W = P . t
t =

W / P

t =

10.000 / 2000

= 5 detik
Kaprikornus waktu yang diharapkan motor itu ialah 5 detik.