DAYA DAN ENERGI LISTRIK

DAYA DAN ENERGI LISTRIK

1.        Persamaan Daya dan Energi Listrik

Misalkan hasil pengukuran voltmeter pada ujung-ujung sebuah resistor R memberi bacaan V Volt dan amperemeter membaca arus I  melalui resistror (gambar 1). Di SMP/MTs anda telah mengetahui bahwa daya disipasi dalam bentuk panas dalam resistor R dirumuskan oleh P = VI.

Dari hokum Ohm, I = V/R atau V = IR, yang jika disubstitusikan ke P = VI akan memberikan persamaan daya listrik berikut.

                                         P = VI = V²/R = I²R                                                   …… (1)

Dengan P = daya (W), V = Tegangan (V), kuat arus (A), dan R = hambatan (Ω).
Di kelas XI anda telah mengetahui bahwa energi adalah daya kali waktu sehingga persamaan energi listrik adalah sebagai berikut.

                                         W = Pt                                                                         …… (2)

                                         W = Vit = (V²/R) t = I²R t                                          …… (3)

Alat untuk mengukur daya listrik adlah wattmeter, sedangkan untuk mengukur energi listrik adalah joulemeter atau kWhmeter.

2.        Elemen Listrik

Lampu pijar, setrika listrik, teko listrik dan pengering rambut listrik kita sebut elemen listrik karena memiliki elemen yang terbuat dari kumparan kawat logam tipis. Kumparan ini berfungsi sebagai hambatan listrik ketika dilalui oleh arus listrik sehingga kumparan kawat akan mendisipasi (membuang) energi dalam bentuk kalor ketika dilalui oleh arus listrik.

Di dalam rangkaian listrik, kita selalu menampilkan elemen  listrik sebagai suatu hambatan listrik R. Walaupun demikian, data yang tertera pada elemen listrik selalu berbentuk teganan V volt dan daya P watt. Sebagai cotoh, pada lampu pijar tercantum data 240 V, 60 W. dari data tegangn dan daya, kita dapat menghitung hambatan elemen listrik R sebagai berikut.

                                         R = V²/P                                                                     …… (4)

3.        Daya listrik Fluida

Bagaimana air sungai mengalir yang dibendung dapat membangkitkan tenaga listrik atau energi mekanik.? Air sungai yang mengalir deras memiliki energi kinetic. Air sungai yang di bending kemudian dialirkan ke bagian bawah bendungan dengan menggunakan pipa pesat. Di bagian dasar pipa pesat terdapat turbin, yang berdfungsi mengubah energi potensial air karena perbedaan ketinggian menjadi energi mekanik yang akan memutar turbin. Turbin seporos dengan generator sehingga ketika turbin berputar maka putarannya diteruskan ke generator. Prinsip generator adalah mengubah energi putaran (mekanik) ke energi listrik.

Prinsipnya energi kinetic aliran deras air sungai di ubah mejadi energi potensial air yang jatuh dari ketinggian h. energi potensial air setinggi h ini sebagi energi masukan pada turbin, yang oleh system turbin-generator di ubah menjadi enegi listrik. Dengan menggunankan rumus energi potensial air setinggi h, rumus daya masukan ke turbin sebagai laju energi potensial air, rumus daya masukan ke turbin sebagai laju energi potensial air, rumus debit sebagai laju volume, dan efisiensi η sebagi rasio daya keluaran system terhadap daya masukan system, tunjukan bahwa daya keluaran system turbin-generator dapat dinyatakan sebagai berikut

                                         P_keluaran = η P_masukan = ηρQgh                                      …… (5)

Dengan ρ = massa jenis air (1.000 kg/m³), Q = debit fluida (m³/s), g = percepatan gravitasi dan h = ketinggian vertical Panjang pipa pesat (m). jika tidak diketahui ambil efisiensi η = 1. 

Read More