download artikel disini

PPPPTK IPA

KEMDIKBUD PPPPTK IPA

K E M E N T E R I A N P E N D I D I K A N D A N K E B U D A Y A A N PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (SCIENCE EDUCATION DEVELOPMENT AND EMPOWERMENT CENTRE) Jl. Diponegoro no. 12 Bandung Telp (022) 4231191 Fax (022) 4207922 Bandung 40115 Homepage: www.p4tkipa.org: E-mail: [email protected]

1

KONTEN DIKLAT ONLINE PPPPTK IPA BANDUNG

LISTRIK DAN MAGNET

(Energi Listrik dan Konversi Energi Listrik)

Dra. Shrie Laksmi Saraswati,M.Pd

[email protected]

A. Kompetensi Dasar

Mengidentifikasi kegunaan energi listrik, konversi energi listrik, transmisi energi

listrik, dan berpartisipasi dalam penghematannya dalam kehidupan sehari-hari.

B. Indikator

1. Menjelasan macam macam sumber energi listrik

2. Menjelaskan kegunaan energi listrik

3. Mendefinisikan konversi energi listrik

4. Menentukan besarnya energi listrik yang digunakan oleh sebuah alat listrik

C. Uraian Materi :

1. Sumber Energi Listrik

Energi Listrik adalah energi yang dihasilkan dari sumber energi listrik seperti :

baterai accu air, dinamo ,generator ,minyak, batu bara, angin, panas bumi, nuklir,

matahari dan lainnya.

a. Baterai dan accu

Energi yang dihasilkan oleh baterai dan aki berasal dari energi kimia. Baterai

merupakan elemen kering. Bahan kimia penghantar listrik disebut elektrolit.

Sementara, aki disebut elemen basah. Di dalam aki terdapat larutan sulfat yang

berfungsi sebagai elektrolit. Energi listrik yang dihasilkan aki lebih besar

daripada baterai. Aki biasa digunakan pada sepeda motor dan mobil.

PPPPTK IPA



2


b. Dinamo dan generator

Energi gerak dapat diubah menjadi energi listrik. Alat yang dapat mengubahnya

adalah dinamo dan generator. Listrik yang dihasilkan berguna untuk

menyalakan lampu sepeda. Energi listrik yang dihasilkan generator lebih besar.

Agar menghasilkan arus listrik, magnet di dalam generator harus berputar.

c. Air

Air dapat digunakan sebagai sumber energi listrik seperti air terjun,gelombang

air laut dan pasang surut Pembangkit listrik tenaga air mungkin masih menjadi

sumber energi alternatif yang populer. Tenaga air merupakan sumber energi

terbarukan sekaligus ramah lingkungan karena tidak menghasilkan limbah

http://blog2.tp.ac.id/wp-content/blogs.dir/61/files/baterai_1c.jpg

http://blog2.tp.ac.id/wp-content/blogs.dir/61/files/aki.jpg

http://blog2.tp.ac.id/wp-content/blogs.dir/61/files/dinamo.jpg

PPPPTK IPA



3


d. Minyak

Pembangkit listrik tenaga diesel yaitu yang menggunakan minyak sebagai

bahan bakar. tetapi sayangnya pembangkit ini menyebabkan asap yang dapat

menyebabkan polusi udara, dan walaupun sekarang minyak masih banyak

tetapi kita juga harus ingat minyak merupakan sumber alam yang tidak bisa

diperbaharui jadi sebaiknya alternatif jangan di gunakan

e. Angin

Turbin angin lazim digunakan untuk mengubah energi angin menjadi listrik

tetapi untuk menggunakan pembangkit ini diperlukan daerah luas yang memiliki

angin yang kencang, selain itu dibutuhkan banyak turbin untuk menghasilkan

listrik yang cukup, dan juga terkadang apabila angin tidak bertiup dengan

kencang maka energi listriknya pun kecil.

PPPPTK IPA



4


f. Batu bara

Batu bara adalah salah satu sumber energi listrik Batubara terbentuk dari

tumbuhan yang tertimbun dalam tanah selama berjuta-juta tahun. Batubara

adalah bahan bakar fosil yang paling banyak mengandung karbon yang

menimbulkan polusi udara dapat mengganggu pernafasan.

PPPPTK IPA



5


g. Panas bumi

Panas bumi merupakan sumber energi alternatif yang ekonomis, dapat

diandalkan, dan ramah lingkungan dan dapat diperbarui

h. Nuklir

Proses reaksi nuklir terkendali bisa menjadi sumber energi alternatif yang

memiliki potensi amat besar. Proses nuklir tersebut dikenal pula sebagai reaksi

fisi. Pada pembangkit listrik tenaga nuklir, panas yang dihasilkan oleh reaksi fisi

digunakan untuk menguapkan air. Uap yang dihasilkan lantas digunakan untuk

menggerakkan generator yang kemudian menghasilkan listrik.

i. Biomassa

Materi biologis yang masih hidup atau telah mati disebut sebagai biomassa.

Biomassa umum digunakan sebagai sumber bahan bakar atau untuk produksi

industrial. Tanaman hidup, pohon mati, dan serpihan kayu merupakan bagian

dari biomassa.

PPPPTK IPA



6


j. Matahari

Matahari adalah sumber energi yang paling mudah didapat,selain energi

matahari merupakan sumber energi yang sangat melimpah. Sel surya adalah

suatu perangkat yang mampu mengubah energi cahaya matahari menjadi

energi listrik dengan mengikuti prinsip fotovoltaik, yaitu adanya energi foton

pada panjang gelombang tertentu akan mengeksitasi sebagian elektron pada

suatu material ke pita energi yang lebih luar. Sedangkan menurut wikipedia sel

surya adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari sebuah wilayah-besar

diode p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu

menciptakan energi listrik

PPPPTK IPA



7


2. Kegunaan Energi Listrik

Energi listrik sangat banyak kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari dan sangat

membantu manusia dalam melaksanakan kegiatannya seperti misalnya dalam

pemanfaatnaya listrik di bedakan menjadi sebagai berikut

a. Energi Listrik sebagai penghasil cahaya

Arus listrik mengalir pada kawat wolfarm yang pada lampu akan panas dan

mengakibatkan berpijar.kawat wolfram ini bersifat halus dan berhambatan tinggi.

b. Energi Listrik sebagai penghasil panas

Energi listrik sebagai penghasil panas kita aplikasikan pada alat yang

menggunakan elemen pemanas. biasanya di gunakan untuk keperluan rumah

tangga seperti untuk memasak (kompor listrik),untuk menanak nasi (magic

com),untuk menyetrika (setrika listrik),untuk pemanas air (water

heather),pengangat makanan (Microwave) dan masih banyak lagi alat yang

menggunakan pemanas.bila arus mengalir pada nikel atau elemen pemanas

maka akan mengakibatkan panas , panas inilah yang di gunakan untuk

kebutuhan sehari hari

c. Energi Listrik sebgai penghasil Gerak

Dalam kehidupan sehari hari kita sering menjumpai berbagai macam kebutuhan

yang mengguanakn liistrik untuk menghasilkan gerak .sebagi contoh

motor,mobil kipas angin ,mixer,blender dan lain lain alat ini menghasilkan gerak

untuk berjalan atapun untuk memudahkan manusia dalam segala aktivitasnya.

cara kerjanya bila arus mengallir pada rangkaian motor listrik

.

3. Konversi Energi

Suatu energi manfaatnya baru akan dapat terlihat apabila energi tersebut

mengalami suatu perubahan bentuk dari energi satu ke dalam energi yang lainya.

Seperti yang kita ketahui bahwa energi memiliki suatu hukum yang sering disebut

dengan hukum kekekalan energi. Bunyi dari hukum kekekalan energi adalah energi

tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah

bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya.

PPPPTK IPA



8


Dari hukum kekekalan energi di atas apabila energi dapat dirubah ke dalam bentuk

energi lainnya maka energi tersebut akan dapat dimanfaatkan dalam kehidupan

sehari-hari. Energi listrik merupakan hasil konversi dari energi lain memiliki dan

memiliki beberapa keuntungan, diantaranya dapat dikonversikan lagi menjadi

bentuk-bentuk energi lain. seperti panas, cahaya, bunyi, dan mekanik.

Beberapa keuntungan energi listrik adalah:

a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain.

b. Mudah ditransmisikan.

c. Tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran lingkungan.

c. Bersih (ramah lingkungan)

Contoh perubahan bentuk energi listrik antara lain adalah . . . .

1. Perubahan dari energi listrik menjadi energi panas misalnya setrika listrik dan

solder listrik.

2. Perubahan dari energi listik menjadi energi menjadi energi suara misalnya radio

dan tape.

3. Perubahan dari energi listrik menjadi energi menjadi energi cahaya misalnya

lampu.

4. Perubahan dari energi listik menjadi energi cahaya (gambar) dan suara

misalnya pada televisi.

5. Perubahan dari energi listik menjadi energi menjadi energi gerak misalnya

terdapat pada kipas angin.

6. Perubahan dari energi listik menjadi energi menjadi energi panas adalah pada

pengering rambut (hair dryer) dan penanak nasi (rice cooker).

7. Perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik misalnya pada aki dan

baterai.

8. Perubahan dari energi cahaya menjadi energi kimia misalnya pada saat proses

fotosintesis.

9. Perubahan dari energi gerak menjadi energi listrik misalnya terdapat pada

dynamo sepeda.

10. Perubahan dari energi potensial menjadi energi listrik terjadi pada pembangkit

listrik tenaga air (PLTA).

11. Energi Listrik juga dapat diubah menjadi energi kalor.

Besar energi listrik yang berubah menjadi kalor itu telah diselidiki oleh James

Prescott Joule (1914-1889).

PPPPTK IPA



9


Di dalam percobaannya Joule menggunakan rangkaian alat terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta penghantar yang berarus listrik. Jika dalam percobaan Joule dialirkan arus listrik selama t detik ternyata kalor yang terjadi karena ada perubahan energi listrik berubah menjadi energi kalor adalah 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). Kesimpulan : W ≈ V i t

Gambar Percobaan Joule Sumber :

http://sbr.gafatar.org/energi-dan-daya-listrik/

Banyaknya kalor yang dihasilkan oleh energi listrik melalui percobaan Joule

mendapatkan adanya angka kesetaraan antara energi mekanik dan energi kalor yang

disebut dengan Tara Kalor Mekanik yaitu besarnya adalah :

1 joule = 0,24 kalori Atau 1 kalori = 4,2 joule

Dengan demikian, persamaan 1, 2, 3, dan 4 dapat ditulis menjadi :

W = 0,24 . V . Q kalori …………. (5)

W = 0,24 . V . I . t kalori …………. (6)

W = 0,24 . I2 . R . t kalori …………. (7)

W = 0,24 . R

V 2

. t kalori …………. (8)

Satuan yang lebih besar untuk energi kalor adalah kilokalori (kkal). 1 kkal sama

dengan 103 kalori.

Alat –alat yang mengubah Energi listrik menjadi energi kalor.

Menurut Joule, kalor dapat ditimbulkan dalam kawat yang memiliki hambatan besar.

Keadaan ini diterapkan pada beberapa alat listrik, antara lain setrika listrik, alat

pemanas air, pengering rambut, kompor listrik, solder listrik dan lain lain.



PPPPTK IPA



10


Setrika Listrik Kompor Listrik Pemanas air Pengering rambut

Gambar Alat –alat Listrik

. 4. Menentukan besarnya energi listrik yang di gunakan oleh sebuah alat listrik.

Besarnya energi listrik yang digunakan oleh sebuah peralatan listrik yang memiliki

hambatan R dalam selang waktu t (seperti tampak pada gambar) dapat

dinyatakan

(Koleksi P4TK IPA)

bahwa besarnya energi listrk dipengaruhi oleh :

1. Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V).

2. Kuat arus yang mengalir pada penghantar (i).

3. Waktu atau lamanya arus mengalir (t).

Berdasarkan pernyataan di atas, besarnya energi listrik dirumuskan :

Persamaan lain untuk menentukan besarnya energi listrik adalah;

W = V . Q …………………............................ (1)

Oleh karena Q = I . t, maka bentuk persamaan lain adalah

W = V . I . t ………………… ...............(2)

Oleh karena V = I. R maka persamaan (2) dapat ditulis menjadi

W = V. I. t

PPPPTK IPA



11


W = I . R . I . t atau W = I2 . R . t ………........................... (3)

Atau

W = tR

V

2

………………….......................... (4)

Keterangan;

W = energi listrik ( Joule )

V = beda potensial ( Volt )

R = hambatan listrik ( atau Ohm )

I = kuat arus listrik ( Ampere )

t = waktu lamanya arus mengalir ( sekon )

Contoh Soal

1. Beda potensial antara dua titik pada kawat penghantar sebesar 6 V.Tentukan besarnya energi yang di perlukan untuk memindahkan muatan listrik sebesar 25 Coulomb di antara ke dua titik tersebut

Penyelesaian : Diketahui : V = 6 Volt Q = 25 C Ditanya : W Jawab : W = V.Q = 6 V. 25 C = 150 Joule

2. Sebuah pemanas listrik dialiri arus sebesar 5 ampere dan memiliki hambatan

100 digunakan selama 5 menit. Hitunglah; a. energi listrik yang digunakan b. energi kalor yang dihasilkan

Penyelesaian : Diketahui : I = 5 A

R = 100 T = 5 menit = 300 detik

Ditanyakan : a. Wlistrik = ? b. Wkalor = ? c. P = ?

Jawab : a. Wlistrik = I2 . R . t

= 52 . 20 . 300 = 150.000 joule

b. Wkalor = 0,24 . Wlistrik = 0,24 . 750.000 = 36.000 kalori

= 36 K.kal

PPPPTK IPA



12


Pengayaan

Penerangan menghabiskan 20% listrik dunia, dimana 40%-nya digunakan untuk

menyalakan lampu pijar, sementara lampu pijar memboroskan sebagian besar energi

yang dikonsumsinya untuk menghasilkan panas yang tidak diperlukan. Bagian utama

sebuah alat pemanas dinamakan elemen pemanas yang terbuat dari bahan nikel dan

krom (disingkat : nikrom). Bahan ini memiliki kemampuan berpijar secara terus-

menerus tanpa mengalami perubahan kimia. Kawat hambatan dibuat sedemikian

sehingga dapat dialiri arus yang memanaskannya sampai suhu yang diinginkan

tercapai.

Perhatikan gambar berikut:

Gambar 3.3

Lampu Pijar (bohlam)

Gambar 3.4 Proses Perubahan Energi

pada lampu Pijar Sebuah lampu pijar (bohlam) hanya mengubah 10% dari energi listrik menjadi energi cahaya, dan 90 % lainnya diubah menjadi energi panas.

Gambar 3.5

Lampu Neon (TL) Gambar 3.6

Proses Perubahan Energi pada lampu TL

Lampu neon atau lampu TL mengubah 75% energi listrik menjadi energi cahaya

dan 25% diubah menjadi energi panas. Dibanding dengan lampu pijar, lampu neon

tidak hanya menggunakan listrik 75% hingga 80% lebih sedikit untuk

PPPPTK IPA



13


menghasilkan jumlah cahaya yang sama, tetapi lampu neon juga tahan 10 kali

lebih lama. Keunggulan lain dari lampu neon dibandingkan lampu pijar adalah

waktu nyalanya yang mencapai kira-kira 3000 jam sedangkan lampu pijar hanya

kira-kira 1000 jam.

Faktor apa saja yang mempengaruhi besar energi listrik yang dilepaskan oleh

sumber tegangan untuk diubah menjadi energi kalor oleh alat listrik? Untuk

mengetahuinya coba perhatikan percobaan berikut ini

PERCOBAAN

MENYELIDIKI PERUBAHAN ENERGI LISTRIK MENJADI ENERGI PANAS

download artikel disini

Documents