Daya dan Energi Arus Searah

Pada lampu pijar, tenaga listrik diubah menjadi bentuk tenaga cahaya dan panas. Seandainya sebuah lampu menyala dalam waktu satu jam, maka selama itu lampu menggunakan sejumlah tenaga tertentu. Bila lampu itu menyala selama dua jam, sudah tentu lampu itu menggunakan tenaga listrik sebanyak dua kali lipat dari yang satu jam. Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa : “Jumlah tenaga yang digunakan, berbanding lurus dengan waktu menyala lampu”. Bila meninjau jumlah tenaga yang digunakan dalam satu detik satuan waktu, maka akan didapat daya atau penggunaan daya listrik. Besaran daya ditulis dengan notasi hutuf P dengan satuan watt W. Nama Watt diambil dari seorang ahli fisika dan mesin bangsa Inggris bernama James Watt 1736 – 1810. Dalam rangkaian listrik, daya berbanding lurus dengan tegangan dan arus. Pernyataan ini dapat ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut : P = I x V P : daya listrik dalam satuan watt W, I : arus listrik dalam satuan ampere A, dan V : adalah tegangan alistrik dalam satuan volt V. Berdasarkan rumus : P = I x V ; karena R V I  , maka R E V R V P 2         atau karena V = I x R, maka P = I x IxR = I 2 x R Jadi secara umum rumus daya adalah : P = I x V atau R V P 2  atau P = I 2 x R Pada sebuah bola lampu akan dijumpai petunjuk tegangan dan pemakaian daya. Tegangan yang tercantum adalah tegangan yang diperkenankan dalam jumlah maksimum pada bola lampu tersebut. Pemakaian daya watt yang tertera adalah pemakaian daya dari bola lampu tersebut bila dihubungkan pada tegangan maksimum yang diizinkan. Sebagai contoh : sebuah lampu tegangan maksimumnya 110 volt dengan daya 60 watt 110 V60 W atau tegangan maksimum 220 volt dengan daya 40 watt 220 V40 W, atau sekarang banyak yang bertuliskan tegangan antara 220 V sampai dengan 240 Volt dengan daya 75 watt 220V-240V75 W, dan lain-lain. Sejumlah daya listrik dapat berupa tenaga atau energi. Dengan tenaga listrik bisa mendapatkan panas, cahaya, gerakan, suara, dan lain-lain. Terjadinya tenaga listrik bila ada elektron-elektron bebas yang didorong pada 110 suatu penghantar. Akibat adanya tekanan listrik maka terbentuklah potensial listrik. Satuan jumlah daya listrik dinamai watt yang dapat menimbulkan tenaga atau energi listrik dalam waktu tertentu dalam satuan watt detik atau joule atau kWh. Hubungan antara daya listrik P dalam satuan watt W, tenaga atau energi listrik W dalam satuan joule J, dan lamanya waktu pemakaian t dalam satuan detik atau jam, dapat dituliskan dengan persamaan : W = P x t Karena : P = V.I , maka W = V.I x t = V x I x t R V P 2  , maka R t V W 2  P = I 2 .R, maka W = I 2 .R x t = I 2 x R x t Jadi rumus-rumus tenaga atau energi listrik yang banyak digunakan adalah : W = V.i . t atau R t V W 2  atau W = I 2 x R x t Catatan : 1 kWh = 1.000 Wh = 1.000 x 3.600 W det = 3,6 x 10 6 Joule Contoh 3.1 Berapakah tenaga listrik yang dikeluarkan setiap bulan 30 hari bila mempergunakan setrika listrik 400 watt dengan pemakaian rata-rata 3 jam setiap malam. Jawab : Diketahui : P = 400 W, t = 3 jam x 30 hari = 90 jam W = P x t = 400 x 90 = 36.000 Wh = 36 kWh. atau karena : 1 kWh = 3,6 x 106 joule, sehingga W = 36 x 3,6 x 106 =1,296 x 10 8 Joule

5.2.10 Hukum Kirchoff

Untuk menyelesaikan perhitungan rangkaian listrik atau jala-jala, seorang ahli ilmu alam dari Jerman bernama Gustav Kirchoff telah menemukan dua cara yang kemudian cara ini menjadi hukum yang dikenal dengan “Hukum Kirchoff”. Hukum Kirchoff I tentang Arus Hukum Kirchoff I untuk rangkaian atau jala- jala listrik berbunyi : “Jumlah aljabar dari arus listrik pada suatu titik percabangan selalu sama dengan nol” Dalam gambar 4.1 menerangkan hukum Kirchoff I sebagai berikut : Gambar 4.3 Titik percabangan arus Dari gambar di atas arah arus I2 dan I3 berlawanan dengan arah arus I1, I4, dan I5. Jadi pada titik percabangan A berlaku : I1 + I4 + I5 – I2 – I3 = 0 atau I1 + I4 + I5 = I2 + I3 Sehingga persamaan untuk Hukum Kirchoff dapat ditulis dengan bentuk umum