Hukum Ohm Energi Listrik dan Daya Listrik

1 Rangkaian Seri Gambar 8. Rangkaian seri dari dua lampu Jika beberapa komponen listrik dihubungkan sehingga membentuk suatu rangkaian tanpa adanya percabangan diantara kutub-kutub sumber listrik, maka rangkaian itu dinyatakan sebagai rangkaian yang terhubung seri. Elektron-elektronmengalirdari kutub negatif sumber arus listrik melalui kabel konektor dan masing-masing komponen secara berurutan dan akhirnya kembali kesumber arus listrik melalui kutub positif. Kuat arus yang mengalir sama besarnya di setiap titiksepanjang rangkaian.Lampu senter sebagai contoh yang paling sederhana yang dirangkai secara seri. Kelemahan rangkaian seri pada jaringan listrik adalah kalau komponen-komponen yang terhubung salah satunya putus, maka akan memutus sumber arus listrik jaringan tersebut. b Rangkaian Paralel Gambar 9. Rangkaian paraleldari dua lampu Jika berbagai komponen listrik dihubungkan sehingga membentuk suatu jaringan rangkaian percabangan di antara kutub-kutub sumber arus listrik, rangkaian ini disebut rangkaian paralel. Setiap bagian dari percabangan itu disebut rangkaian percabangan. Arus listrik yang mengalir dari sumber arus listrik akan terbagi-bagi begitu memasuki titik percabangan. Setelah keluar melalui kutub negatif sumber arus listrik dan melalui berbagai rangkaian percabangan, arus listrik akan menyatu kembali sebelum menuju kutub positif sumber arus listrik. Contoh rangkaian paralel, yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari adalah rangkaianjaringan listrik PLN di rumah, di kantor, industri dan lain sebagainya. Keuntungannya rangkaian paralel adalah kalau ada salah satu komponen listrik di rumah putus, maka putusnya lampu tersebut tidak mempengaruhi kerja jaringan listrik PLN yang lain.

i. Hukum Ohm

Perubahan beda potensial menyebabkan perubahan arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Semakin besar beda potensial, semakin besar arus listrik mengalir dalam rangkaian. Nilai perbandingan antara beda potensial V dengan kuat arus listrik I atau VI adalah relatif sama atau tetap. Analisis matematis ini sebagai hasil penelitian seorang fisikawan dari Jerman yang bernama George Simon Ohm, yang menyatakan tetapan tersebut sebagai hambatan listrik R dan secara matematis adalah: I ≈ V atau V I = Konstan karena tetapan sama dengan R maka, PENDALAMAN MATERI ILMU PENGETAHUAN ALAM: FISIKA 309 � = � � ...........................................4 dengan : I = kuat arus listrik A V = beda potensial listrik V R = hambatan listrik Ω . Persamaan tersebut dikenal sebagai persamaan Ohm yang disebut dengan Hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua ujung penghantar dan berbanding terbalik terhadap hambatannya.

j. Energi Listrik dan Daya Listrik

Energi listrik sebagai wujud keberhasilan jaringan listrik dinamis yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Lain halnya ketika membahas listrik statis yang hanya terdiri dari beda potensial dan muatan listrik, sedangkan kalau listrik dinamis terdapat beda potensial, muatan listrik dan arus listrik. Energi listrik dapat diperoleh dari hasil perubahan berbagai macam bentuk energi lain. Mengingat energi tidak dapat diciptakan, pastilah energi berasal dari energi lain. Dalam ilmu kelistrikan jika arus listrik mengalir pada suatu rangkaian seperti gambar di samping maka dalam hal itu terjadi perubahan antara energi listrik menjadi enegi kalor. Energi kalor yang muncul dari energi listrik disebut kalor joule. Gambar 10. Rangkaian listrik Besarnya energi listrik yang diubah menjadi energi kalor berbanding lurus dengan beda potensial, arus listrik dan lamanya aliran arus listrik dalam rangkaian tersebut. Secara matematis dapat dijabarkan sebagai berikut. � = �. �. � … … … … … … … . 5 W = energi listrik yang diubah menjadi kalor joule V = beda potensial listrik volt I = kuat arus listrik ampere t = lama aliran arus listrik sekon Untuk menentukan besarnya energi listrik yang diubah menjadi kalor, selain perlu menentukan beda potensial dan arus listrik, juga perlu ditentukan lamanya proses itu berlangsung. Makin lama arus listrik mengalir makin banyak energi listrik yang diubah menjadi kalor. plastik beterai kawat 310 PENDALAMAN MATERI ILMU PENGETAHUAN ALAM: FISIKA Pada kenyataannya tidak semua orang mau mencatat waktu aliran arus listrik. Oleh karena itu, besarnya energi listrik jarang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Orang cenderung menggunakan besaran daya listrik untuk menyatakan energi listrik yang digunakannya. Daya listrik P menyatakan laju aliran energi listrik, sama dengan jumlah energi listrik E yang digunakan selama selang waktu tertentu dibagi dengan lama penggunaan t.Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : Daya Listrik = Energi listrikLama penggunaan � = � � … … … … … … … … . . 6 Realisasi dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika menghitung pemakaian listrik PLN dan berapa yang harus dibayar atas pemakaian tersebut pada PLN. Contoh soal : Misalnya di rumah dipasang tiga buah lampu.Lampu pertama memiliki daya listrik 100 W, lampu kedua 50 W, dan lampu ketiga 25 W. Ketiga lampu itu dinyalakan 13 jam setiap harinya. a. Berapa energi yang digunakan ketiga lampu tersebut selama sebulan 30 hari? b. Jika biaya yang harus dibayar ke PLN untuk setiap 1 KWh Rp 495,00, berapa yang harus dibayar ? c. Jika bea beban PLN sebesar R 39.163,00 dan PPN sebesar 10, berapakah yang harus dibayar tiap bulan 30 hari ? Jawaban : a. Daya lampu pertama P 1 = 100 W = 0,1 kW. Daya lampu kedua P 2 = 50 W = 0,05 kW Daya lampu ketiga P 3 = 25 W = 0,025 kW Daya total P = P 1 + P 2 + P 3 = 0,1 + 0,05 + 0,025 = 0,175 kW Lama pemakaiaan setiap hari = 13 jam Lama pemakaian sebulan t = 30 x 13 = 390 jam Energi yang digunakan selama sebulan W = P x t = 0,175 x 390 = 68,25 kWh. b. Harga per kWh = Rp 495,00 Biaya energi listrik yang harus dibayar = W x harga per k Wh = 68,25 x Rp 495,00 = Rp 33.783,75 c. Bea beban = Rp 39.163,00 Biaya subtotal = Rp 33.783,75 + Rp 39.163,00 = Rp 72.942,75 PPN = 10 x Rp 72.946, 75 = Rp 7. 294, 675 Biaya total yang harus dibayar = Biaya subtotal + PPN = Rp 72.942,75 + Rp 7.294.675 = Rp 80.241,425 Jika dibulatkan biaya yang harus dibayar selama 30 hari = Rp 80.250,00 PENDALAMAN MATERI ILMU PENGETAHUAN ALAM: FISIKA 311

k. Alat Ukur Listrik