Sumber Arus Listrik dan Energi Listrik
137
ini berpijar sampai berwarna putih sehingga lampu memancarkan cahaya. Selain memancarkan cahaya, sebagian
energi listrik yang mengalir melalui filamen lampu ini diubah menjadi kalor. Hal ini menyebabkan lampu pijar terasa panas
saat kamu sentuh.
Tungsten dipilih sebagai filamen karena bahan ini tahan panas, titik leburnya mencapai 3.400° C, sehingga tungsten
dapat berpijar tanpa melebur. Oleh karena filamen lampu mudah terbakar di udara, maka di dalam bola kaca lampu pijar
diisi gas argon dan gas nitrogen. Gas ini tidak bereaksi dengan logam panas sehingga filamen tidak terbakar.
Lampu TL tube luminescent memiliki cara kerja yang berbeda dengan lampu pijar. Di dalam lampu TL tidak terdapat
filamen, seperti pada lampu pijar. Lampu TL terdiri atas tabung kaca yang hampir hampa udara dan berisi uap raksa. Di ujung-
ujung lampu TL terdapat elektroda yang diberi beda potensial yang cukup tinggi. Perbedaan beda potensial ini menghasilkan
loncatan bunga api listrik di antara kedua elektroda sehingga gas yang ada di dalam lampu TL memancarkan cahaya. Cahaya
tersebut mengenai lapisan fosfor yang ada dalam tabung lampu TL sehingga lapisan fosfor memendar dan lampu terlihat
mengeluarkan cahaya.
Lampu TL merupakan lampu yang hemat energi. Karena lampu TL dapat mengubah 60 energi listrik menjadi energi
cahaya dan 40 lainnya menjadi energi kalor. Hal ini berbeda dengan lampu pijar yang hanya mengubah 10 energi listrik
menjadi energi cahaya.
3. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Gerak
Dapatkah kamu menyebutkan alat-alat yang dapat
mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Gambar 6.14 memperlihatkan alat-alat yang mengubah energi listrik menjadi
energi gerak, di antaranya kipas angin, bor listrik, gergaji listrik, dan mesin jahit listrik. Bagaimana alat-alat tersebut dapat
mengubah energi listrik menjadi energi gerak? Alat-alat tersebut dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak dengan
bantuan motor listrik. Perubahan energi listrik menjadi energi gerak pada motor listrik dimulai dengan perubahan energi listrik
menjadi induksi magnet. Induksi magnet inilah yang menyebabkan poros atau as pada alat-alat listrik bergerak.
Gambar 6.14 Alat-alat yang meng-
ubah energi listrik men- jadi energi gerak.
1. Tuliskan beberapa bentuk energi yang dapat dihasilkan dari energi listrik 2. Tuliskan alat-alat yang dapat mengubah energi berikut
a. energi listrik menjadi energi kalor b. energi listrik menjadi energi gerak
3. Bagaimanakah cara kerja lampu pijar sehingga dapat menghasilkan listrik?
Latihan 6.2
Gambar 6.13 Lampu TL dan bagian-
bagiannya.
starter tabung kaca
berlapis fosfor
elektroda elektroda
kumparan ballast aliran elektron
kabel ke sumber listrik
Sumber: Microsoft Student 2006
Di unduh dari : Bukupaket.com
138
Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX
4. Hubungan Tegangan, Kuat Arus, dan Energi Listrik
Apa yang terjadi ketika lampu 3 volt dihubungkan dengan baterai sebesar 6 volt? Ketika lampu 3 volt dihubungkan dengan
sumber tegangan sebesar 6 volt, lampu tersebut akan menyala sangat terang. Sebaliknya, jika lampu tersebut dihubungkan
dengan sumber tegangan 1,5 volt, lampu akan menyala redup. Berdasarkan uraian tersebut, besarnya energi listrik sangat
bergantung pada tegangan listrik. Nah, tahukah kamu faktor- faktor lainnya yang memengaruhi besar energi listrik? Mari
menyelidiki faktor-faktor yang memengaruhi besarnya energi listrik melalui kegiatan berikut.
4. Apakah perbedaan antara lampu pijar dan lampu TL? Manakah di antara kedua lampu tersebut yang lebih hemat?
5. Berilah tiga contoh alat listrik yang hemat energi
Kegiatan 6.2
Alat dan Bahan Gelas kimia berisi air 200 mL, baterai 6 volt dan 12 volt,
pemanas air 12 volt, amperemeter, termometer, stopwatch, dan kabel penghubung.
Prosedur Kerja
1. Susunlah rangkaian percobaan seperti gambar. 2. Ukurlah suhu air mula-mula. Celupkan pemanas
listrik ke dalam gelas kimia yang telah diisi air 200 mL, kemudian hubungkan pemanas air dengan
baterai 6 volt.
3. Ukurlah waktu yang diperlukan pemanas air untuk memanaskan 200 mL air sehingga suhunya naik
sebesar 5° C. 4. Ulangi langkah 1 sampai langkah 3, tetapi pemanas air dihubungkan dengan baterai
12 V, kemudian tuliskan hasil pengamatanmu pada tabel seperti berikut.
Tegangan Baterai V
6 V 12 V
Kuat Arus Listrik I
Waktu yang diper- lukan
t V · I · t
Diskusikanlah pertanyaan berikut untuk mendapatkan kesimpulan 1. Bagaimana nilai V · I · t
jika pemanas air dihubungkan dengan baterai 6 volt ?
2. Bagaimana nilai V · I · t jika pemanas air dihubungkan dengan baterai 12 volt? 3. Berdasarkan kegiatan yang telah kamu lakukan, apakah kesimpulan yang dapat kamu
ambil?
termometer
amperemeter air
baterai pemanas air
12 V
Menyelidiki Hubungan Antara Tegangan, Kuat Arus, dan Energi Listrik
Di unduh dari : Bukupaket.com
Sumber Arus Listrik dan Energi Listrik
139 Dari Kegiatan 6.2, kamu dapat mengamati bahwa besar kuat
arus yang melewati pemanas air saat dihubungkan dengan tegangan 12 volt adalah dua kali lebih besar daripada saat
pemanas air dihubungkan dengan sumber tegangan 6 volt. Adapun waktu yang dibutuhkan pemanas air saat dihubungkan
dengan sumber tegangan 12 volt lebih cepat daripada saat pemanas air dihubungkan dengan sumber tegangan 6 volt. Dari
uraian tersebut dapat diperoleh kesimpulan bahwa energi listrik sebanding dengan tegangan listrik V, kuat arus listrik I, dan
waktu t. Secara matematis pernyataan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut.
W = V · I · t ......... 6.1
Kamu telah mempelajari Hukum Ohm yang menyatakan bahwa:
atau V
I V
I R R
= = ⋅
Sehingga Persamaan 6.1 dapat ditulis menjadi:
W = V · I · t =
2
V V
V t
t R
R § ·
⋅ ⋅ =
⋅ ¨ ¸
© ¹ ......... 6.2
atau W
= V · I · t = I · R · I · t = I
2
· R · t ......... 6.3
Keterangan:
W =
energi listrik joule V
= tegangan listrik volt
I =
kuat arus listrik ampere t
= selang waktu sekon
R =
hambatan listrik ohm
Contoh
1. Sebuah lampu 220 volt dialiri arus listrik sebesar 5 ampere. Tentukanlah energi listrik yang timbul setelah lampu tersebut
dialiri arus listrik selama: a. 10 sekon
b. 5 menit Jawab:
V
= 220 volt I
= 5 ampere a. t
= 10 sekon W
= V · I · t
= 220 volt · 5 A · 10 s
= 11.000 joule
Gambar 6.15 Lampu menyala redup
jika dihubungkan dengan sumber tegangan yang
lebih rendah dari te- gangan kerjanya.
Di unduh dari : Bukupaket.com
140
Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX
b. t =
5 menit = 5 · 60 sekon = 300 sekon W
= V · I · t
= 220 volt · 5 A · 300 s
= 330.000 joule
2. Sebuah setrika listrik 220 volt memiliki elemen pemanas 50 ohm. Berapa energi listrik yang dihasilkan setrika tersebut
selama 5 menit? Jawab:
V
= 220 volt
R =
50 ohm t
= 5 · 60 s = 300 s
W =
.... ? Dengan menggunakan Persamaan 6.2 diperoleh:
W =
2
V t
R ⋅
=
2
220 300
50 ⋅
= 290.400 joule
3. Energi listrik yang dihasilkan sebuah elemen listrik dengan hambatan 5 ohm dan dialiri arus listrik selama 2 menit adalah
9.600 J. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui elemen listrik tersebut?
Jawab: R
= 5 ohm
W =
9.600 J t
= 2 · 60 s = 120 s
I =
.... ? Dengan menggunakan Persamaan 6.3 diperoleh:
W =
I
2
· R · t ⇔
9.600 =
I
2
· 5 · 120 ⇔
I
2
=
9.600 16
600 =
⇔ I
= 16
= 4 ampere
5. Penghematan Energi
