Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor

Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor
a. Pendahuluan
Bila alat-alat yang menggunakan listrik kita hidupkan/nyalakan, maka pada alat tersebut terjadi perubahan energi listrik menjadi energi bentuk lain. Pada alat pemanas dan lampu pijar, energi listrik berubah menjadi energi kalor. Pada kegiatan berikut ini menemukan hubungan antara kalor yang ditimbulkan listrik dengan beda potensial, kuat arus dan waktu.
b. Alat Dan Bahan
-
-
Baterai 1,5 V = 3 buah
-
Basicmeter = 1 buah
-
Kabel penghubung = 6 buah
-
Shunt 0-1-5 DCA = 1 buah
| -
Stop watch /arloji = 1 buah
-
Tempat lampu = 1 buah
-
Lampu 3,8 volt = 1 buah
-
Saklar = 1 buah
|
c. Tujuan
Mencari hubungan antara energi kalor yang ditimbulkan listrik dengan beda potensial, kuat arus dan waktu.
d. Kegiatan
1. Hubungan Antara Waktu Dengan Kalor
-
Susunlah rangkaian seperti gambar dibawah ini :
-
Sentuhlah lampu sebelum menyala. Apakah anda merasakan panas ?
-
Nyalakanlah lampu dengan tegangan 1,5 V selama 2 menit. Sentuhlah lampu, apa yang anda rasakan ?
-
Ulangilah kejadian c sentuhlah lampu setelah 4 menit, 8 menit.
-
Bandingkan kegiatan c dan d, manakah yang lebih panas ? ..............................................
-
Jika dipegang semakin lama lampu terasa .......................................................................
-
Energi jenis apakah yang dipancarkan oleh lampu tersebut ? ...........................................
-
Perubahan energi apakah yang terjadi pada lampu ? .......................................................
Kesimpulan
Dari kegiatan diatas tuliskan kesimpulan tentang hubungan antara waktu dengan kalor !
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2. Hubungan Antara Kalor Dengan Beda Potensial
a. Lakukan kegiatan 1c diatas dengan menambah jumlah baterai, (misal dari 1,5 V menjadi 3 V). Bagaimanakah nyala lampu ? ......................................................................................................
b. Setelah 2 menit lampu menyala, sentuhlah lampu ! Apakah yang anda rasakan ? ............................................................................
c. Ulangi kegiatan 2a tetapi baterai ditambah sehingga menjadi 3 (4,5 V). Bagimana nyala lampu ? ......................................................................................................................................................
d. Setelah 2 menit lampu menyala, sentuhlah lampu ! Apakah yang anda rasakan ? ......................................................................................................................................................
e. Manakah lampu yang lebih panas antara kegiatan 1c, 2a, dan 2 c ? .......................................... ......................................................................................................................................................
Informasi : Menambah jumlah baterai berarti menambah beda potensial sumber tegangan
Kesimpulan :
Dari kegiatan 2 buatlah kesimpulan mengenai hubungan antara beda potensial dengan kalor.
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
3. Hubungan Antara Kuat Arus Dengan Kalor
-
Susunlah rangkaian seperti dibawah ini.
-
Nyalakanlah lampu dengan tegangan 1,5 V selama 2 menit. Catat kuat arus yang mengalir pada basicmeter dan sentuhlah lampu. Berapa besarnya kuat arus = .............................................................................
-
Peganglah lampu, terasa bagaimana saat lampu dipegang ? .................
-
Tambahlah baterai sehingga menjadi 2 dan tegangan menjadi 3 V, nyalakan lampu selama 2 menit.
-
Catat kuat arus listrik pada basicmeter, berapa besarnya ? ......................................................
-
Sentuhlah lampu dan bagaimana rasanya dibanding dengan kegiatan 3b ? ..............................
-
Ulangi kegiatan 3 b dengan menambah baterai sehingga baterai menjadi 3 buah ( 4,5 V)
-
Catat kuat arus listrik pada basicmeter, berapa besarnya ? ......................................................
-
Sentuhlah lampu dan bagaimana rasanya dibanding dengan kegiatan 3d ? ..............................
-
Manakah lampu yang lebih panas antara kegiatan 3b ,3d dan 3g ? ...........................................
-
Mengapa demikian ? ...................................................................................................................
Kesimpulan
Dari kegiatan 3 buatlah kesimpulan tentang hubungan besar kuat arus listrik dengan kalor
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
Informasi : Percobaan diatas pengamatan dilakukan secara kualitatif (artinya tidak di ukur dengan angka)
Buatlah kesimpulan kegiatan 1, 2 dan 3 mengenai hubungan antara kalor dengan beda potensial, kuat arus listrik dan waktu :
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
Jika energi kalor diberi simbol Q, beda potensial V , kuat arus I dan waktu t maka akan diperoleh persamaan bagaimana ?
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
Informasi:
Jika V satuannya dalam volt (V), kuat arus listrik dalam ampere (A) dan waktu dalam sekon (s) maka energi kalor yang dihasilkan satuannya dalam joule (J).
1 joule (J) = 1 volt (V). Ampere (A). Sekon (s)
Jika semua energi listrik diubah menjadi energi kalor maka besarnya energi listrik dapat ditentukan dengan persamaan :
Karena menurut hukum ohm V = I x R, maka persamaan di atas menjadi:
Hukum ohm dapat juga di tulis , sehingga besarnya energi listrik menjadi:
W = energi listrik, dalam joule (J)
V = beda potensial, dalam volt (V)
I = kuat arus listrik, dalam ampere (A)
t = waktu, dalam sekon (s)
R = hambatan, dalam ohm (Ω)
|
1 joule = 0,24 kal
1 kal = 4,18 joule
1 kilojoule (kJ) = 1000 J
1 kilokalori (kkal) = 1000 kal
|
B. Daya Listrik
Masih ingatkah kamu konsep daya saat belajar di kelas VIII? Pengertian daya pada mekanika menjadi dasar penurunan daya pada listrik dinamik. Pada mekanika, yang dimaksud dengan daya adalah kecepatan melakukan usaha. Adapun, pada listrik dinamik, daya listrik adalah jumlah energi listrik yang digunakan tiap detik. Besar daya listrik dirumuskan sebagai berikut.
Karena W = V x I x t , maka :
Karena V = I x R, maka:
V = I x R dapat dirubah bentuk menjadi , sehingga besarnya daya menjadi:
P = daya listrik, dalam watt (W)
W = energi listrik, dalam joule (J)
t = waktu, dalam sekon (s)
R = hambatan, dalam ohm (Ω)
V = beda potensial, dalam volt (V)
I = kuat arus listrik, dalam ampere (A)
1 kilowatt (kW) = 1000 watt (W)
1 kilowatt hour (kwh) = 1 kilowatt jam = 1 kWh = 1000 Wh
C. Kwhmeter
Alat untuk mengukur energi listrik yang digunakan dalam rumah tangga disebut kWh-meter (meteran listrik). Alat itu terdiri atas sebuah motor yang kecepatan berputarnya bergantung daya alat listrik yang digunakan dan waktu penggunaan. Angka yang ditunjukkan merupakan integrasi besaran daya kali waktu atau energi listrik. Pernahkah kamu membayar rekening listrik rumahmu ke PLN? Pada dasarnya pelanggan PLN menggunakan energi listrik setiap bulannya. Besar kecil penggunaan energi itulah yang digunakan sebagai dasar untuk membayar rekening listrik. Banyaknya energi listrik (dalam satuan kWh) yang digunakan dapat dibaca pada meteran listrik. Adapun, harga per kWh ditentukan oleh PLN.
Bagaimanakah menghitung rekening listrik ?
Rekening listrik dapat dihitung dengan cara mengalikan pemakaian energi listrik dalam satu bulan dengan harga tiap kWh ditambah biaya beban.
Kegiatan 4.2
Perhatikan penggunaan listrik pada bulan Juni 2006 seperti yang tertera pada kwitansi rekening listrik di bawah ini.
Jika Biaya beban Rp. 18.000,-
Jika Blok 1 pemakaian listrik 0 kWh – 20 kWh dan tiap kWh Rp. 275,-
Jika Blok 2 pemakaian listrik 21 kWh – 60 kWh dan tiap kWh Rp. 445,-
Jika Blok 3 pemakaian listrik lebih dari 60 kWh dan tiap kWh Rp. 495,-
Berapakah rekening listrik yang harus dibayar oleh pelanggan tersebut ?
................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................
D. Alat-alat listrik yang Mengubah Energi Listrik menjadi Energi Lain
Sehari-hari kita tidak lepas dari alat-alat listrik. Karena dengan alat-alat tersebut pekerjaan kita menjadi lebih mudah dan cepat. Banyak alat-alat listrik dalam sehari-hari yang dapat mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lain. Apa saja alat-alat tersebut , lakukan kegiatan 4.3 !
Kegiatan 4.3
Mengidentifikasi alat-alat listrik yang dapat
mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lain
No
|
Nama Alat Listrik
|
Perubahan bentuk energi yang terjadi
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EVALUASI
Pilih salah satu jawaban yang benar !
1. Sebuah setrika listrik 200 W, 125 V dipasang pada tegangan yang tepat selama 1 menit. Berapa banyaknya energi listrik yang digunakannya ?
A. 200 J C. 25.000 J
B. 12.000 J D. 1.500.000 J
2. Sebuah kompor listrik 500 watt digunakan selama 0,5 jam. Maka energi kalor yang dihasilkan oleh alat tersebut adalah ...
A. 216 k.kal C. 600 k.kal
B. 250 k.kal D. 1.000 k.kal
3. Perhatikan pernyataan tentang energi listrik di bawah ini !
1. energi yang dihasilkan oleh sumber tegangan listrik
2. mudah dipindahkan dari tempat yang sangat jauh
3. mudah digunakan untuk diubah menjadi bentuk energi lain
4. usaha yang dilakukan persatuan waktu
Pernyataan yang benar tentang energi listrik adalah ...
A. 1, 2 dan 3 C.2, 3 dan 4
B.1, 2 dan 4 D.hanya 4
4. Sebatang kawat ujung-ujungnya dihubungkan dengan beda potensial V volt selama t detik dan mengalirkan arus listrik sebesar I ampere. Energi listrik yang dihasilkan, adalah:
1. sebanding dengan beda potensial
2. berbanding terbalik dengan beda potensial
3. sebanding dengan kuat arus
4. berbanding terbalik dengan kuat arus
5. sebanding dengan lamanya waktu
Pernyataan di atas yang benar adalah :
A.1, 3 dan 5 C.1,4 dan 5
B. 2, 4 dan 5 D.2, 3 dan 5
5. Banyaknya energi listrik yang dihasilkan oleh sumber arus :
A. berbanding terbalik dengan beda potensial
B. berbanding terbalik dengan kuat arus
C. berbanding terbalik dengan lamanya arus mengalir
D. sebanding dengan beda potensial
|
6. Lampu pijar berdaya 25 watt, dihubungkan dengan sumber tegangan ternyata arus yang mengalir 0,2 A. Beda potensial sumber tegangan itu adalah .........
A. 5 volt C. 50 volt
B. 12,5 volt D. 125 volt
7. Pernyataan :
1. Usaha yang dilakukan per satuan waktu
2. Muatan listrik yang dipindahkan per satuan waktu
3. Energi yang digunakan untuk memindahkan muatan listrik
4. Energi yang dihasilkan oleh sumber tegangan listrik.
Pernyataan berturut-turut yang benar tentang daya dan energi listrik adalah ...
A. 1 dan 2 C. 2 dan 4
B. 2 dan 3 D. 1 dan 4
8. Perbedaan pemakaian lampu TL dibanding lampu pijar untuk daya yang sama adalah …
A. Lampu TL lebih terang dari lampu pijar
B. lampu Tl lebih panas dari lampu pijar
C. lampu TL lebih banyak energi mekaniknya
D. lampu pijar lebih terang dari lampu TL
9. Energi listrik yang diperlukan oleh pemanas listrik 1 kW selama 5 jam adalah ……..
A. 5 x 10 3 J C. 18 x 10 3 J
B. 1 x 10 5 J D. 18 x 10 6 J
10. Sebuah pesawat televisi dipasang pada tegangan 220 volt sedangkan kuat arus yang digunakan 0,25 A, maka daya televisi adalah ...
A. 5,5 watt C. 550 watt
B. 55 watt D. 880 watt
11. Sebuah sekering dipasang pada tegangan 250 V menyebabkan arus mengalir 2 A. Berapa daya sekering itu ?
A. 2 W C. 250 W
B. 125 W D. 500 W
12. Dalam sebuah rumah terdapat 4 lampu 20 W, 2 lampu 10 W, 3 lampu 40 W, yang menyala 5 jam setiap hari. Jika harga listrik per kWh Rp. 500,00, maka biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan (30 hari) adalah ...
A. Rp. 5.625,00 C. Rp. 12.750,00
B. Rp. 7.500,00 D. 16.500,00
|
13. Empat buah lampu pijar dengan spesifikasi masing-masing 220V/100 watt menyala 6 jam setiap harinya. Bila keempat lampu bekerja sempurna, berapa biaya energi listrik untuk pemakaian selama 1 bulan (30 hari), jika tarif 1 kWh adalah Rp. 600,00 ?
A. Rp. 95.040,00 C. Rp. 38.400,00
B. Rp. 43.200,00 D. 34.560,00
14. Di suatu rumah tangga , pesawat TV dinyalakan rata-rata 8 jam sehari. Pesawat TV tersebut mengalir arus listrik 0,5 ampere ketika dihubungkan pada tegangan 220 Volt. Jika tarif listrik Rp 400,00 per kWh, maka biaya pemakaian energi listrik untuk TV tersebut selama 1 bulan ( 30 hari ) sebesar ....
-
Rp 11.540,00 C. Rp 2.640,00
-
Rp 10.560,00 D. Rp 1.320,00
15. Gambar berikut menunjukkan sebuah seterika listrik yang dihubungkan dengan jaringan listrik PLN.
Jika hambatan kawat yang ada di dalam seterika listrik tersebut sebesar 800 ohm dan kuat arus listrik yang melewatinya 500 mA, maka daya listrik yang digunakan oleh seterika adalah ….
-
500 watt C. 300 watt
-
400 watt D. 200 watt
16. Ketika tarif harga energi listrik per kWh adalah Rp 400,00, pesawat TV setiap hari bekerja rata-rata 4 jam. Jika alat ini dihubungkan dengan sumber tegangan listrik 220 volt dan memakai arus listrik sebesar 0,5 ampere, maka biaya pemakaian energi listrik per bulan ( 30 hari ) sebesar ....
-
Rp 52.800,00 C. Rp 5.250,00
-
Rp 5.280,00 D. Rp 4.280,00
17. Perhatikan gambar teko listrik berikut !
|
Ibu memanaskan air dengan teko listrik dan menghubungkannya pada sumber tegangan PLN yang sesuai dengan spesifikasinya seperti pada gambar. Jika arus listrik yang mengalir pada alat tersebut 400 mA, maka teko tersebut menggunakan daya listrik sebesar ....
-
88 kilowatt C. 0,88 kilowatt
-
8,8 kilowatt D. 0,088 kilowatt
18. Rumah Pak Budi menggunakan peralatan listrik yang terdiri dari 3 lampu masing-masing 20 W, 3 lampu masing-masing 40 W yang semuanya digunakan selama 12 jam per hari. Satu pompa air 250 W digunakan 4 jam sehari dan setrika 300 W digunakan 2 jam sehari. Apabila tarif listrik Rp 600,00/kWh, Rekening listrik yang harus dibayar Pak Budi selama 1 bulan (30 hari) adalah ....
A. Rp 57.680,00
B. Rp 59.680,00
C. Rp 64.820,00
D. Rp 67.680,00
19. Rumah Pak Amin menggunakan peralatan listrik yang terdiri dari 3 lampu masing-masing 40 W, 2 lampu masing-masing 25 W yang semuanya digunakan selama 12 jam sehari dan pesawat TV 120 W digunakan selama 10 jam sehari. Jika tarif listrik Rp800,00/kWh maka rekening energi listrik yang harus dibayar Pak Amin dalam I bulan (30 hari) adalah ....
A. Rp71.860,00
B. Rp73.680,00
C. Rp75.520,00
D. Rp77.760,00
20. Alat-alat berikut ini yang tidak mengubah energi listrik menjadi kalor adalah . . . .
A setrika listrik C. kipas angin
B. magic jar D. solder listrik
|
KEMAGNETAN
Kompetensi Dasar
4.1 Menyelidiki gejala kemagnetan dan cara membuat magnet
4.2 Mendeskripsikan pemanfaatan kemagnetan dalam produk teknologi
A. Jenis dan Bentuk Magnet
1. Jenis magnet
Berdasarkan jenisnya magnet dibedakan magnet tetap (permanen) dan magnet sementara (remanen). Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet (berelektro-magnetik). Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui terdapat pada: Neodymium Magnets, Samarium-Cobalt Magnets, Ceramic Magnets, Plastic Magnets, Alnico Magnets. Neodymium Magnets merupakan magnet tetap yang paling kuat.
Sedangkan magnet tidak tetap (remanen) tergantung pada medan listrik untuk menghasilkan medan magnet. Contoh magnet tidak tetap adalah elektromagnet.
Berdasarkan sifat kemagnetannya benda-benda di alam digolongkan menjadi dua:
1. Benda Magnetik
a) Ferromagnetik: Benda yang dapat diatrik magnet dengan kuat. Contoh: besi, baja, nikel, kobalt, gadolinium, disprosium. Nikel (nem. Nikel, lot. Niccolum), Ni - Mendeleyev davriy sistemasining VIII guruhiga mansub kimyoviy element. Tartib rakami 28, atom massasi 58,69. Tabiiy Nikel 5 ta barqaror izotop 58Ni (67,88%), 60Ni (26,23%), 61Ni (1,19%), 62Ni (3,66%) va MNi (1,04%) aralashmasidan iborat. Kobalt (Cobaltum), Co - Mendeleyev davriy sistemasining VIII guruhiga mansub kimyoviy element. Tartib raqami 27, atom massasi 58,9332. Kobalt metalini ilk bor 1735 yilda shved kimyogari Yu. Brand rudalardan ajratib olgan.
b) Paramagnetik: Benda yang dapat ditarik magnet dengan lemah.
Contoh: alumunium,platina.
2. Benda non magnetik (diamagnetik). Contoh: tembaga, emas, perak.
Berdasarkan kemampuan menyimpan sifat kemagnetannya, benda magnetik dibedakan menjadi dua:
1. Magnet keras: benda yang sukar dijadikan magnet, tetapi setelah mnjadi magnet sifat kemagnetannya sukar hilang.
2. Magnet lunak: benda yang mudah dijadikan magnet tapi mudah hilang sifat kemagnetannya.
Berdasarkan asalnya dibedakan menjadi dua:
1. Magnet alam :Magnet yang asli dari alam (ditemukan di alam)
2. Magnet buatan :Magnet yang dibuat manusia.
2. Bentuk Magnet
Banyak bentuk-bentuk magnet yang sering kita jumpai di sekitar kita. Magnet-magnet tersebut dibuat manusia lewat industri-industri. Magnet buatan meliputi hampir seluruh magnet yang ada sekarang ini. Bentuk magnet buatan antara lain: magnet U, magnet ladam, magnet batang, magnet silinder, magnet lingkaran, magnet jarum (kompas) seperti terlihat pada gambar 5.3.
Kegiatan 5.1
Benda Magnetik dan Non Magnetik
|