Beda Potensial dan Energi Listrik

HermanAnis.com – Teman-teman semua, pada kesempatan ini kita akan membahas satu topik listrik yakni Beda Potensial dan Energi Listrik. Beda Potensial dan Energi Listrik dapat di bedakan berdasarkan definisi, rumus, simbol, satuan, dan sumber-sumber penghasilnya.

Untuk membahas perbedaan antara Beda Potensial dan Energi Listrik kita bahas dulu apa itu Beda Potensial dan apa itu Energi Listrik. Mari kita mulai!

A. Apa itu Beda Potensial?

Beda potensial listrik adalah perbedaan energi potensial per satuan muatan antara dua lokasi dalam medan listrik. Perbedaan energi potensial di kedua titik tersebut di sebabkan oleh perbedaan muatan listrik. Beda potensial listrik juga lebih di kenal sebagai tegangan atau voltase.

Beda potensial ini juga dapat di definisikan sebagai banyaknya energi untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari satu titik ke titik lain dalam kawat pengantar atau perbedaan jumlah muatan positif yang dimiliki dua atau lebih benda bermuatan listrik.

Di samping pengertian tersebut, ada pula yang mendefinisikan beda potensial listrik sebagai energi yang di butuhkan suatu sumber arus untuk memindahkan 1C muatan listrik. Beda potensial antara dua titik pengantar terjadi jika dua titik pengantar tersebut di hubungkan dengan sumber tegangan.

Peralatan seperti TV, radio, tape recorder, kulkas, lampu jika di nyalakan memerlukan muatan listrik secara terus menerus. Pada listrik statis, aliran muatan listrik cepat berhenti karena tidak ada lagi perbedaan potensial (tegangan).

Agar muatan listrik bergerak secara terus-menerus di perlukan sumber tegangan yaitu peralatan yang dapat menghasilkan beda potensial secara terus-menerus. Beda potensial listrik biasa juga di sebut tegangan listrik. Beda potensial listrik di ukur dengan menggunakan alat ukur voltmeter, dan satuannya di nyatakan dalam volt (V).

Baca Juga: Contoh Soal Grafik Hukum Ohm

1. Rumus beda potensial listrik

Untuk menentukan beda potensial listrik pada suatu sumber listrik, kita dapat menggunakan persamaan dari hukum ohm:

V = I x R

Dimana,

V = beda potensial listrik, dengan satuan volt (V)
I = kuat arus listrik satuannya ampere (A)
R = besar hambatan dengan satuan ohm

Rumus beda potensial yang lain adalah:

V = W/Q

Dengan:

W = Energi dengan satuan joule (J)
Q = Muatan dengan satuan coloumb (C)
V = Beda Potensial dengan satuan volt (V)

Baca juga: Contoh Soal Potensial Listrik dan Pembahasannya

2. Sumber Beda Potensial Listrik

Contoh sumber tegangan listrik antara lain:

• elemen volta,
• baterai,
• aki,
• stop kontak PLN, dan lain-lain.

Berikut beberapa sumber beda potensial listrik:

1. Elemen Volta

Kutub positif Tembaga (Cu), kutub negatifnya Seng (Zn), Larutan elektrolitnya adalah asam sulfat encer (H₂SO₄). Dalam penggunaan elemen volta tidak praktis di gunakan dalam kehidupan sehari-hari karena adanya gelembung-gelembung gas yang menghalangi aliran muatan listrik sehingga elemen volta tidak bertahan lama.

2. Baterai (Sel kering)

Pada baterai terdapat kutub positif batang karbon, kutub negatif seng, senyawa kimia MnO₂ dan NH₄Cl sebagai penghantar muatan listrik beda potensial antara kutub-kutub baterai 1,5 volt, bila baterai di gunakan lama kelamaan muatan yang terkumpul pada seng semakin sedikit dan beda potensialnya menurun akhirnya habis.

3. Aki (Sel basah)

Kutub positifnya timbale peroksida (PbO₂), kutub negatifnya timbal murni (Pb),dan larutan elektrolitnya asam sulfat (H₂SO₄). Aki umumnya mengandung 6 sel dengan beda potensial tiap sel 2 Volt sehingga beda potensial aki 12 volt dan lain-lain.

4. Stop kontak PLN

Beda potensial listrik yang terdapat pada stop kontak yang terpasang di rumahmu sebesar 220 volt di gunakan untuk pemakaian lisrtik dalam kehidupan sehari-hari.

5. Gaya geral Litrik (ggl)

Kamu telah mengetahui bahwa beda potensial baterai sebesar 1,5 V jika baterai tersebut di rangkaiakan dengan lampu, ternyata lama-kelamaan beda potensialnya menurun, sehingga kurang dari 1,5V. Jadi beda potensial baterai menurun jika di pasang pada rangkaian tertutup.

Beda potensial antara kutub-kutub sumber tengangan sebelum di pasang pada rangkaian listrik di sebut gaya gerak listrik (ggl). Contohnya ggl baterai sebesar 1,5V, sedangkan beda potensial kutub-kutub sumber tegangan setelah di pasang pada rangkaian di sebut tegangan jepit secara umum tegangan jepit sumber tegangan selalu lebih kecil dari gaya gerak listriknya.

Baca juga: Sumber Energi Terbarukan dan Tak Terbarukan

B. Apa itu Energi Listrik?

Energi listrik atau tenaga listrik adalah salah satu jenis energi utama yang di butuhkan bagi peralatan listrik atau energi yang tersimpan dalam arus listrik dengan satuan ampere (A) dan tegangan listrik dengan satuan volt (V) dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt (W) untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan atau menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain.

Nah, energi listrik menjalankan peralatan rumah tangga, peralatan perkantoran, mesin industri, kereta api listrik, lampu umum, alat pemanasan, memasak, dan lain-lain. Energi yang di hasilkan dapat berasal dari berbagai sumber, seperti air, minyak, batu bara, angin, panas bumi, nuklir, matahari, dan lainnya. Satuan pokok energi listrik adalah Joule, satuan lain adalah KWh (Kilowattjam). Listrik untuk industri dan perumahan di hasilkan dari pembangkit listrik, misalnya: PLTA, PLTB, PLTD (diesel), PLTM, PLTS (surya), PLTU, dan lainnya.

Sebelum membahas energi listrik, terlebih dahulu kita mempelajari tentang daya dan tegangan listrik, karena daya dan tegangan listrik memiliki hubungan yang sangat erat dengan energi listrik yang akan kita pelajari.

Berbagai peralatan listrik mengubah energi listrik menjadi energi bentuk laincepatnya pengubahan energi ini bergantung pada daya listrik peralatan tersebutsemakin cepat peralatan itu mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain, semakin besar dayanya, sebaliknya semakin lambat peralatan itu mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain, semakin kecil pula dayanya.

Daya listrik berbagai peralatan listrik dapat di ketahui dengan membaca label yang tertulis pada peralatan tersebut, misalnya: lampu 5 W, kulkas 600W, TV 300W, Setrika 300W. Selain itu dapat pula di ketahui dengan mengalikan beda potensial dan kuat arus yang melalui peralatan tersebut sebagai berikut:

P = V x I

Dimana:

P = daya satuanya watt (W)
V = beda potensial satuannya volt (V)
I = kuat arus listrik satuannya ampere (A)

1. Contoh Soal Daya Listrik

Sebuah Lampu pijar di pasang pada tegangan 220, sehingga arus mengalir sebesar 0,03A. Berapa daya listrik lampu pijar tersebut ?

Penyelesaian:

Di ketahui :

V = 220V
I = 0,03A

Di tanyakan: P=…?

Dengan persamaan tadi, akan di peroleh:

P=V x I =220 V x 0,03 A = 6,6 VA= 6,6 W

Jadi lampu pijar tersebut memiliki daya sebesar 6,6 watt.

Dari uraian di atas ternyata penggunaan energi listrik sangat tergantung pada daya listrik dari berbagai peralatan yang di gunakan. Jika di gunakan secara bersamaan, maka peralatan listrik yang berdaya besar membutuhkan energi listrik yang besar pula di bandingakan dengan peralatan sejenis yang berdaya listrik rendah.

Selain bergantung pada daya listrik, besar energi listrik juga bergantung pada lamanya peralatan itu di gunakan. Jika semakin lama peralatan itu di gunakan, maka energi listrik yang terpakai juga semakin besar.

2. Rumus Energi listrik

Besarnya energi listrik dapat di rumuskan:

W = P x t

Mengingat, maka, dan, sehingga rumus energi listrik dapat di tulis:

W = I x R x t

Dimana:

W = energi listrik dengan satuan Joule (J)
P = daya dengan satuan watt (W)
t = waktu dengan satuan sekon (s)
I = kuat arus dengan satuan ampere (A)
R = hambatan dengan satuan ohm (Ω)

Dalam penggunaan sehari-hari, biasanya daya listrik di ukur dalam satuan kilowatt (kW) dan waktu di ukur dalam satuan jam (hour, di singkat h). Jika satuan-satuan ini di gunakan maka energi listrik memiliki satuan kilowatt jam (kWh).

Baca Juga:
Sumber Energi Panas dan Potensinya di Indonesia

3. Contoh soal Energi Listrik

Dalam sebuah rumah terpasang 1 kipas angin 50 W, 2 lampu masing-masing 10 W dan 25 W, serta sebuah kulkas yang memiliki daya 300 W, peralatan tersebut di gunakan rata-rata 10 jam setiap hari. Berapa kWh penggunaan listrik selama satu bulan (30) hari.

Penyelesaian:

Diketahui:

P_total = 50 W + (2 x 10 W) + (300W)
P_total = 370 W = 0,37 kW
t = 10 Jam x 30
t = 300 Jam = 300 Jam = 300 h

Ditanyakan: W = …?

W = P x t = 0,37 kW x 300 h = 111 kWh

C. Beda Potensial dan Energi Listrik

Untuk membedakan lebih jelas antara beda potensial listrik dan energi listrik, perhatikan tabel di bawah ini.

Tabel 1. Beda Potensial dan Energi Listrik

Baca Juga: Contoh Penerapan Usaha dan Energi dalam Kehidupan Sehari hari

Demikian semoga bermanfaat.