Contoh Soal Dan Pembahasan Energi Daya Listrik

.com - Pembahasan pola soal wacana energi dan daya listrik untuk tingkat sekolah menengah pertama. Contoh soal energi dan daya listrik ini disusun dalam bentuk pilihan ganda dilengkapi dengan pembahasan dan dirancang sedemikian menurut beberapa subtopik yang paling sering keluar dalam kajian energi dan daya listrik untuk tingkat menengah pertama. Beberapa subtopik yang akan dibahas antaralain pengertian energi dan daya listrik, besaran dan satuan dalam energi dan daya lisrtik, persamaan energi listrik, persamaan daya listrik, konsep hambatan, konversi energi listrik, dan perhitungan biaya atau ongkos untuk energi listrik yang terpakai.

Contoh 1 : Energi Listrik

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar energi listrik ialah ....
A. Tegangan, suhu, dan volume
B. Tegangan, berpengaruh arus, dan waktu
C. Kuat arus, suhu, dan waktu
D. Kuat arus, waktu, dan volume

Pembahasan :
Berdasarkan rumusnya, energi listrik sanggup didefenisikan sebagai hasil kali tegangan, berpengaruh arus, dan waktu. Secara matematis, besar energi listrik sanggup dihitung dengan rumus berikut:
⇒ W = V.i.t

Keterangan :
W = energi listrik (J)
V = tegangan (Volt)
i = berpengaruh arus listrik (A)
t = waktu (s).

Dari rumus di atas sanggup kita lihat bahwa besar energi listrik bergantung pada tiga besaran yaitu tegangan, berpengaruh arus listrik, dan waktu.

Jawaban : B

Contoh 2 : Konversi Energi Listrik
Berikut ini yang merupakan alat-alat yang mengubah energi listrik menjadi energi kalor ialah ....
A. Lampu neon dan solder
B. Lampu pijar dan kipas angin
C. Setrika dan teko listrik
D. Setrika dan kipas angin

Pembahasan :
Beberapa peralatan rumah yang mengubah energi listrik menjadi energi kalor antaralain setrika listrik, teko listrik, dan solder. Setrika mengubah energi listrik menjadi energi kalor untuk menyetrika pakaian sedangkan teko listrik mengubah energi listrik menjadi energi kalor untuk memanaskan air.

Pada lampu pijar dan lampu neon terdapat sebagian energi listrik yang diubah menjadi energi panas akan tetapi tujuan utama alat tersebut ialah untuk mengubah energi listrik menjadi energi cahaya yang digunakan sebagai alat penerangan. Sedangkan kipas angin mengubah energi listrik menjadi enegi mekanik berupa putaran.

Jawaban : C

Contoh 3 : Beda Potensial Antara Dua Titik

Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik 2 Coulomb dari titik A ke titik B ialah 8 Joule, maka perbedaan potensial antara titik A dan B ialah ....
A. 5 Volt
B. 4 Volt
C. 3 Volt
D. 2 Volt

Pembahasan :
Dik : q = 2 C, W = 8 J
Dit : V = .... ?

Hubungan energi, muatan, dan beda potensial:
⇒ W = q.V
⇒ V = W/q
⇒ V = 8/2
⇒ V = 4 Volt.

Jawaban : B

Contoh 4 : Menentukan Energi yang Terbuang
Perhatikan gambar rangkaian berikut ini!

Diketahui R₁ dan R₂ berturut-turut ialah 4 Ohm dan 6 Ohm. Jika besar berpengaruh arus i ialah 2,5 Ampere, maka besar energi yang dibuang dalam bentuk panas pada resistor R₁ dalam waktu 10 detik ialah ....
A. 360 J
B. 240 J
C. 90 J
D. 60 J

Pembahasan :
R₁ dan R₂ dirangkai secara paralel sehingga kendala penggantinya adalah:

⇒	1	=	1	+	1
	Rp		R1		R2

⇒	1	=	1	+	1
	Rp		4		6

⇒ 1/Rp = (4 + 6)/(4 x 6)
⇒ Rp = (4 x 6)/(4 + 6)
⇒ Rp = 24/10
⇒ Rp = 2,4 Ohm.

Beda potensial pada rangkaian resistor:
⇒ V = i . Rp
⇒ V = 2,5 x 2,4
⇒ V = 6 Volt

Beda potensial pada resistor 4 Ohm sama dengan beda potensial rangkaian yaitu 6 Volt. Dengan demikian, besar energi yang dibuang dalam bentuk panas (energi disipasi) pada kendala 4 Ohm adalah:
⇒ W = V²/R₁ . t
⇒ W = 6²/4 . 10
⇒ W = 36/4 . 10
⇒ W = 90 J

Jawaban : C

Contoh 5 : Menentukan Besar Hambatan Elemen Listrik

Besar kendala total pada sebuah lampu yang bertuliskan 120 V dan 60 W ialah ....
A. 240 Ohm
B. 120 Ohm
C. 80 Ohm
D. 40 Ohm

Pembahasan :
Dik : V = 120 volt, P = 60 watt
Dit : R = ... ?

Hambatan total lampu :
⇒ R = V²/P
⇒ R = (120)²/60
⇒ R = 14.400/60
⇒ R = 240 Ohm.

Jawaban : A

Contoh 6 : Menentukan Besar Energi Listrik
Sebuah lampu digunakan selama 1 jam. Jika pada lampu bertuliskan 220 V - 5 A, maka besar energi listrik yang diharapkan lampu tersebut ialah ....
A. 3.960 kJ
B. 1.980 kJ
C. 1.320 kJ
D. 396 kJ

Pembahasan :
Dik : t = 1 jam = 3.600 s, V = 220 V, i = 5 A
Dit : W = ... ?

Berdasarkan rumus energi listrik:
⇒ W = V.i.t
⇒ W = 220 (5) (3.600)
⇒ W = 3.960.000 J
⇒ W = 3.960 kJ.

Jawaban : A

Contoh 7 : Menentukan Daya yang Digunakan

Sebuah teko listrik dioperasikan pada sumber tegangan sebesar 110 V. Jika data yang tertera pada teko listrik itu ialah 220 V, 300 W, maka daya yang digunakan oleh elemen teko listrik itu ialah ....
A. 50 Watt
B. 75 Watt
C. 100 Watt
D. 150 Watt

Pembahasan :
Dik : P_L = 300 W, V_L = 220 V, V_S = 110 V
Dit : P_S = ... ?

Hubungan P_L dan P_S ialah sebagai berikut:
⇒ P_S = (V_S/V_L)² . P_L
⇒ P_S = (110/220)² .300
⇒ P_S = (½)² .300
⇒ P_S = ¼ . 300
⇒ P_S = 75 Watt.

Jawaban : B

Contoh 8 : Satuan Laju Energi
Laju energi listrik yang digunakan dinyatakan dalam satuan ....
A. Joule
B. Ampere
C. Watt
D. Volt

Pembahasan :
Laju energi yang digunakan atau banyaknya energi yang digunakan setiap detiknya disebut daya. Besar daya yang digunakan sanggup dihitung menurut rumus berikut:
⇒ P = W/t

Keterangan :
P = daya
W = energi listrik (J)
t = waktu (s)

Berdasarkan rumus di atas, sanggup kita lihat bahwa satuan dari laju energi atau daya ialah Joule/sekon dan lebih dikenal dengan istilah Watt.

Jawaban : C

Contoh 9 : Menentukan Daya Suatu Rangkaian

Perhatikan gambar berikut ini!

Diketahui R₁ dan R₂ berturut-turut ialah 4 Ohm dan 6 Ohm. Jika tegangan yang digunakan ialah 20 Volt, maka daya listrik pada rangkaian tersebut ialah ....
A. 40 Watt
B. 50 Watt
C. 60 Watt
D. 80 Watt

Pembahasan :
Kedua resitor dihubungkan secara seri sehingga hambata totalnya adalah:
⇒ Rs = R₁ + R₂
⇒ Rs = 4 + 6
⇒ Rs = 10 Ohm

Daya listrik pada rangkaian adalah
⇒ P = V²/Rs
⇒ P = 20²/10
⇒ P = 400/10
⇒ P = 40 Watt.

Jawaban : A

Contoh 10 : Menghitung Biaya Energi Listrik
Sebuah keluarga mengunakan listrik dengan daya 900 watt selama 200 jam. Jika harga listrik 1 kwh = Rp 350,- maka biaya yang harud dikeluarkan keluarga tersebut ialah ....
A. Rp 68.000,-
B. Rp 63.000,-
C. Rp 61.000,-
D. Rp 58.000,-

Pembahasan :
Dik : P = 900 W, t = 200 jam, 1 kwh = Rp 350,-
Dit : Biaya enegi listrik = ... ?

Besar energi listrik yang digunakan:
⇒ W = P . t
⇒ W = 900 . 200
⇒ W = 180.000 Wh
⇒ W = 180 kwh

Biaya yang harus dibayar:
⇒ Ongkos energi listrik = jumlah kwh x Rp 350,-
⇒ Ongkos energi listrik = 180 x Rp 350,-
⇒ Ongkos energi listrik = Rp 63.000,-

Jawaban : B