Ebook buku panduan rangkaian listrik dasar 2

10K tayangan

41 halaman

Hak Cipta

© Attribution Non-Commercial (BY-NC)

Format Tersedia

PDF, TXT atau baca online dari Scribd

Bagikan dokumen Ini

Apakah menurut Anda dokumen ini bermanfaat?

0% menganggap dokumen ini bermanfaat (0 suara)

10K tayangan41 halaman

Panduan Praktek Rangkaian Listrik

Lompat ke Halaman

Anda di halaman 1dari 41

You're Reading a Free Preview
Page 8 is not shown in this preview.

You're Reading a Free Preview
Pages 15 to 38 are not shown in this preview.

Puaskan Keingintahuan Anda

Segala yang ingin Anda baca.

Kapan pun. Di mana pun. Perangkat apa pun.

Tanpa Komitmen. Batalkan kapan saja.

Modul Pembelajaran

Disusun Oleh:

DYAH SEKAR PRATIWI (1916040001)
NURUL FUADA (1916040019)

1

MODUL LISTRIK DINAMIS

LISTRIK DINAMIS

Disusun
Oleh:

DYAH SEKAR PRATIWI (1916040001)
NURUL FUADA (1916040019)

Universitas Negeri Makassar
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Prodi S1 Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam
2021

2

Kata Pengantar

Modul listrik dinamis merupakan salah satu diantara modul modul pembelajaran
di Sekolah Menengah Kejuruan. Modul ini diharapkan dapat menjadi sumber belajar
serta dapat dijadikan pedoman dalam melakukan kegiatan pembelajaran.

Bagi Sekolah Menengah Kejuruan modul pembelajaran dapat dianggap sebagai
media informasi yang sangat efektif, karena isi yang cukup padat, singkat , lengkap dan
diusahakan cukup mudah dipahami oleh siswa, sehingga dapat menunjang proses
pembelajaran yang tepat guna dan dapat mencapai tujuan yang diharapkan.

Dalam modul ini akan dipelajari konsep arus listrik searah, tegangan listrik
searah, Hukum Ohm, Hukum Kirchhoff I dan II, daya listrik, energi listrik, alat-alat
ukur listrik dan sumber arus searah. Dan bebarapa tambahan materi pengayaan dalam
menerapkan Hukum Ohm dan Kirchhoff dalam kehidupan sehari-hari. Dalam modul ini
juga dilengkapi soal-soal sebagai alat untuk mengukur tingkat pemahaman anda
terhadap konsep yang disajikan dalam modul.

Penulis menyadari bahwa penyajian materi dalam modul ini masih jauh dari
sempurna, baik dari segi kualitas isi dan tampilannya. Oleh karenanya penulis berharap
masukan-masukan yang konstruktif dari para pembaca demi kesempurnaan modul ini.
Dan atas perhatiannya disampaikan banyak terimakasih. Dan akhirnya mudah-mudahan
tulisan ini bermanfaat.

i

PETA KONSEP
ii

Glossary

ISTILAH KETERANGAN
Arus listrik
Tegangan Banyaknya muatan yang mengalir per satuan waktu
Loop yang mempunyai satuan Ampere.

Daya listrik Perbedaan potensial dua titik pada kutub kutub
Energi listrik rangkaian listrik.

Elemen Rangkaian listrik tertutup, biasanya pada rangkaian
Voltmeter listrik terdiri dari satu atau lebih loop.
Amperemeter
Joule Merupakan perkalian antara tegangan dan arus listrik
dan mempunyai satuan Watt.

Merupakan bentuk energi yang berasal dari sumber
arus listrik yang besarnya sama dengan perkalian
antara tegangan, kuat arus dan lamanya arus
mengalir.

Sumber arus listrik searah, misalnya baterai, accu dan
elemen Volta.

Alat yang dipergunakan untuk mengukur beda
potensial atau tegangan.

Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus
listrik.

Satuan energi, satuan usaha . 1 Joule = 1 N. sekon.

iii

BAB I. PENDAHULUAN

A. Deskripsi
Dalam modul ini anda akan mempelajari konsep dasar listrik searah yang meliputi
Arus listrik, tegangan listrik, Hukum Ohm, Hukum Kirchhoff, daya listrik, energi
listrik dan alat – alat ukur serta beberapa penerapannya dalam kehidupan sehari-
hari.

B. Prasyarat
Sebagai prasyarat atau bekal dasar agar bisa mempelajari modul ini dengan baik,
maka anda diharapkan sudah mempelajari listrik dinamis dan sumber- sumber arus
searah.

C. Petunjuk Penggunaan Modul
a. Pelajari daftar isi serta skema kedudukan modul dengan cermat dan teliti
karena dalam skema anda dapat melihat posisi modul yang akan anda pelajari
terhadap modul-modul yang lain. Anda juga akan tahu keterkaitan dan
kesinambungan antara modul yang satu dengan modul yang lain.
b. Perhatikan langkah-langkah dalam melakukan pekerjaan dengan benar untuk
mempermudah dalam memahami suatu proses pekerjaan, agar diperoleh hasil
yang maksimum.
c. Pahami setiap konsep yang disajikan pada uraian materi yang disajikan pada
tiap kegiatan belajar dengan baik, dan ikuti contoh-contoh soal dengan cermat.
d. Jawablah pertanyaan yang disediakan pada setiap kegiatan belajar dengan baik
dan benar.
e. Jawablah dengan benar soal tes formatif yang disediakan pada tiap kegiatan
belajar.

1

f. Jika terdapat tugas untuk melakukan kegiatan praktek, maka lakukanlah
dengan membaca petunjuk terlebih dahulu, dan bila terdapat kesulitan tanyakan
pada instruktur/guru.

g. Catatlah semua kesulitan yang anda alami dalam mempelajari modul ini, dan
tanyakan kepada instruktur/guru pada saat kegiatan tatap muka. Bila perlu
bacalah referensi lain yang dapat membantu anda dalam penguasaan materi
yang disajikan dalam modul ini.

D. Tujuan Akhir
Setelah mempelajari modul ini diharapkan anda dapat :
1. Memahami konsep kuat arus listrik searah dalam rangkaian tertutup.
2. Hukum Ohm.
3. Memahami konsep tegangan listrik searah.
4. Memahami konsep daya listrik searah.
5. Hukum I Kirchhoff.
6. Hukum II Kirchhoff.
7. Memahami konsep mengukur dan menghitung arus dan daya listrik.
8. Memahami konsep rangkaian hambatan seri dan paralel.
9. Memahami konsep rangkaian Jembatan Wheatstone.

2

E. Kompetensi
3.5. Menerapkan konsep rangkaian listrik, energi dan daya listrik, sumber energi
listrik dalam kehidupan sehari-hari, termasuk sumber energi listrik alternatif, serta
berbagai upaya menghemat energi listrik.
4.5. Menyajikan hasil rancangan dan pengukuran berbagai rangkaian listrik.

F. Cek Kemampuan
Kerjakanlah soal-soal berikut ini, jika anda dapat mengerjakan sebagian atau

semua soal berikut ini, maka anda dapat meminta langsung kepada instruktur atau
guru untuk mengerjakan soal-soal evaluasi untuk materi yang telah anda kuasai pada
BAB
1. Perhatikan pernyataan berikut!

1) Menyala lebih terang
2) Menyala lebih redup
3) Jika salah satu lampu dicabut, lampu lain tetap menyala
4) Jika salah satu lampu dicabut, lampu lainnya mati
Terdapat dua buah rangkaian berbeda yang dihubungkan ke sebuah baterai dengan nilai
tegangan yang sama. Pada rangkaian pertama, lampu A-B-C dipasang secara paralel
sedangkan pada rangkaian kedua lampu D-E-F dipasang secara seri. Sifat di atas yang
merupakan sifat rangkaian lampu A-B-C jika dibandingkan dengan lampu D-E-F
adalah…
A. 1 dan 3
B. 2 dan 4
C. 1 dan 4
D. 2 dan 3

1. . Perhatikan gambar di bawah ini!

3

Jika saklar tetap berada dalam keadaan terbuka seperti pada gambar, lampu yang menyala
adalah…

A. Tidak ada
B. A dan B
C. C dan D
D. A, B, C, dan D

2. Perhatikan gambar rangkaian berikut ;

Rangkaian diatas termasuk rangkaian :

a.Terbuka

b.Tertutup

c.Skunder

d.Primer
3. 4. Perubahan energi yang terjadi pada baterai yang menyalakan senter adalah ….

A.kimia-listrik-cahaya
B.listrik-mekanik-cahaya
C.kimia-mekanik-cahaya
D.mekanik-listrik-cahaya
4. Gambar berikut menunjukkan baterai dan lampu yang dihubungkan dengan kawat
pada beberapa bahan. Gambar yang menunjukkan lampu menyala adalah ….

A.1 dan 2
B.2 dan 3
C.1 dan 3

4

D.1 dan 4

Kegiatan Belajar

1. Kegiatan Belajar 1
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran
Memahami konsep arus listriksearah
Memahami konsep listrik dinamis
Memahami konsep tegangan listrik searah
Memahami konsep Hukum Ohm
Memahami Hukum I Kirchhoff
Memahami Hukum II Kirchhoff

b. Uraian Materi

1. Konsep arus listrik searah
Pada Modul Listrik Statis yang telah kita pelajari sebelumnya, dijelaskan

bahwa elektron-elektron bergerak atau berpindah dari rambut ke penggaris
plastik sehingga penggaris tersebut bermuatan negatip. Dapatkah Anda
menyalakan lampu pijar dengan menempelkan penggaris itu ke lampu pijar?
Tentunya tidak dapat, karena lampu itu untuk dapat menyala memerlukan
aliran elektron secara terus menerus. Untuk mengalir dari satu tempat ke
tempat lain, elektron membutuhkan jalan yang tidak putus.

Listrik sangat berpengaruh dalam kehidupan manusia sehari-hari di
seluruh dunia. Sebagian besar dari kita bergantung pada peralatan listrik untuk
membuat hidup kita lebih aman, lebih sehat, lebih mudah, dan lebih nyaman.
Lampu lalu lintas, penerangan listrik, VCD player, pesawat TV, tape recorder,
dan alat-alat rumah tangga yang lain seperti rice cooker, seterika listrik, mesin
cuci, dan lain sebagainya, merupakan sebagian kecil dari peralatan listrik
tersebut. Pada modul ini Anda akan belajar tentang sumber arus listrik dan arus
yang ditimbulkannya, rangkaian listrik, energi dan daya listrik, serta
pemanfaatan energi listrik pada kehidupan sehari-hari.

5

Arus listrik didefinisikan sebagai jumlah muatan elektron yang mengalir suatu

penghantar per satuan waktu.

I Q atau Q I t ............................................................... (1.1)
t

dengan Q = jumlah muatan elektron yang mengalir (Coulomb) t =

waktu (sekon)

I = kuat arus (ampere)
2. Konsep Listik statis

Listrik dinamis adalah ilmu yang mempelajari fenomena dan faktor penyebab muatan listrik
bergerak dalam rangkaian listrik. Listrik dinamis disebut juga elektrodinamis. Untuk
memahami materi listrik dinamis beberapa bahasan yang perlu kamu pahami adalah besaran
arus listrik, potensial listrik, dan hambatan rangkaian.
Muatan yang bergerak dalam selang waktu tertentu disebut arus listrik. Seperti sudah
kamu ketahui pada pembahasan listrik statis, muatan yang dapat bergerak adalah
jenis muatan negatif atau yang disebut elektron. Muatan dapat berpindah akibat
adanya beda potensial yang dihubungkan. Elektron bergerak dari beda potensial
negatif ke arah positif sedangkan arus listrik disepakati bergerak di arah sebaliknya
yakni dari potensial tinggi ke rendah.

Arus listrik merupakan salah satu dari 7 besaran pokok dengan satuan ampere (A),
dan dapat diukur menggunakan alat ukur amperemeter.

3. Konsep Resistansi dan Hukum Ohm

Seandainya dua buah konduktor memiliki beda potensial diantara

keduanya, dan Anda menghubungkan konduktor-konduktor tersebut dengan

batang tembaga, maka akan menimbulkan arus yang besar, namun jika Anda

menghubungkannya dengan batang kaca, maka hampir tidak ada arus mengalir.

Sifat-sifat yang menentukan berapa arus yang akan mengalir disebut Resistansi.

Resistansi (hambatan) ditentukan dengan jalan memberikan beda potensial

diantara dua titik pada konduktor dan mengukur arusnya. Hambatan R,

didefinisikan sebagai rasio atau perbandingan antara beda potensial V, dengan

arus I,

R = V ......................................................................(1.2)

6

I
Arus listrik I dalam satuan amper, beda potensial V dalam satuan volt, dan
hambatan R dalam satuan ohm. 1 ohm (atau 1 ) adalah hambatan yang
diberikan oleh arus 1 A untuk mengalir, ketika beda potensial 1 V diberikan
diantara ujung-ujung hambatan tersebut. Rangkaian sederhana yang
berhubungan dengan hambatan, arus, dan beda potensial atau tegangan tampak
pada Gambar 1. Sebuah baterai 12 V dihubungkan pada lampu pijar yang
memiliki hambatan 7,20 . Rangkaian dilengkapi dengan memasang ammeter,
dan arus terukur 1,67 A.

7

Ilmuwan Jerman George Simon Ohm menemukan bahwa rasio atau
perbandingan antara beda potensial dengan arus pada konduktor selalu tetap.
Oleh karena itu, hambatan kebanyakan konduktor tidak berubah ketika besar
atau arah potensial yang diberikan pada konduktor tersebut berubah. Alat yang
mempunyai hambatan konstan dan tidak bergantung pada beda potensial
dikatakan taat hukum Ohm.

+

67A

Gambar 1 Dalam suatu rangkaian yang mempunyai hambatan 7,2 dan
baterai 12 V, mengalir arus sebesar 1,67 A.

Sebagian besar konduktor logam taat pada Hukum Ohm, namun ada
beberapa alat penting tidak taat. Radio transistor atau kalkulator mengandung
beberapa piranti seperti transistor dan diode, yang tidak taat pada hukum Ohm.
Lampu pijar memiliki hambatan yang bergantung pada tegangan dan tidak taat
pada hukum Ohm.

Kabel yang digunakan untuk menghubungkan alat-alat listrik memiliki
hambatan yang kecil. Satu meter kabel yang khas (typical) digunakan pada
laboratorium fisika biasanya memiliki hambatan sekitar 0,03 . Kabel yang
digunakan untuk sambungan listrik pada rumah tangga, biasanya memiliki
hambatan yang kecil yakni 0,004 pada setiap meternya. Karena kabel
memiliki hambatan kecil, maka sepanjang kabel tersebut hampir tidak ada
penurunan potensial. Untuk menghasilkan beda potensial, memerlukan resistansi
yang besar.

8

Resistor adalah piranti yang disusun untuk mendapatkan hambatan yang
dikehendaki. Resistor dibuat dari kawat tipis dan panjang; grafit; atau
semikonduktor.

Selain itu suatu penghantar juga mempunyai nilai resistansi (hambatan),
resistensi pada penghantar sebanding dengan panjang kawat ( □ ), sebanding
dengan hambat jenis kawat ( ), dan berbanding terbalik dengn luas penampang
(A). Secara sistematis dapat dituliskan:

R □..................................................................(1.3)
A

dengan R = hambatan penghantar (Ohm)
= hambatan jenis (ohm meter

□ = panjang penghantar (meter)
A = luas penampang penghantar (m2)
Nilai hambatan pada suatu kawat penghantar juga dipengaruhi suhu. Kenaikan
suhu mengakibatkan hambatan penghantar secara umum bertambah, hal ini
disebabkan bertambahnya suhu mengakibatkan bertambah besarnya hambatan
jenis suatu penghantar.

Tabel 1

HAMBATAN JENIS DAN KOEFISIEN SUHU (pada 20 oC)

Bahan Hambatan Jenis Koefisien Suhu,
(Co)-1

( m)

Konduktor 1,59 X 10-8 0,0061
Perak 1,68 X 10-8 0,0068
Tembaga 2,44 X 10-8 0,0034
Emas 2,65 X 10-8 0,00429
Aluminium 5,6 X 10-8 0,0045
Tungsten 9,7 X 10-8 0,00651
Besi 10,6 X 10-8 0,003927
Platina 98 X 10-8 0,0009
Raksa

Karena hambatan penghantar berbanding lurus dengan hambatan jenis sesuai
dengan persamaan (3), maka hambatan kawat karena perubahan suhu dapat ditulis
sebagai

9

Rt Ro (1 t)................................................ (1.7)

Contoh soal 1
Kuat arus 1 A mengalir melalui kawat penghantar. Berapa coulomb banyak muatan
listrik yang mengalir pada kawat dalam waktu 1 menit ?

Penyelesaian

Diketahui : I =1A

t = 60 sekon
Ditanya : Q = … ?

Jawab : I =Q
t

Q=I.t

= 1 A . 60 s

= 60 C

4. Konsep Hukum Kirchhoff
Dengan menggunakan hukum Ohm kita dapat menemukan besarnya arus

yang mengalir pada suatu rangkaian gabungan seri-paralel. Meskipun demikian,
kadang-kadang kita menjumpai rangkaian yang sulit untuk dianalisis. Sebagai
suatu contoh, kita tidak dapat menemukan aliran arus pada setiap bagian rangkaian
sederhana dengan kombinasi hambatan seri dan paralel.

Menghadapi rangkaian yang sulit seperti ini, kita menggunakan hukum-
hukum yang ditemukan oleh G. R. Kirchhoff (1824-1887) pada pertengahan abad
19. Terdapat dua hukum Kirchooff, dan hukum-hukum ini adalah aplikasi
sederhana yang baik sekali dari hukum-hukum kekekalan muatan dan energi.
Hukum pertama Kirchhoff atau hukum persambungan (junction rule)
didasarkan atas hukum kekekalan muatan, dan kita telah menggunakannya pada
kaidah untuk hambatan- hambatan paralel. Hukum pertama Kirchhoff berbunyi:

Pada setiap titik persambungan, jumlah seluruh arus yang masuk
persambungan harus sama dengan jumlah seluruh arus yang

10

meninggalkan persambungan.

i1 i2 i3
i4
i5

Pada titik persambungan dalam Gambar di atas,
i1 + i2 = i3 + i4 + i5 ................................................. (1.8)

Hukum persambungan Kirchhoff didasarkan atas kekekalan muatan.

Muatan-muatan yang masuk persambungan harus sama dengan yang
meninggalkan – tidak ada muatan yang hilang.

Hukum II Kirchhoff atau kaedah loop (loop rule) didasarkan atas kekekalan
energi, dan berbunyi :
Jumlah tegangan sepanjang jalur tertutup dari suatu rangkaian harus
sama dengan nol.

5. Penerapan Hukum Ohm dan Kirchhoff dalam kehidupan sehari- hari.
Ada tiga buah lampu dengan daya berbeda masing-masing 5 watt, 60 watt,

dan 100 watt yang dihubungkan dengan sumber daya yang sama seperti gambar di
bawah ini. Ternyata lampu 5 watt nyalanya paling terang dibandingkan nyala lampu
60 watt dan 100 watt. Mengapa demikian ? Sedangkan apabila lampu dihubungkan
paralel, maka nyala lampu 100 watt paling terang dibandingkan keduan lampu
lainnya.

11

Gambar : Rangkaian Lampu Seri

Di sini peran Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff dalam rangkaian seri dan
paralel pada pemasangan lampu. Jaringan lampu dengan pemasangan paralel
digunakan pada jaringan listrik PLN di rumah-rumah. Mengapa demikian?

a. Rangkuman

1. Arus listrik didefinisikan sebagai jumlah muatan elektron yang mengalir suatu

penghantar per satuan waktu.

I Q atau Q I t
t

dengan Q = jumlah muatan elektron yang mengalir (Coulomb) t =

waktu (sekon), I = kuat arus (ampere)

2. Resistansi (hambatan) ditentukan dengan jalan memberikan beda potensial
diantara dua titik pada konduktor dan mengukur arusnya. Hambatan R,
didefinisikan sebagai rasio atau perbandingan antara beda potensial V, dengan
arus I.

3. Pada setiap titik persambungan, jumlah seluruh arus yang masuk
persambungan harus sama dengan jumlah seluruh arus yang

12

meninggalkan persambungan dikenal dengan Hukum Pertama
Kirchhoff.

4. Jumlah tegangan sepanjang jalur tertutup dari suatu rangkaian harus sama
dengan nol dikenal dengan Hukum Kedua Kirchooff.

5. Suatu penghantar juga mempunyai nilai resistansi (hambatan), resistansi pada
penghantar sebanding dengan panjang kawat (□), sebanding dengan hambat
jenis kawat ( ), dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A).

13

G. Lembar Kerja

Kegiatan 1
Memahami tentang arus listrik

Pembuktian adanya arus listrik pada suatu rangkaian
Alat dan Bahan

Dua buah senter, masing-masing lengkap dengan 3 buah baterai.
Langkah kerja

1. Masukkan 3 buah baterai secara bergantian pada senter 1 dengan
susunan tiap-tiap kepala baterai dimasukkan lebih dahulu.

2. Masukkan 3 buah baterai lain pada senter 2, dengan susunan
sebagaimana pada prosedur 1, namun 1 buah baterai yang terakhir
dimasukkan “dibalik”.

3. Hidupkan kedua senter tersebut secara bergantian dengan
menggerakkan saklar pada posisi hidup (on).
Catatan: disarankan menggunakan baterai yang di sekitar bagian
positifnya terbuat dari isolator.

Analisis
1. Mengapa senter 1 hidup, tetapi senter 2 tidak hidup?
2. Apabila ketiga baterai pada senter 2 sekarang dikeluarkan dan disusun
sebagaimana susunan pada prosedur 2, kemudian ujung-ujungnya
dihubungkan pada sebuah lampu melalui kabel, apakah lampu
menyala? Mengapa demikian?

14

Kegiatan 2
Memahami Hambatan Jenis Penghantar
Pembuktian Suatu penghantar mempunyai hambatan jenis.

Alat dan Bahan
5 Kawat tembaga dengan berbagai ukuran diameter
5 Meteran
5 Gunting
5 AVO-meter

Langkah Kerja
1. Ukur dan potonglah, tiga buah kawat tembaga dengan panjang

bervariasi, namun ukuran diameternya sama.
2. Ukurlah hambatan tiap-tiap kawat tembaga pada prosedur 1, dan catatlah

masing-masing hasilnya .
3. Ukur dan potonglah, tiga buah kawat tembaga dengan diameter

bervariasi, namun ukuran panjangnya sama.
4. Ukurlah hambatan tiap-tiap kawat tembaga pada prosedur 2, dan catatlah

masing-masing hasilnya.
5. Buatlah Grafik. Buatlah grafik R x A lawan L pada kertas milimeter,

untuk semua data yang diperoleh.

6. Interpretasikan Grafik. Tentukan kemiringan garis (tan ).

7. Simpulkan! Bagaimana hubungan antara hambatan kawat
tembaga R, panjang kawat L, dan luas penampang kawat A?

Kegiatan 3
? Memahami Hukum I Kirchhoff

Pada setiap titik persambungan, jumlah seluruh arus yang masuk
persambungan harus sama dengan jumlah seluruh arus yang
meninggalkan persambungan.

15

? Alat dan Bahan
5 2 buah resistor yang berbeda nilainya 1 dan 10
5 1 buah ammeter
5 1 buah catu daya
5 6 buah kabel penjepit buaya

? Langkah kerja
1. Susunlah dua buah resistor yang berbeda nilainya secara parallel,
selanjutnya susunan resistor tersebut hubungkan dengan sebuah catu
daya melalui kabel.
i1 R1
i3
i2 R2

Dengan menggunakan amperemeter, berturut-turut secara bergantian
ukurlah besarnya arus: melalui hambatan 1, melalui hambatan 2, dan
sesudah keluar rangkaian. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel berikut

Tabel : Data Percobaan Hukum I Kirchhoff

No V i1 i2 i1 + i2 i3
1 12

2 24

3 36

4 48

5 60

Tuliskan simpulan dari percobaan di atas!

16

2. Kegiatan Belajar 2
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran

? Memahami konsep energi listrik.
? Memahami konsep daya listrik
? Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari.

b. Uraian Materi

KONSEP ENERGI DAN DAYA LISTRIK
1. Energi Listrik

Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus.
Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
Energi listrik menjadi energi kalor, contoh: seterika, solder, dan kompor.
Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor.
Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa

penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
Besarnya energi listrik yang dikeluarkan sumber arus dalam waktu tertentu sebagai
berikut:

R

Jika arus listrik mengalir pada penghantar yang berhambatan R, maka sumber arus
akan mengeluarkan energi pada penghantar yang bergantung pada:

17

5 Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V).
5 Kuat arus yang mengalir pada penghantar (i).
5 Waktu atau lamanya arus mengalir (t).

W =V2t
R

Keuntungan menggunakan energi listrik:
a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain.
b. Mudah ditransmisikan.
c. Tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran lingkungan.

Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah menjadi
panas (kalor) pada penghantar.
Jika V, i, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka panas
(kalor) dinyatakan dalam kalori.

Percobaan Joule

Besar energi listrik yang berubah menjadi kalor itu telah diselidiki oleh
James Prescott Joule (1914-1889).
Di dalam percobaannya Joule menggunakan rangkaian alat terdiri atas kalorimeter
yang berisi air serta penghantar yang berarus listrik.
Jika dalam percobaan arus listrik dialirkan dalam waktu t detik ternyata kalor yang
terjadi karena arus listrik berbanding lurus dengan:

a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V)
b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i)
c. Waktu selama arus mengalir (t).

18

Hubungan ini dikenal sebagai hukum Joule.

Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24 kalori.

Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah :

Q = 0,24 V i t kalori

2. Daya Listrik

Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu. Dari definisi ini, maka

daya listrik (P)

Satuan daya listrik :
a. watt (W) = joule = volt ampere
sekon
b. kilowatt (kW) : 1 kW = 1000 W.

Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu:
Jika daya dinyatakan dalam kilowatt (kW) dan waktu dalam jam, maka satuan
energi adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour (kWh).
1 kWh = 36 x 105 joule

3. Pemanfaatan Energi Listrik
Di antara peralatan listrik di rumah anda, anda mungkin mempunyai

pengering rambut, beberapa lampu, pesawat TV, stereo, oven microwave, kulkas
dan kompor listrik. Masing-masing mengubah energi listrik menjadi energi bentuk
lain, misalnya energi cahaya, energi kinetik, energi bunyi, atau energi panas.
Berapa besarnya energi listrik yang diubah menjadi energi bentuk lain? dan berapa
lajunya?

Energi yang di catu pada rangkaian dapat digunakan dengan beberapa cara
yang berbeda. Motor merubah energi listrik menjadi energi

19

mekanik. Lampu listrik merubah energi listrik menjadi cahaya. Sayangnya tidak
semua energi yang diberikan ke motor atau ke lampu dapat dimanfaatkan. Cahaya,
khususnya cahaya lampu pijar menimbulkan panas. Motor terlalu panas untuk
disentuh. Dalam setiap kasus, ada sejumlah energi yang diubah menjadi panas. Mari
kita menyelidiki beberapa alat yang disusun untuk mengubah sebanyak mungkin
energi menjadi energi panas.

Contoh soal 1

Kuat arus 2 A mengalir pada lampu yang berhambatan 100 . Berapa energi yang
diserap lampu dalam 1 menit ?

Penyelesaian

Diketahui : i =2A
R = 100
Ditanyakan t = 1 menit = 60 sekon (s)
Jawab
: W = …?
: Pakai rumus :

W = i2 Rt
= 22 . 100 . 60
= 24000 J

Contoh soal 2

Seterika listrik dipakai 5 jam setiap hari. Arus yang mengalir pada seterika 2A jika
menggunakan teganagn 220 volt. Berpa biaya yang harus dibayar tiap hari kepada
PLN. Jika 1 kWh Rp. 400,-

20

Penyelesaian

Diketahui : t = 5 jam

i =2A

V = 220 volt
Ditanyakan : Rp….?

Jawab :P=Vi

= 220 . 2

= 440 W = 0,44 kW

W=P.t

= 0,44 kW . 5 jam = 2,2 kWh

Jadi biaya perhari = 2,2 x Rp. 400,- = Rp. 880,-

Contoh soal 3

Sebuah baterai 6,0 V mengalirkan arus 0,50 A ke suatu motor listrik yang
dihubungkan diantara kutub-kutubnya.
a) Berapa daya yang digunakan oleh motor?
b) Jika motor menyala selama 5,0 menit, berapakah energi listrik yang dikirimkan?

Penyelesaian

Diketahui Ditanyakan

V = 6,0 P=?

I = 0,50 A E =?

t = 5,0 menit
Strategi

a. Gunakan P = IV untuk menentukan daya

b. Gunakan P = E/t, atau E = Pt untuk menentukan energi

21

Penghitungan
a. P = IV = (0,50A) (6,0V)
= 3,0 W
b. E = Pt = (3,0W) (5,0 menit) (60 s/1 menit)
= 9,0 x 102 J

Rangkuman

1. Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus.
Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya: (a) Energi listrik
menjadi energi kalor, contoh: seterika, solder, dan kompor, (b) Energi listrik
menjadi energi cahaya, contoh: lampu. (c) Energi listrik menjadi energi mekanik,
contoh: motor.(d) Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian
accu,dan peristiwa penyepuhan.

2. Persamaan energi dapat dirumuskan dalam bentuk :
W =Vit
= (Ri) i t= i2 R t atau
W = V i t= V 2 t
R

3. Keuntungan menggunakan energi listrik: Mudah diubah menjadi energi bentuk
lain, mudah ditransmisikan dan tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran
lingkungan.

22

4. Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah
menjadi panas (kalor) pada penghantar.
Besar energi listrik yang berubah menjadi panas (kalor) dapat
dirumuskan:
Q = 0,24 V i t kalori Q
= 0,24 i2 R t kalori
Q = 0,24 V 2 t kalori
R

23

Jika V, i, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka panas
(kalor) dinyatakan dalam kalori.

e. Lembar Kerja

Kegiatan 1
? Memahami tentang Energi listrik

Pembuktian Energi listrik pada suatu rangkaian

? Alat dan Bahan
3 buah resistor dengan nilaiberbeda
1 buah catu daya
beberapa buah kabel penjepitbuaya
1 buah termometer

? Prediksi
1. Jika menggunakan tegangan konstan, prediksikan resistor manayang
membolehkan arus paling besar melewatinya?
2. Pada kondisi yang sama, prediksikan resistor mana yang paling panas?

? Langkah Kerja
1. Sentuhkan bola (bagian bawah) termometer ke resistor.
2. Berikan daya selama 1 menit.
3. Ukur suhu resistor.
4. Dinginkan resistor, kemudian ulangi langkah-langkah tersebut pada kedua
resistor yang lain.

? Analisis
1. Setelah diberi daya selama 1 menit, mengapa resistor-resistortersebut menjadi
panas?
2. Mengapa resistor yang memiliki resistansi lebih kecil akan lebih cepat
panas?

? Peringatan
Jangan menyentuh resis-tor ketika dihubungkan dengan catu daya, karena resistor
24

sangat panas. Tunggulah dua menit sesudah mematikan daya untuk menurunkan
kembali suhu termometer.

25

BAB IV. PENUTUP

Setelah menyelesaikan modul ini, anda berhak untuk mengikuti tes praktik
untuk menguji kompetensi yang telah anda pelajari. Apabila anda dinyatakan
memenuhi syarat kelulusan dari hasil evaluasi dalam modul ini, maka anda berhak
untuk melanjutkan ke topik/modul berikutnya.

Mintalah pada guru/instruktur untuk melakukan uji kompetensi dengan sistem
penilaian yang dilakukan secara langsung oleh asosiasi profesi yang berkompeten
apabila anda telah menyelesaikan suatu kompetensi tertentu. Atau apabila anda telah
menyelesaikan seluruh evaluasi dari setiap modul, maka hasil yang berupa nilai dari
guru/ instruktur atau berupa portofolio dapat dijadikan sebagai bahan verifikasi oleh
asosiasi profesi. Selanjutnya hasil tersebut dapat dijadikan sebagai penentu standar
pemenuhan kompetensi tertentu dan bila memenuhi syarat anda berhak mendapatkan
sertifikat kompetensi yang dikeluarkan oleh asosiasi profesi.

26

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. (1998). Physics. Fifth Edition. New Jersey : Prentice Hall.
Halliday, D., dan Resnick, R. (1986). Physics. Terjemahan: Pantur Silaban dan

Erwin Sucipto, Jakarta : Erlangga.
Paul W. Zitzewitz, et al. (1995). Physics. Teacher Wraparound Edition.

New York : Glencoe/McGraw-Hill.
Paul W. Zitzewitz, et al. (1999). Physics. Teacher Wraparound Edition.

New York : Glencoe/McGraw-Hill.
Sutrisno, 1990. Listrik Magnet. Bandung, ITB, Indonesia.

27