DAYA LISTRIK DAN TENAGA
Kerja yang dilakukan atau tenaga yang dipindahkan dalam sebuah rangkaian listrik atau dalam bagian sebuah rangkaian dinyatakan dalam persamaan pada rumus ke 3 di dalam pembahasan
Listrik Fundamental sebagai hasil perkalian tegangan dan muatan. Jika kerja yang dilakukan per satuan waktu adalah konstan dan muatan seluruhnya
Q digerakkan melalui sebuah tegangan sebesar
V volt dalam
t detik, maka daya atau kerja persatuan waktu, adalah :
P =
VQ W atau J/s
t
Nah, dari segi pandangan praktis, kita berminat mempelajari arus daripada mempelajari muatan. Sebuah bentuk yang lebih berguna dari Persamaan ini didapatkan dengan penggunaan persamaan pada Rumus ke 4 di dalam pembahasan
Listrik Fundamental ; Yakni,
P = VI W
Dalam kasus khas, daya adalah yang dikeluarkan atau diserap oleh bagian rangkaian melalui mana diukur
V; elemen rangkaian ini harus juga mengangkut
I ampere. Jika tegangan
v dan arus
i kedua-duanya berubah dengan waktu, maka daya
p akan berubah juga saat demi saat. Maka daya sesaat adalah :
p =
vi W
Persamaan rumus ke 2 dan ke 3 di atas secara alami kedua-duanya menuruti definisi tegangan dan arus, karena hasil perkalian
e i mempunyai dimensi :
Tenaga muatan =
tenaga
Muatan waktu waktu
yang menyatakan arti daya. Dengan menyatakannya dalam definisi matematik dasar maka persamaan Rumus ke 3 di atas menjadi :
dw dq =
dw
dq dt dt
Dalam hal mana
V dan
I kedua-duanya tetap konstan selama waktu
t detik, maka tenaga seluruhnya yang di berikan keluar atau diserap adalah :
W =
VIt W/s atau J
CONTOH 1-1.
Sebuah berat 12 V akan diisi oleh sebuah arus konstan sebesar 20 A yang diberikan kepada baterai tersebut selama 10 jam dari tenaga yang dibekalkan kepada baterai. 70% dari tenaga diubah menjadi tenaga kimia dan disimpan. Sisa tenaga yang 30% diubah menjadi kalor dan hilang ke lingkungan di sekitarnya. Tentukanlah,
- Biaya untuk memuati baterai tersebut jika biaya listrik adalah 5 sen/kWh
- Banyaknya tenaga kimia yang disimpan
PEMECAHAN
1 Dari persamaan Rumus ke 4, maka tenaga seluruhnya adalah
W = 12 x 20 x 10 = 2.400 Wh = 2,40 kWh
Biayanya adalah
2,40 x 5,0 = 12 sen
2 Proses pemuatan mempunyai efisiensi sebesar 70 % karena hanya sejumlah itu dari tenaga yang dibekalkan yang diubah menjadi tenaga kimia yang berguna. Jumlah tenaga kimia adalah :
ʷ kimia = 0,7 W = (0,7)(2.400) = 1.680 Wh = 1,680 x 3.600
= 6.048.000 J
Pada tahap ini kita telah memperkenalkan kuantitas-kuantitas listrik utama yang akan kita gunakan. Kuantitas-kuantitas tersebut diikhtisarkan dalam Tabel 1-1, bersama-sama dengan satuan pengukurnya yang lebih biasa dan singkatnya. Untuk beberapa keperluan, maka satuan-satuan ini mungkin agak kecil atau agak besar sehingga sukar menggunakannya. Untuk menyatakan satuan yang lebih besar atau satuan yang lebih kecil, maka digunakan sederet awalan kepada satuan dasar, yang dengan demikian akan dapat digunakan untuk mengabaikan kumpulan bilangan nol sebelum atau sesudah titik desimal. Awalan-awalan ini, dengan singkatnya dalam kurung, diberikan dalam Tabel 1-2. Jadi, dalam rangkaian industri daya berat atau rangkaian untuk kegunaan khalayak ramai kita sering berbicara mengenai
kilovolt (
kV ),
kilowatt (
kW ). dan
megawatt (
MW ). Akan tetapi, dalam rangkaian elektronik yang diangkat dayanya lebih rendah dari rangkaian komunikasi, kita seringkali menggunakan
millivolt (
mV ) dan
mikroampere (
μA ). Seperti yang akan kita lihat, awalan-awalan ini digunakan juga dengan satuan-satuan untuk konstanta-konstanta listrik.
Kita sekarang sudah siap untuk meninjau bagaimana kita dapat membuat model fenomena listrik yang terjadi dalam sistem-sitem fisis. Rangkaian-rangkaian listrik, yang komponen-komonennya dinamakan
elemen-elemen rangkaian, adalah metoda biasa yang digunakan untuk menyatakan sistem-sistem. Macam-macam elemen rangkaian yang berbeda digunakan untuk menunjukan disipasi tenaga, penyimpanan tenaga, dan sebagai konsekuensi dari kekekalan tenaga maka digunakan juga untuk menunjukkan tenaga yang dibekalkan.
Semoga bermanfaat
.
