(28.L) Energi dan Daya Listrik Latihan Soal

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

1.      Sebuah alat elektronik memiliki nilai hambatan 360Ω dihubungkan dengan sumber tegangan 120 volt dalam waktu 3 menit. Berapakah energi yang diserap alat elektronik tersebut?

2.      Tiga buah lampu pijar masing-masing bertuliskan 25 watt dan 15 volt dirangkai secara paralel. Ujung-ujung rangkaian dihubungkan ke sebuah sumber listrik dengan GGL 12 volt. Tentukan daya total pada ketiga lampu!

3.      Setiap hari sebuah pesawat televisi dinyalakan rata-rata selama 4 jam. Tarif energi listrik adalah Rp 150/kWH, jika tegangan listrik 125 volt dan televisi memakai arus 2A. Berapa biaya yang harus dibayar untuk 1 bulan?

4.      Sebuah generator mempunyai GGL 300 volt dan hambatan dalam 400Ω. Generator ini digunakan untuk menyalakan lampu yang disusun secara paralel. Jika lampu-lampu ini adalah identik dengan spesifikasi 100 watt , 200 volt. Tentukan banyak lampu yang harus dipasang agar menyala dengan normal !

5.      Pemanas listrik pada tegangan 125 volt memerlukan arus 1A dipakai selama 15 menit. Ujung pemanas terbuat dari tembaga dengan massa 20 gram dan kalor jenis 0,9 kal/gram^oC. Jika hanya 20% energi listrik yang dipakai untuk menaikkan suhu alat itu, berapa kenaikan suhu yang dicapai?

6.      Sebuah keluarga menyewa listrik 500 watt dengan tegangan 110 volt. Jika untuk penerangan, keluarga itu menggunakan lampu bertuliskan 100 watt dan 220 volt. Tentukan :

a.       Besarnya hambatan setiap lampu!

b.      Daya yang sebenarnya dari setiap lampu setelah dipasang pada tegangan 110 v!

c.       Jumlah maksimum lampu yang dapat dipasang!

7.      Suatu alat yang menggunakan listrik memiliki hambatan 10Ω dan beda potensial 200 volt. Jika alat tersebut digunakan untuk menaikkan suhu 4 liter air dari suhu 20^oC sampai 100^oC. Tentukan berapa lama waktu yang dibutuhkan! (ρ_air = 1000 kg/m³ , c_air = 4200 J/kg^oC)

8.      Sebuah loudspeaker 8 ohm dipasang pada tegangan 6 volt selama 4 detik. Berapa energy listrik yang diserap oleh loudspeaker?

9.      Sebuah lampu memiliki spesifikasi 18 watt, 150 Volt. Lampu dipasang pada tegangan 150 volt. Tentukan:

a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

b) Hambatan lampu

c) Kuat arus yang mengalir pada lampu

10.  Hitung energi listrik pada kasus berikut :

a.       Sebuah CD Player menarik arus 500 mA ketika digunakan dengan baterai 36V selama 1 jam

b.      Elemen pemanas dengan hambatan 50Ω menarik arus 1A selama 5 menit

KUNCI

1.      Diket :

R = 360Ω

V = 120 V

t = 3 menit = 180 s

Dit : W ?

Jawab :

W = (V²/R).t

     = (120²/360)180 = 7200 J

2.      Diket :

P = 25 watt

V = 15 v

n = 3

ε = 12 v

Dit : I ?

Jawab :

P₂/P₁ = (V₂/V₁)²

P₂/25 = (12/15)²

P₂/25 = (4/5)²

P₂ = 16 watt

P_total = 16 x 3 = 48 watt

3.      Diket :

n = 1

t = 4 jam

biaya = Rp 150,- / kWH

V = 125 v

I = 2A

Dit : Biaya total 1 bulan?

Jawab :

W tot = 1 x 125 x 2 x 4

          = 1000 Wh = 1 kWH (1 hari)

Biaya 1 bulan = 30 x 1 x Rp 150 = Rp 4500

4.      Diket :

ε = 300 v

r = 400Ω

P = 100 watt

V = 200 v

Dit : n

Jawab :

R = V²/ P = 200²/100 = 400Ω

1/R_peng = n/R = n/400 

R_peng = 400/n

Rtot = R_{peng + r}

            = 400/n + 400

I = P/V = 100/200 = 0,5

I = ε / Rtot

0,5 = 300 / (400/n+400)

600 = 400/n + 400

200 = 400/n

n = 2 lampu

5.      Diket :

V = 125 V

I = 1A

T = 15 menit = 900s

m = 0,02 kg

c = 0,9 kal/g^oC = 0,9.4,2/1/1000 = 3780 J/kg^oC

Dit : ΔT?

Jawab :

Q = W

m.c. ΔT = 20%.V.I.t

0,02.3780. ΔT = 1/5.125.1.900

75,6 ΔT = 22500J

ΔT = 297,6^oC

6.      Diket :

Ptot = 500 watt

V₁ = 220 v

V₂ = 110 v

P₁ = 100 watt

Dit :

a.       R tiap lampu

b.      Psebenarnya

c.       n lampu max

Jawab :

a.       R = V²/P = 220²/100 = 484 Ω

b.      P₂/P₁ = (V₂/V₁)²

P₂ /100 = (110/220)²

P₂ = 100/4 = 25 watt

c.       n lampu max = Ptot/Ptiap lampu = 500/25 = 20 lampu

7.      Diket :

R = 10Ω

m = 4 liter air = 4 kg

ΔT = 100-20 = 80^oC

V = 200 v

Dit : t

Jawab :

W = Q

P.t = m.c_air. ΔT

V²/R . t = m.c_air. ΔT

200²/10.t = 4.4200.80

4000t = 1344000

t = 336 s

8.      W = V I t

     = (V²/R) t

     = (6²/8) 4

    = 18 joule

9.      Data lampu:

Daya P = 18 watt

Tegangan V = 150 voltt

Waktu t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s

a)      Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jamDari rumus energi listrik jika telah diketahui dayanya (P) dan waktu (t)

W = Pt

W = 18 watt x 432000 s = 777600 joule = 777,6 kilojoule

b)      Hambatan lampu

Dari spesifikasi pada lampu dan rumus hambatan hubungannya dengan daya listrik:

c)      Kuat arus yang mengalir pada lampu:I = V/R

I = 150/1250I

  = 0,12 ampere

10.    

a.       Diket      : I = 500 mA = 500 / 1000 = 0,5A, V = 36V, t = 3600s · 1 = 3600s

                   Ditanya        : W

                   Jawab           : W = V · I · t

                   W = 36 · 0,5 · 3600 = 64.800 J

b.      Diket      : I = 1A, R = 50Ω, t = 5 · 60 = 300s

                  Ditanya        : W

                  Jawab           : W = I² · R · t

                  W = 1² · 50 · 300 = 15.000 J