BAHAN AJAR FISIKA DASAR UNTUK PERTANIAN

ARUS SEARAH

Oleh:

Mareli Telaumbanua

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMPUNG

2017

HUKUM OHM DAN HAMBATAN

Perhatikan Gambar 1. Pada saat saklar S terbuka ternyatapada rangkaian tidak terjadi apa-apa. Tetapi pada saat saklar S tertutup ternyata lampu dapat menyala. Nyala lampuinilah bukti bahwa pada rangkaian itu ada arus listrik.

Gambar 1. Rangkaian Listrik Sederhana

Arus listrik adalah aliran muatan-muatan listrikpada suatu rangkaian tertutup. Dari konversi yang ada arus listrik digunakan arah seperti aliran muatan positif (kebalikan aliran elektron). Dalam bahasa yang lain arus listrik dapat timbul karena ada beda potensial pada dua titik dan arahnya dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah.

Besarnya arus listrik dinamakan kuat arus listrikdan didefinisikan sebagai banyaknya muatan positif yang melalui suatu titik tiap satu satuan waktu. Dari definisi ini, kuat arus listrik dapat di rumuskan sebagai berikut.

I = Q / t

Keterangan

Q = Muatan listrik yang berpindah (coloumb)

t = waktu (detik)

I = Arus (Ampere)

Satuan kuat arus listrik adalah selang waktu ampere di singkat A, untuk mengenang jasa ilmuwan fisika bernama Andre M. Ampere (1775-1836). Dan kuat arus listrik ini dapat diukur dengan alat yang dinamakan amperemeter.

Amperemeter digunakan untuk mengukur kuat arus yang melewati sebuah resistor ternyata menunjukan nilai 1,5 A. Berapakah muatan yang mengalir melalui resistor tersebut dalam waktu 1 menit?

PenyelesaianI = 2 A, t = 1 menit = 60 sBanyaknya muatan listrik memenuhi: Q = I . t = 2 A x 60 = 120 Coloumb

George Simon Ohm (1787-1854), inilah nama lengkap ilmuwan yang pertama kali menjelaskan hubungan kuat arus dengan beda potensial ujung-ujung hambatan. Seperti penjelasan di depan, jika ada beda potensial antara dua titik dan dihubungkan melalui penghantar maka akan timbul arus listrik. Penghantar tersebut dapat diganti dengan resistor misalnya lampu. Berarti jika ujung-ujung lampu diberi beda potensial maka lampu itu dialiri arus.

Gambar 2. Pengukuran beda potensial listrik

Perhatikan Gambar 2. Dalam eksperimennya, Ohm menemukan bahwa setiap beda potensial ujung-ujung resistor R dinaikkan maka arus yang mengalir juga akan naik. Bila beda potensial diperbesar 2x ternyata kuat arusnya juga menjadi 2x semula.

Apakah hubungan yang terjadi? Dari sifatnya itu dapat ditentukan bahwa beda potensialnya sebanding dengan kuat arus yang lewat. Hubungan ini dapat dirumuskan:

V ~ I

Hubungan V dan I yang diperoleh Ohm ini sesuai dengan grafikV-I yang diperoleh dari eksperimen, polanya seperti pada Gambar 2.1 Agar kesebandingan di atas sama, Ohm menggunakan konstanta perbandingannya sebesar R ( resistivitas = hambatan ), sehingga diPeroleh persamaan sebagai berikut.

V = I . R

Gambar 2.1. Hubungan I dan V pada hukum OHM

Permasalahan 1 :

Pada ujung-ujung sebuah resistor diberi beda potensial 1,5 volt. Saat diukur kuat arusnya ternyata sebesar 0,2 A. Jika beda potensial ujung-ujung resistor diubah menjadi 4,5 volt maka berapakah kuat arus yang terukur?

PenyelesaianV1 = 1,5 voltI1 = 0,2 AV2 = 4,5 voltDari keadaan pertama dapat diperoleh nilai hambatan R2 sebesar:

V1 = I1 x R1,5 = 0,2 . RR = 7,5 ohm

Dari nilai R ini dapat ditentukan I2 = I. R4,5 = I2 x 7,5I2 = 0,6 A

Konsep KeseimbanganDari hukum Ohm juga dijelaskan bahwa pada suatu hambatan berlaku: V ~ IBerarti berlaku :

I2 = I2 = 0,6 A

HAMBATAN PENGHANTAR

Dari pendefinisian besaran R (hambatan) oleh Ohm itu dapat memotivasi para ilmuwan untuk mempelajari sifat-sifat resistif suatu bahan dan hasilnya adalah semua bahan di alam ini memiliki hambatan. Berdasarkan sifat resistivitasnya ini bahan dibagi menjadi tiga yaitu konduktor, isolator dan semikonduktor. Konduktor memiliki hambatan yang kecil sehingga daya hantar listriknya baik. Isolator memiliki hambatan cukup besar sehingga tidak dapat menghantarkan listrik. Sedangkan semikonduktor memiliki sifat diantaranya. Dari sifat-sifat yang dimiliki, kemudian konduktor banyak di gunakan sebagai penghantar. Bagaimana sifat hambatan penghantar itu? Melalui eksperimen, hambatan penghantar dipengaruhi oleh tiga besaran yaitu sebanding dengan panjangnya ℓ, berbanding terbalik dengan luas penampangnya A dan tergabung pada jenisnya ρ. Dari besaran-besaran ini dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan : R = hambatan penghantar (ohm) ℓ = panjang (m)A = luas penampang penghantar (m)ρ = hambatan jenis

Tabel 1. Hambatan jenis beberapa konduktor.

Contoh :Sebuah penghantar terbuat dari tembaga memiliki panjang 2 m dan luas penampang 1,5 mm. Hambatan penghantar itu sebesar 200 Jika ada penghantar lain yang panjangnya 6 m dan luas penampang 3 mm2 maka berapakah hambatan penghantar itu?

Penyelesaianl1 = 2 m, A1 = 1,5 . 10-6 m2, R1 = 200 ohml2 = 6 m, A2 = 3 . 10-6 m2, R1 = ? ohm

dari kawat pertama, dapat dihitung jenis penghantar sebagai berikut :

R1 = ρ * (ℓ1 / A1)200 = ρ * (2 / 1,5 . 10-6 )ρ = 1,5 . 10-8

Kawat kedua jenis dengan kawat pertama, sehingga ρ nya dalah sama. Hambatan yang diperoleh berarti :R2 = ρ * (ℓ2 / A2)R2 = 1,5 . 10-8 * (6 / 3 . 10-6)R2 = 300 ohm

Konsep kesebandingan

Penghantar sejenis berarti berlaku hubungan

R ~ ℓ / A

Sehingga diperoleh

R2/ R1 = (ℓ1/ ℓ2 ) * (A1/ A2 )

R2= (6/2) * (1,5/3) * 200

R2= 300 ohm

RANGKAIAN SERI DAN PARAREL

Hukum Ohm pada persamaan 3 dapat diterapkan pada suatu rangkaian listrik tertutup. Rangkaian listrik tertutup dikatakan sederhana jika memenuhi syaratminimal rangkaian dan memiliki sumber tegangan pada satu loop saja. Syarat minimal rangkaian tertutup adalah ada sumber tegangan, hambatan dan penghantar. Contoh seperti pada Gambar 3. Pada rangkaian listrik sederhana akan memenuhi hukum Ohm seperti persamaan berikut.

E = I . R .................................................................................................(3)

Gambar 3. Rangkaian Tertutup

Rangkaian sederhana dapat dikembangkan dengan beberapa sumber tegangan dan beberapa hambatan. Rangkaian beberapa hambatan dan sumber tegangan ini dapat dibagi beberapa jenis diantaranya seri, pararel dan campuran. Penjelasan sifat-sifat rangkaian itu dapat Dipahami seperti penjelasan berikut.

a. Rangkaian Seri

Rangkaian seri berarti sambungan antara ujung komponen satu dengan

pangkal komponen lain secara berurutan. Contoh rangkaian hambatan seri ini

dapat kalian lihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Rangkaian Seri Sederhana

Arus listrik adalah muatan listrik yang mengalir. Pada rangkaian hambatan seri, muatan-muatan itu akan mengalir melalui semua hambatannya secara bergantian. Berarti muatan yang melalui R1, R2 dan R3 akan sama dan kuat arusnya secara otomatis harus sama. Karena I sama maka sesuai hukum Ohm dapat diketahui bahwa beda potensial ujung-ujung hambatan akan sebanding dengan besarnya R.

V ~ R

Bagaimana dengan sifat beda potensial tiap-tiap hambatan? Pada tiap-tiap hambatan memiliki beda potensial V1, V2 dan V3. Karena sumbernya E maka jumlah V1 + V2 + V3 haruslah sama dengan E. Sifat inilah yang di kenal sebagai pembagi tegangan.

Dari penjelasan di atas dapat dirumuskan dua sifat rangkaian R seri sebagai berikut.

I1 = I2 = I3

E = V1 + V2 + V3

Beberapa hambatan yang diseri dapat diganti dengan satu hambatan. Besarnya hambatan itu dapatditurunkan dengan membagi persamaan beda potensial dengan kuat arus (I sama)

E = V1 + V2 + V3

E/I = V1/I1 + V2/I1 + V3/I1

Karena V = I . R maka

R = R1 + R2 + R3

Permasalahan 1.

Tiga hambatan R1 = 20 ohm, R2 = 30 ohm dan R3 = 50 ohm dirangkai seri dan dihubungkan pada beda potensial 4,5 volt seperti pada Gambar di bawah ini. Tentukan (a) hambatan pengganti dan (b) beda potensial ujungujung hambatan R2

a) Hambatan pengganti memenuhi

Rs = R1 + R2 + R3

Rs = 20 + 30 + 50

Rs = 100 Ohm

b) Beda potensial ujung hambatan R2

I2 = E/Rs

I2 = 4,5 / 100

I2 = 0,045 A

Dari nilai I2 ini, dapat dihitung beda potensial V2 sebesar

V2 = I2 . R2

V2 = 0,045 . 30

V2 = 1,35 volt

b. Rangkaian Pararel

Rangkaian paralel dapat dilihat seperti Gambar 5. Tahanan atau resistor yang dihubungkan secara paralel adalah jika semua ujung kaki depan tahanan R1, R2, dan R3 disambungkan atau disimpulkan pada satu titik dan semua ujung kaki belakangnya juga disambungkan atau disimpulkan pada satu titik.

Gambar 5. Tiga resistor terhubung secara paralel di antara titik a dan b

Arus yang masuk pada rangkaian tersebut akan terbagi di titik a, sebagian arus melalui R1 dan sebagiannya lagi melalui R2 serta sebagian lagi melalui R3. Besarnya arus yang melalui tiap tahanan akan berbeda sesuai dengan nilai tahanannya. Sedangkan beda potensialnya atau tegangan pada tiap masing-masing tahanan adalah sama dengan tegangan sumber

Jika arus yang melalui tahanan R1 dinyatakan dengan I1, R2 dinyatakan dengan I2, dan R3 dinyatakan dengan I3, maka :

Jika arus yang melalui tahanan R1 dinyatakan dengan I1, R2 dinyatakan

dengan I2, dan R3 dinyatakan dengan I3, maka:

I1 = , I2 = , I3 =

Ketiga arus tersebut berasal dari arus yang masuk pada titik a, sehingga:

I = I1 + I2 + I3

atau,

I =

=

karena,

V = V1 = V2 = V3

maka,

=

Gambar 6. Dua resistor terhubung secara paralel di antara titik a dan b

Dapat diperoleh:

=

=

=

RT =

Gambar 7. Dua resistor terhubung secara paralel di antara titik a dan b

Untuk menyelesaikan persoalan gambar di atas, dapat diuraikan melalui :

=

=

RT =

Contoh soal 1 :

Gambar 8. Contoh soal rangkaian paralel

Tentukan : a) Hambatan pengganti ( RT )

b) Kuat arus pada rangkaian ( IT )

c) Kuat arus pada R1 dan R2 ( I1 dan I2 )

Penyelesaian :

a) RT =

RT =

RT = = 2,4 Ω

b) IT =

IT =

IT =

IT =

IT = = 10 A

c) I1 = I2 =

tegangan di setiap tahanan sama dengan tegangan sumber, V = V1 = V2

I1 = = 6 A I2 = = 4 A

Apabila yang diketahui adalah IT, maka penyelesaian dapat diselesaikan

dengan cara sebagai berikut:

I1 =

Karena: V = IT . RT , maka:

I1 =

I1 =

I1 =

I1 =

I1 =

I1 = = 6 A

I2 =

I2 =

I2 =

I2 =

I2 =

I2 = = 4 A

c. Rangkaian Gabungan

Rangkaian gabungan adalah kombinasi dari rangkaian seri dan parallel.

Perhatikan Gambar 9:

Gambar 9. Tiga buah resistor yang dihubungkan secara paralel dan seri

Pada rangkaian tersebut terlihat bahwa tahanan R2 dan R3 disambung secara

paralel di antara titik b dan di titik c. Hambatan pengganti dari tahanan R2 dan R3 dapat

diumpamakan sebagai tahanan RP (Rangkaian paralel), kemudian RP ini dihubungkan

secara seri dengan tahanan R1.

Gambar 10. Tahanan yang dihubungkan secara paralel diubah menjadi RP

Arus yang masuk pada rangkaian pada Gambar 10 akan melalui tahanan R1 dan

RP, seperti halnya arus yang memasuki pada tahanan seri nilainya sama besar. Jika kita

lihat rangkaian pada Gambar 9, arus yang masuk akan melewati tahanan R1 kemudian

akan terbagi di titik b, sebagian arus mengalir melewati R2 dan sebagiannya lagi melewati

tahanan R3. Sedangkan arus pada titik c akan sama besar dengan arus yang masuk pada

rangkaian. Sesuai dengan Hukum pertama Kirchoff yaitu “Jumlah arus yang masuk

pada suatu titik cabang harus sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya”. Untuk

tegangannya dapat dianalisis sesuai dengan cara sambungannya. Sambungan secara seri

memiliki jumlah seluruh tegangan tiap tahanannya sama dengan tegangan sumber,

sedangkan sambungan paralel tegangan setiap tahanannya sama besar. Maka persamaan

arusnya:

I = I1 = IP

I = I1 = I2 + I3

Tegangannya,

V = Vab + Vbc

Vbc = V2 = V3

Contoh soal rangkaian gabungan:

Gambar 11. Contoh soal rangkaian gabungan

Tentukanlah: a) Hambatan pengganti ( RT )

b) Kuat arus pada rangkaian ( IT)

c) Kuat arus pada R1, R2, dan R3 ( I1, I2, dan I3 )

d) Tegangan pada R1, R2, dan R3 ( V1, V2, dan V3 )

Penyelesaian :

a) Untuk menyelesaikan rangkaian gabungan, terlebih dahulu kita analisa rangkaiannya.

Kemudian menggantikan tahanan yang tersambung paralel menjadi RP.

Gambar 12. Sambungan paralel diganti dengan RP

RP =

RP =

RP = = 2 Ω

R1 dan RP terhubung secara seri, maka:

RT = R1 + RP

RT = 4 Ω + 2 Ω

RT = 6 Ω

b) IT =

IT = = 2 A

c) Rangkaian seri, maka:

IT = I1 = IP = 2 A

Rangkaian paralel, maka:

IP = I2 + I3

I2 =

I2 =

I2 =

I2 = 1,33 A

I3 =

I3 =

I3 =

I3 = 0,67 A

Rangkaian seri, maka:

V = V1 + VP

V1 =

V1 =

V1 =

V1 = 8 volt

VP =

VP =

VP =

VP = 4 volt

Rangkaian paralel, maka:

VP = V2 = V3 = 4 volt

Sambungan seri – paralel atau rangkaian gabungan dibutuhkan jika tegangan dan

kuatnya aliran listrik yang dibutuhkan lebih besar daripada yang telah tersedia.

HUKUM KIRCHHOFF

Hukum Kirchhoff merupakan salah satu hukum dalam ilmu Elektronika yang berfungsi untuk menganalisis arus dan tegangan dalam rangkaian. Hukum Kirchoff pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli fisika Jerman yang bernama Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) pada tahun 1845. Hukum Kirchhoff terdiri dari 2 bagian yaitu Hukum Kirchhoff 1 dan Hukum Kirchhoft 2.

Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering disebut juga dengan Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).

Bunyi Hukum Kirchhoff 1 adalah sebagai berikut :

“Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”

Untuk lebih jelas mengenai Bunyi Hukum Kicrhhoff 1, silahkan lihat rumus dan rangkaian sederhana dibawah ini :

Gambar 1. Rangkaian arah arus listrik

Berdasarkan Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa :

I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6

Contoh Soal Hukum Kirchhoff 1

Dari rangkaian diatas, diketahui bahwa

I1 = 5AI2 = 6AI3 = 2A

Berapakah I4 (arus yang mengalir pada AB) ?

Dari gambar rangkaian yang diberikan diatas, belum diketahui apakah arus I4 adalah arus masuk atau keluar. Oleh karena itu, kita perlu membuat asumsi awal, misalnya kita mengasumsikan arus pada I4 adalah arus keluar.

Jadi arus yang masuk adalah :

I2 + I3 = 1 + 2 = 3A

Arus yang keluar adalah :

I1 + I4 = 5 + I4

3 = 5 + I4

I4 = 3 – 5

I4 = -2

Karena nilai yang didapatkan adalah nilai negatif, ini berbeda dengan asumsi kita sebelumnya, berarti arus I4 yang sebenarnya adalah arus masuk.

Bunyi hukum Kirchhoff 2 adalah:

“Pada setiap rangkaian tertutup, jumlah beda potensialnya harus sama dengan nol”

Rumus hukum Kirchhoff 2 dapat dinyatakan sebagai berikut:

Contoh soal Hukum kirchhoff II

Tentukan loop 1 dan loop 2. Loop 1 dan Loop 2 ditentukan berdasarkan perputaran arus yang melalui kutub positif.

Selesaikan Loop 1

...................................... (1)

Selesaikan Loop 2

.......................................... (2)

Yang ditanya adalah di , maka subtitusikan :

-

................................................ (3)

Sehingga persamaan 3 dan 2 di selesaikan (eliminasi agar i3 hilang)

x 4

x 5

________________ -

________________ -

/

(tanda negatif, menunjukkan arah arus berlawanan)

Subtitusikan nilai ke dalam persamaan, sehingga diperoleh :

- 4 ) / 50

Beberapa pola perhitungan menjawab 0,286 A

Sedangkan tegangan yang melalui R3

V3 = I3 .R3

V3 = 0,16 A . 40 ohm

V3 = 6,4 Volt

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, anda dapat mengoreksi contoh soal di atas,

kemudian mencoba untuk penyelesaian persoalan lain.

KONSUMSI ENERGI LISTRIK PADA PERANGKAT ELEKTRONIK

Pemahaman tentang penggunaan baterai dan durasi penggunaan diperlukan dalam

kehidupan sehari-hari. Berdasarkan survei yang telah dilakukan oleh penulis, sebagai besar

pengguna alat elektronik yang menggunakan baterai, belum memahami tentang kemampuan

penyimpanan dan durasi penggunaan perangkat elektronik berdasarkan jumlah energi yang

tersimpan di baterainya. Untuk itu, pada pembahaan kali ini, penulis akan menjabarkan

tentang turunan rumus yang sederhana tentang konsumsi energi listrik yang tersimpan dalam

perangkat elektronik. Tuhannya adalah agar pengguna elektronik yang menggunakan baterai

dalam hal ini ditujukan untuk mahasiswa Pertanian universitas lampung yang mengikuti mata

kuliah fisika dasar.

Rumus yang sering kita jumpai dalam menghitung tegangan listrik dikenal dengan nama

hukum ohm.

V = I.R

Keterangan

V = Tegangan (volt)

I = Arus (Ampere)

R = Hambatan (Ohm)

Rumus utama yang sering dipelajari di sekolah adalah

Rumus besarnya muatan listrik :

Q = I . t

Keterangan

Q = Muatan listrik yang berpindah (coloumb)

t = waktu (detik)

I = Arus (Ampere)

Rumus energi dalam bentuk sederhana ditulis dalam

W = Q . V

Keterangan

W = Energi Listrik yang dikonsumsi (joule)

V = Tegangan / beda potensial (volt)

Q = Muatan listrik yang berpindah (coloumb)

Jika kita memadukan rumus energi sederhana ke dalam rumus besarnya muatan listrik, maka

diperoleh :

W = Q . V

Q = I . t

W = V. I. t

Keterangan

W = Energi Listrik yang dikonsumsi (joule)

V = Tegangan / beda potensial (volt)

I = Arus (Ampere)

t = waktu (second)

W = V. I. t adalah rumus baru, hasil penggabungan antara rumus energi dan besarnya

muatan listrik. Rumus ini sering dijumpai ketika kita belajar fisika dasar.

Energi listrik yang dilepaskan ( W ) ditujukan untuk konsumsi listrik yang digunakan oleh

benda/objek/hambatan yang memerlukan listrik. Dalam hal ini, dapat kita beri contoh lampu,

LCD, speaker pada handphone, LCD, kipas pendingin pada laptop dan lain sebagainya.

Seluruh komponen yang membutuhkan dan mengkonsumsi energi listrik disebut

objek/hambatan. Jumlah konsumsi energi dinyatakan dalam joule. Joule memiliki konversi ke

kalori. Untuk mempermudah penyelesaian soal, konversi terlebih dahulu ke dalam joule.

1 kalori = 0,24 joule

1 joule = 4,16 kalori

1 kalori = 1000 Kkalori

Rumus Ohm

V = I . R

Jika kita melakukan subtitusi rumus hukum ohm ke dalam rumus energi listrik maka :

W = V. I. t

W = I . R . I . t

W = I² . R . t

Keterangan :

W = Energi Listrik yang dikonsumsi (joule)

t = waktu (detik)

I = Arus (Ampere)

R = Hambatan (Ohm)

Daya listrik disebukan sebagai besarnya usaha yang dilakukan oleh sumber tegangan dalam

satu detik (kita simbolkan P dalam satuan watt). Jika dalam t detik, sumber tegangan telah

melakukan usaha sebesar W maka daya alat tersebut adalah :

P =

Keterangan :

P = Daya Listrik (joule / second) joule / second = watt

W = Energi Listrik yang dikonsumsi (joule)

t = waktu (detik)

mengacu satuan pada rumus daya listrik

P =

watt = =

sehingga 1 watt = 1 joule/second.

Untuk mempermudah penyelesaian perhitungan di kehidupan sehari-hari, kita dapat

mensubtitusikan rumus energi

W = V. I. t

Kedalam rumus daya listrik

P =

Maka :

P =

P = V . I

Keterangan

P = daya listrik (watt) mengacu pada kebutuhan objek yang dinyalakan

V = Tegangan / beda potensial (volt)

I = Arus (Ampere)

Konsep ini sederhana, tetapi banyak mahasiswa yang melupakannya.

Sebagaian besar objek yang membutuhkan listrik, membutuhkan daya 1,3 kali lebih

besar pada saat pertama menghidupkannya. Untuk itu, jika daya listrik di rumah anda adalah

900 watt, saat ini menurut perhitungan anda, perangkat elektronik di rumah seperti kulkas,

setrika, lampu telah menghabiskan daya sebesar 550 watt. Anda hanya memiliki 300 watt

tersisa dari 900 watt yang dialirkan ke rumah anda. Saat ini, anda ingin menghidupkan

perangkat elektronika seperti pengering rambut sebesar 300 watt. Jika anda menghidupkan

pengering rambut, kemungkinan besar, sekring atau MCB (miniatur circuit breaker) akan

memutus supply energi listrik dari sumbernya. Padahal, menurut perhitungan anda, 550 watt

+ 300 watt = 850 watt, masih lebih kecil dari 900 watt batas atas energi yang disalurkan oleh

PLN. Hal ini terjadi karena, saat pertama kali objek atau perangkat listrik diaktifkan,

perangkat tersebut membutuhkan energi 1,3 lebih besar selama beberapa milidetik. Sehingga,

jika dihitung, energi yang mengalir untuk mengakomodasi keseluruhan perangkat elektronik

yang ada di rumah adalah sebesar 1,3 x 300 watt = 390 watt. Jika diakumulasikan diperoleh

550 watt + 390 watt = 940 watt. Ukuran 940 watt tentu melebihi kapasitas dari MCB di

instalasi listrik di rumah. Cara agar listrik tidak terputus akibat MCB tidak terhubung adalah

dengan cara mengurangi salah satu perangkat listrik yang lebih dari 40 watt.

Contoh permasalahan 1 :

Jika di rumah anda, terdapat televisi membutuhkan tegangan 220 V, dengan daya listrik 0,5

A, maka penjelasannya adalah, televisi anda membutuhkan daya sebesar

P = V . I

P = 220 Volt . 0,5 Ampere

P = 110 watt atau 110 joule / second

Contoh Permasalahan 2 :

Jika listrik rumah anda sebesar 900 watt, dengan tegangan yang diberikan oleh PLN sebesar

220 Volt, maka berapakah arus yang mengalir di rumah anda ?

Tinggal membalikkan rumus P = V . I

I =

I =

I = 4,09 A

Jika anda familiar dengan satuan watt, dan sedang melihat petunjuk di bargainser atau sering

disebut meteran listrik, arus listrik maksimal yang disalurkan ke rumah tersebut adalah 2,04

ampere maka anda dapat memahaminya dengan mengubahnya melalui rumus yang telah

dijelaskan sebelumnya.

.

Contoh permasalahan 3 :

Sebuah aki mobil dengan kapasitas 40 ampere hours (40 AH) atau 40000 mili ampere hour,

menyalurikan tegangan 12 volt. Hitunglah berapa daya yang mampu diberikan kepada sebuah

perangkat listrik DC dalam 1 jam.

P = V . I

P = 12 volt x 40 Ampere hour

P = 480 watt hour

Maka dari hasil perhitungan, baterai (aki) akan habis selama satu jam, jika digunakan

perangkat listrik sebesar 88 watt. Cara membuktikannya adalah dengan merumuskan terlebih

dahulu pengertian lama waktu energi yang habis terkonsumsi oleh perangkat adalah bahwa

perbandingan antara ketersediaan dengan kebutuhan. Jika dirumuskan

Durasi (hour) = =

Durasi (hour) =

Durasi (hour) = 1 hour

Permasalahan ke 4 :

Jika anda menyalakan lampu emergency, dengan besaran daya yang dibutuhkan 20 watt dan

membutuhkan tegangan 12 volt. Saat ini, Anda memiliki baterai aki sepeda motor 10 Ampere

hour (10 Ah) dengan tegangan 12 volt. Berapa lamakah aki mampu mengaktifkan lampu

emergency di rumah anda ?

P = V . I

P = 12 volt x 10 Ampere hour

P = 120 watt hour

Kemudian gunakan rumus lainya :

Durasi (hour) =

Durasi (hour) =

Durasi (hour) = 6 hour

Sehingga, diperoleh durasi baterai untuk menyalakan lampu 20 watt adalah 6 jam.

Permasalahan ke 5 :

Ampere hour ditujukan untuk sebuah objek penyedia arus listrik. Dalam hal ini ampere hour

selalu mengacu pada kemampuan baterai dalam menyimpan arus listrik. Sedangkan watt

hour ditujukan untuk sebuah objek pengkonsumsi arus listrik atau dalam kata lain, perangkat

elektronik yang membutuhkan energi untuk aktif. Contohnya adalah lampu, dinamo mobil,

seluruh perangkat HP dan laptop tanpa baterai dan sebagainya.

Bagaimana anda dapat membuktikan bahwa ampere hour adalah objek penyedia arus,

sedangkan watt hour adalah perangkat pengkonsumsi energi ? Pada umumnya, hal ini dapat

dibuktikan dengan mengamati nilai kapasitas kemampuan yang ada pada baterai tertulis AH

atau mAH (ampere hour) yang artinya arus listrik tersedia dikali jam. Sedangkan watt hour,

dapat mengacu pada rumus energi listrik.

W = V. I. t

Keterangan

W = Energi Listrik yang dikonsumsi (joule)

V = Tegangan / beda potensial (volt)

I = Arus (Ampere)

t = waktu (second)

P =

Keterangan :

P = Daya Listrik (joule / second) joule / second = watt

W = Energi Listrik yang dikonsumsi (joule)

t = waktu (detik)

Jika disubtitusikan persamaan W ke dalam P maka,

P =

P = V . I

Keterangan

P = daya listrik (watt) joule /second

V = Tegangan / beda potensial (volt)

I = Arus (Ampere)

1 watt = 1 joule / second yang diartikan sebagai konsumsi energi listrik oleh perangkat

elektronik sebesar 1 watt sama dengan 1 joule per detik. Jika dikonversi kedalam kalori,

maka 4,16 kalori per detik yang dibutuhkan perangkat elektronik untuk aktif. Jadi, jika anda

menemukan pertanyaan tentang perbedaan ampere hour dengan watt hour di tempat anda

bekerja dimasa yang akan datang, anda sebagai mahasiswa yang pernah belajar arus searah

harus mampu menjawab permasalahan ini.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2006. Panduan Fisika SMA. Direktorat Pendidikan Dasar dan Menengah. Jakarta

Anonim. 2016. Hukum Kirchhoff 1 dan 2. http://teknikelektronika.com/pengertian-bunyi-hukum-kirchhoff-1-2/ diakses 25 agustus 2017

Grob, Bernard. 1984. Basic Electronics. New York: Mc Graw Hill.

Guntoro, Nanang A. 2013. Fisika Terapan. Bandung: PT Remaja Rosdakarya.

Hardy, Syam. 1994. Dasar-Dasar Teknik Listrik Aliran. Jakarta: PT Rineka Cipta.