BAB 6 ENERGI DAN DAYA LISTRIK

 MODUL IPA

PEMBELAJARAN JARAK JAUH SMP NEGERI 1 BANGSRI SEMESTER 1
PETUNJUK  BELAJAR:

Modul dalam bentuk blog ini dirancang sebagai panduan belajar dalam sistem Pembelajaran Jarak Jauh (PJJ dan Saya beri nama MODEL DABLOG. Kelebihan MODEL DABLOG ini selain memuat materi dalam bentuk teks yang ringkas, juga dibuatkan link youtube dengan konten yang telah disesuaikan dengan tujuan pembelajaran. Sehingga kalian dapat belajar secara mandiri dengan efektif. Tingkat keberhasilan dari PJJ tergantung dari kedisiplinan dan ketekunan kalian dalam belajar. 

Langkah-langkah yang harus kalian lakukan dalam PJJ dengan menggunakan MODEL DABLOG ini adalah sebagai berikut.

1. Usahakan memiliki buku siswa cetakan terbaru (dari perpustakaan sekolah) 

2. Baca dan pahamilah tujuan pembelajaran dengan baik.

3. Selesaikan Bab ini dalam 2 x pertemuan dengan rincian pertemuan pertama "Pengertian Energi dan Daya Listrik", pertemuan kedua "Menghitung Tagihan Listrik".

4. Mulailah mempelajari modul ini dengan fokus dan konsentrasi jangan lupa berdo'a, bila mengalami kesulitan diskusikan dengan temanmu atau gurumu.

5. Setelah kamu merasa memahami materi, kerjakan tugas dan latihan soal dalam buku tulismu.

6. Periksalah hasil pekerjaanmu dengan mencocokkan kunci jawaban dalam MODEL DABLOG ini.

7. Selanjutnya kerjakan tes akhir, bila kamu mendapatkan nilai sekurang-kurangnya 75 berarti kamu bisa melanjutkan ke KD berikutnya, jika belum kalian harus mengulang untuk mempelajari KD ini kembali.

A. PENDAHULUAN

Pernahkah kamu dimintai tolong oleh oran tuamu untuk memnayar tagihan listrik? Bagaimana PLN dapat mengetahui seberapa banyak tagihan yang harus dibayarkan?

Kompetensi Dasar :
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.

Materi Pertemuan 1
Tujuan Pembelajaran:
Setelah pembelajaran daring, peserta didik dapat :
1. Menjelaskan pengertian energi an daya listrik
2. Menurunkan persamaan energi listrik dan daya lsitrik
3. Menerapkan rumus energi dan daya listrik dala rangkaian sederhana
4. Menunjukkan sikap tanggung jawab, rasa ingin tahu, dan percaya diri.

Materi Pertemuan 2
Tujuan Pembelajaran:
Setelah pembelajaran daring, peserta didik dapat :
1. Menjelaskan kegunaan KWh meter.
2. Menghitung tagihan listrik berdasarkan KWh meter
3. Menunjukkan sikap tanggung jawab, rasa ingin tahu, dan percaya diri.

B. KEGIATAN BELAJAR

Kegiatan Belajar 1

1. Pengertian Energi dan Daya Listrik

Energi listrik adalah kemampuan  untuk memindahkan sejumlah muatan karena adanya beda potensial. 

W = Q.V

Alat pencatat energi listrik dalam sebuah rumah adalah KWH meter. Biaya yang dibebankan oleh pelanggan tergantung dari berapa besar penggunaan energi listrik yang digunakan.

Energi listrik dalam joule ( W ) dipengaruhi oleh tegangan dalam volt ( V ), kuat arus listrik dalam ampere ( I ) dan lama penggunaan dalam detik ( t ).

W = V.I.t         atau     W = I.R.I.t         atau         W = (V^2/R).t

Ingat Hukum Ohm!

Sedangkan daya dalam watt ( P ) listrik merupakan energi listrik setiap detiknya.

P = W/t

Contoh:

Sebuah lampu dipasang pada tegangan 10 Volt menyala dengan arus listrik 2 A. 

Maka daya lampu adalah sebagai berikut.

P = W/t = V. I t/t = V. I = 10 V x 1 A = 10 VA atau = 10 Watt.

Jika lampu menyala dalam 1 jam, maka energi yang dihabiskan dalam 1 jam tersebut adalah sebagai berikut.

W = P x t = 10 W x 1 h (jam) = 10 Wh, atau dalam satuan lain 10 W x 3600 s = 36.000 Joule.

PLN lebih meilih menggunakan satuan KWh untuk menghindari bilangan yang terlalu besar.

Seandainya lampu tersebut dipasang dengan tegangan dibawahnya, misalnya 5 Volt, Bagaimankah dengan dayanya?

Jika tegangan diturunkan maka daya lampu juga akan turun, atau lampu akan menyala lebih redup.

Tepatnya dayanya menjadi :

P' = P x (V'/V)^2 = 10 W x (5 v/10 v)^2 = 10 W x (1/2)^2 = 10 W x (/4) = 2,5 Watt.

Materi dalam bentuk Video dapat dilihat pada link berikut.

https://www.youtube.com/watch?v=ozNyV5w19tQ

TUGAS 1:

1. Apakah yang dimaksud dengan KWh meter?

2. Satu KWh setara dengan ... Joule.

3. Sebuah lampu memiliki spesifikasi 50 W/220 Volt. Jika lampu tersebut dipasang pada tegangan 220 Volt, setelah 30 menit, akan menghabiskan energi sbesar ... Joule.

4. Pemanas listrik 100 W/220 V ketika dipasang pada tegangan 110 Volt, maka dayanya mennjadi ... Watt.

Kegiatan Belajar 2

2. Menghitung Tagihan Listrik Berdasarkan KWh meter

Dalam keseharian, PLN menggunakan satuan energi dengan satuan yang lebih besar yaitu KWH singkatan dari kilo watt hour atau kilo watt jam. Dengan satuan ini PLN menghitung biaya yang harus dibayar oleh pelanggan setiap bulannya. Untuk mengetahui bagaimana perhitungannya, perhatikan contoh berikut.

Sebuah rumah tangga memiliki beberapa alat listrik dengan spesialisasi dan lama penggunaan sebagai berikut.

No.	Nama Alat	Jumlah	Daya/Tegangan	Lama penggunaan/hari
1.	Lampu	5	40 watt/220 volt	10 jam
2.	Setrika listrik	1	125 watt/220 volt	2 jam
3.	Pompa air	1	150 watt/220 volt	2 jam
4.	Kulkas	1	250 watt/220 volt	24 jam

Jika tegangan yang digunakan oleh rumah tersebut 220 volt dan tarif dasar listrik Rp.1.000,- per KWh, berapakah biaya yang harus dibayarkan setiap bulannya (30 hari)?

Pertama, kita hitung energi (KWh) dalam sehari terlebih dahulu, yaitu :
5 x 40 W x 10 h   =  2000 Wh
1 x 125 W x 2 h   =   250 Wh

1 x 150 W x 2 h   =   300 W h

1 x 250 W x 24 h =  6000 W h +

Jika di Jumlah adalah = 8550 Wh = 8,55 KWh

Sehingga Energi dalam 30 hari (1 bulan) adalah = 30 x  8,55 KWh = 256,5 KWh.

Sedangkan biayanya dalam 1 bula adalah = Rp.1.000,- /KWh, x 256,5 KWh =  Rp. 256.500, -

Materi dalam bentuk Video dapat dilihat pada link berikut.

https://www.youtube.com/watch?v=-yqX64BFmf8

TUGAS 2 :

1. Mengapa PLN memilih menggunakan satuan KWh dibandingkan dengan Joule ketika mencatat banyaknya energi listrik?

2. Sebuah rumah memasang alat-alat listrik sebagai berikut. Lampu 25 W sebanyak 2 buah menyala 10 jam setiap hari, TV 32 Inc, 100 W menyala 5 jam setiap hari dan pompa air 150 W menyala 2 jam setiap hari. a) berapakah energi yang dihabiskan selama 30 hari (dalam KWh)? b) Jika tarif dasar listrik adalah Rp. 1500,- /KWh, hitunglah banyaknya biaya dalam 30 hari?

3. Transmisi Jarak Jauh

Untuk mendistribusikan listrik hingga jarak yang sangat jauh, maka PLN menggunakan trasmisi jarak jauh. Transmisi jarak jauh ini menggunakan prinsip menggunakan tegangan ekstra tinggi dengan menekan kuat arus listrik sekecil mungkin dengan mempertahankan dayanya. 

Keuntungan transmisi jarak jauh ini antara lain : 1) meskipun menempuh jarak yang jauh, jumlah energi yang terbuang dapat ditekan; 2) dapat menggunakan kabel yang relatif kecil, karena kuat arus listrik menjadi kecil.

4. Sumber Energi Listrik Alternatif

Untuk menghemat penggunaan energi berbasis bahan bakar minyak serta untuk mengurangi dampak lingkungan yang ditimbulkan, maka para ilmuwan terus mngembangkan sumber energi listrik yang terbarukan. Hingga saat ini sumber-sumber energi listrik yang dikembangkan antara lain:

1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Prinsip kerja dari PLTA adalah dengan memanfaatkan energi potensial air terjun yang digunakan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan generator. 

Energi potensial menjadi Energi Kinetik kemudian menjadi Energi Listrik.

2. Panel Surya

Panel surya disebut juga dengan solar sel, yaitu lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor (Silikon atau Germanium) yang mampu mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Panel surya saat ini banyak digunakan sebagai sumber listrik untuk penerangan jalan yang menggunakan lampu LED. 

3. Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTMH)

Pinsip kerja dari PLTMH hampir sama dengan PLTA, hanya saja PLTMH memanfaatkan aliran air yang relatif kecil. Dengan menggunakan sistem roda, maka meskipun aliran airnya kecil mampu untuk digunakan memutar generator yang dapat menghasilkan listrik bertegangan 220 Volt.

4. Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit Listrik Tenaga Angin memanfaatkan energi kinetik angin untuk menggerakkan kincir angin yang digunakan untuk memutar generator. Prinsip kerjanya sama dengan PLTA. Hanya saja konstruksi baling-baling kipasnya berbeda.

5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yaitu pembangkit listrik yang sumber energinya berasal dari reaktor nuklir. Reaktor nuklir akan menghasilkan panas yang sangat tinggi, kemudian dimanfaatkn untuk memanaskan air untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi. Uap air tersebut kemudian digunakan untuk memutar sistem turbin yang digunakan untuk memutar generator.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah pembangkit listrik yang energi termalnya dihasilkan oleh sebuah reaktor nuklir. Di dalam reaktor nuklir ini terjadi reaksi fisi. Reaksi fisi adalah suatu reaksi pemisahan nukleus atau atom menjadi bagian yang lebih kecil atau lebih ringan yang hasil sampingnya berupa foton dan neutron bebas dalam bentuk sinar gamma yang selanjutnya disebut radiasi gamma. Reaksi ini melepaskan energi yang sangat besar berupa energi panas.

Reaksi fisi terjadi ketika inti atom uranium ditembak dengan neutron. Ketika neutron menabrak inti atom uraium maka menyebabkan ketidakstabilan sehingga memecah menjadi dua atom berbeda disertai neutron dan foton, dua atom berbeda ini dapat ditabrak lagi oleh neutron dan menghasilkan dua atom lain yang lebih ringan sehingga terjadi tumbukan berantai. Untuk mengendalikan reaksi fisi berantai ini digunakan batang kendali, sehingga energi yang dihasilkan dalam reaktor nuklir dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

C. RANGKUMAN

1. Energi listrik adalah kemampuan  untuk memindahkan sejumlah muatan karena adanya beda potensial. 

2. Daya listrik adalah kecepatan suatu alat listrik untuk mengubah energi listrik kedalam bentuk energi lain.

3. KWh meter adalah alt untuk mencatat banyaknya energi listrik yang dihabiskan oleh pengguna listrik.

4. Transmisi jarak jauh adalah pendistribusian energi listrik dari sumber energi listrik ke semua pegguna listrik ke tempat yang sangat jauh.

5. Contoh sumber energi listrik alternatif antara lain: PLTA, PLTMH, PLTS dan PLTN.

D. KUNCI JAWABAN

Tugas 1 :

1. Alat pencatat banyaknya energi listrik yang dihabiska oleh pengguna listrik dalam satuan KWh.

2. 3.600.000 Joule

3. 90.000 Joule

4. 25 Watt

Tugas 2 :

1. Karena dalam satuan KWh angkanya lebih sederhana (kecil).

2. a). 39 KWh; b) Rp. 58.500,-

E. PENILAIAN

Setelah kamu mempelajari Energi dan Daya Listrik, maka penilaian akan dilakukan sebagai berikut.
1. Penilaian kompetensi sikap : Dilakukan selama proses pembelajaran daring dibuktikan dengan daftar hadir, umpan balik berupa komentar, pertanyaan dan diskusi, dan kelengkapan tugas.

2. Penilaian kompetensi pengetahuan: Dilakukan diakhir pertemuan berupa tes tertulis secara daring melalui google form. link dan token akan dishare kemudian (tunggu saja ya!)

3. Penilaian kompetensi keterampilan: Dilakukan diakhir pertemuan berupa Ringkasan Artikel Tentang Sumber Energi Listrik Alternatif dalam bentuk mading dengan memanfaatkan dinding rumah atau kamarmu, setelah jadi selfilah dengan mading sebagai backgroundmu.