Perbedaan potensial dan daya
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| potential difference/pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | beda potensial |
| volt/vəʊlt/ | volt |
| electromotive force/ɪˌlektrəʊˈməʊtɪv fɔːs/ | gaya gerak listrik |
| electrical power/ɪˈlektrɪkl ˈpaʊə/ | daya listrik |
| Ohm's law/əʊmz lɔː/ | Hukum Ohm |
Apa arti sebenarnya "tegangan"
- Sumber 240 V berbahaya; sel 1.5 V tidak berbahaya.
- Perbedaannya adalah energi yang dibawa oleh setiap coulomb muatan.
- Energi per muatan itulah perbedaan potensial.
Perbedaan potensial
- p.d. adalah energi yang ditransfer per satuan muatan: $V = \dfrac{W}{Q}$.
- Satuan: volt, $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$.
- Definisi ujian membutuhkan kedua bagian: "energi yang ditransfer dari listrik ke bentuk lain per satuan muatan yang melewati komponen".
Perbedaan potensial adalah energi yang ditransfer per satuan:
$V = \dfrac{W}{Q}$ — energi per satuan muatan, dalam joule per coulomb (volt).
Satu volt sama dengan satu joule per ____.
$1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$ — satu joule energi dipindahkan per coulomb muatan.
Ggl vs p.d.
- G.g.l. (gaya gerak listrik) = energi yang diberikan sumber ke setiap coulomb (dari kimia atau bentuk lain ke listrik).
- p.d. = energi yang diberikan coulomb ke komponen (dari listrik ke bentuk lain). Satuan sama, peran berlawanan.
Tegangan adalah energi per muatan. Sumber 240 V memberikan setiap coulomb 160 kali lebih banyak energi daripada sel 1.5 V — itulah sebabnya sumber tersebut berbahaya.
Baik g.g.b. maupun perbedaan potensial diukur dalam volt.
Ya — keduanya adalah energi per satuan muatan (J/C). Perbedaannya adalah apakah energi diberikan kepada, atau diambil dari, muatan tersebut.
Contoh terpecahkan: muatan, energi, daya
Baterai mendorong $0.50\ \text{A}$ melalui lampu selama $4.0$ menit. Beda potensial di ujung-ujung lampu adalah $6.0\ \text{V}$.
- Muatan: $Q = It = 0.50 \times 240 = 120\ \text{C}$ (menit → detik).
- Energi yang ditransfer ke dalam lampu: $W = VQ = 6.0 \times 120 = 720\ \text{J}$.
- Daya: $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{720}{240} = 3.0\ \text{W}$ — sama dengan $VI = 6.0 \times 0.50$.
- Pengecekan: setiap coulomb menyediakan $6\ \text{J}$, dan $120$ coulomb melewati, sehingga $720\ \text{J}$; kedua cara menghitung daya harus sesuai.
Bed potensial $9.0\ \text{V}$ menggerakkan $40\ \text{C}$ muatan melalui sebuah resistor. Berapa banyak energi yang ditransfer di dalam resistor, dalam J?
$W = VQ = 9.0 \times 40 = 360\ \text{J}$ — sembilan joule untuk setiap coulomb.
Daya listrik
- Menggabungkan $V = \dfrac{W}{Q}$ dan $I = \dfrac{Q}{t}$ menghasilkan $P = VI$.
- Energi yang ditransfer dalam waktu tertentu adalah $E = Pt$.
Daya listrik
P = VI
Pada tegangan tetap, daya berbanding lurus dengan arus yang dialirkannya.
Sebuah perangkat beroperasi pada $12\ \text{V}$ dan menarik $2.0\ \text{A}$. Berapakah dayanya?
$P = VI = 12 \times 2.0 = 24\ \text{W}$.
Tiga bentuk daya
- Dengan hukum Ohm ($V = IR$): $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$.
- Pilihlah bentuk yang menggunakan besaran yang sudah Anda ketahui.
Bentuk daya listrik mana yang hanya menggunakan tegangan dan hambatan?
$P = \dfrac{V^{2}}{R}$ hanya membutuhkan $V$ dan $R$ — berguna ketika Anda tidak mengetahui arusnya.
Lampu $100\ \text{W}$ menyala selama $60\ \text{s}$. Berapa banyak energi yang dipindahkan?
$E = Pt = 100 \times 60 = 6000\ \text{J}$.
Contoh terpecahkan: bentuk mana yang digunakan
Sebuah pemanas $12\ \text{V}$ menarik arus $5.0\ \text{A}$. Temukan daya dan resistansinya, daya jika dijalankan dari sumber $6.0\ \text{V}$ alih-alih sumber asli, serta energi yang ditransfernya dalam $10$ menit pada daya penuh.
- Daya: $P = VI = 12 \times 5.0 = 60\ \text{W}$.
- Resistansi: $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{5.0} = 2.4\ \Omega$.
- Pada $6.0\ \text{V}$: dengan $R$ tetap, maka $P = \dfrac{V^{2}}{R} = \dfrac{6.0^{2}}{2.4} = 15\ \text{W}$ — pengurangan tegangan menjadi setengah akan mengurangi daya menjadi seperempat.
- Energi: $E = Pt = 60 \times 600 = 3.6 \times 10^{4}\ \text{J} = 36\ \text{kJ}$.
- Pengecekan: $I^{2}R$ menghasilkan $60\ \text{W}$ yang sama: $5.0^{2} \times 2.4 = 60$. Ketiga bentuk ini saling setuju karena $R$ bersifat tetap.
Resistor tetap dipindahkan dari catu daya $12\ \text{V}$ ke catu daya $6.0\ \text{V}$. Pernyataan mana yang benar? Pilih semua yang berlaku.
Dengan $R$ tetap, $I = \dfrac{V}{R}$ setengah dan $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ turun menjadi seperempat. Hambatan itu sendiri tidak berubah.
$I^{2}R$ dan $\dfrac{V^{2}}{R}$ hanya setuju ketika $R$ konstan. Untuk lampu filamen, $R$ meningkat saat memanas, sehingga menggandakan tegangan menghasilkan daya kurang dari empat kali lipat. Konversikan menit ke detik sebelum $E = Pt$. Dan satu volt adalah satu joule per coulomb — bukan satu joule per detik, yang merupakan definisi watt.
Satu volt adalah satu joule per detik.
Satu volt adalah satu joule per coulomb — energi per muatan. Satu joule per detik adalah satu watt, yaitu daya.
Anda telah memahaminya
- p.d. adalah energi yang ditransfer per satuan muatan: $V = \dfrac{W}{Q}$ (volt = joule per coulomb)
- g.g.b. adalah energi yang diberikan kepada muatan oleh sumber; p.d. adalah energi yang dilepaskan oleh muatan
- daya $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$ (dua terakhir memerlukan $R$ konstan); energi $E = Pt$