Lewati ke isi

Daya listrik

Kurikulum: KS3, GCSE, cycle 4, 1re (effet Joule), Sek I, AP2

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Menentukan daya lampu, \(P = U \cdot I\), dan membandingkan kecerahannya saat lampu dihubungkan paralel dan seri.

Rangkaian

Dua rangkaian yang diberi daya oleh sumber 6 V, dengan lampu 6 V / 3 W dan 6 V / 1 W. Pada rangkaian atas, lampu-lampu dihubungkan paralel, masing-masing dengan amperemeternya sendiri, dan voltmeter menunjukkan tegangan pada lampu. Pada rangkaian bawah, lampu-lampu dihubungkan seri, dengan amperemeter dan voltmeter pada lampu 1 W.

Langkah kerja

  1. Bandingkan kecerahan lampu pada setiap rangkaian.
  2. Di rangkaian atas, hitung daya setiap lampu: \(P = U \cdot I\), dengan \(U\) adalah pembacaan voltmeter.
  3. Di rangkaian bawah, hitung daya lampu 1 W dan perkirakan tegangan pada lampu 3 W: 6 V dikurangi pembacaan voltmeter.
Hasil yang diharapkan

Paralel: sekitar 5,6 V pada lampu — sebagian dari 6 V hilang di dalam sumber; lampu 3 W — sekitar 478 mA, 2,7 W; lampu 1 W — sekitar 160 mA, 0,9 W; keduanya sedikit di bawah daya nominalnya, dan lampu yang dayanya lebih besar menyala lebih terang. Seri: arusnya sekitar 151 mA, dan tegangan pada lampu 1 W sekitar 5,09 V (0,77 W); tegangan pada lampu 3 W diperkirakan sekitar 0,9 V (sebenarnya sekitar 0,8 V — sedikit lebih banyak yang hilang di sumber dan amperemeter), dan lampu itu hampir tidak menyala. Lampu dengan hambatan lebih besar menyala lebih terang.

Pertanyaan

  1. Mengapa lampu berdaya kecil menyala lebih terang ketika lampu-lampu dihubungkan seri?
  2. Berapa energi yang dipakai lampu 3 W dalam satu jam?
Jawaban
  1. Pada hubungan seri kedua lampu dialiri arus yang sama, sehingga menurut \(P = I^2 R\) lampu dengan hambatan lebih besar mengambil daya lebih besar. Dari nilai nominalnya, \(R = U^2 / P\) memberikan 36 Ω untuk lampu 1 W dan 12 Ω untuk lampu 3 W, sehingga lampu 1 W mengambil sebagian besar tegangan: sekitar 5,09 V dan 0,77 W, dibandingkan sekitar 0,8 V dan 0,12 W pada lampu 3 W.
  2. \(E = P \cdot t\) = 3 W × 3600 s = 10 800 J, atau 3 W·h. Pada rangkaian ini, dalam hubungan paralel, lampu mengambil sekitar 2,7 W, sehingga dalam satu jam energinya sekitar 9,7 kJ.