Konversi Energi Listrik

Salah satu hukum dasar fisika klasik menyatakan bahwa, dalam kondisi biasa, energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Energi di alam semesta ada dalam berbagai bentuk, seperti energi panas, energi cahaya, dan energi listrik. Ketika kita mengatakan kita "menggunakan" energi listrik, kita tidak berarti kita telah menghancurkan, atau kehilangan energi. Kami berarti bahwa kita telah mengubah energi listrik menjadi bentuk energi yang lebih bermanfaat. Misalnya, ketika kita mengoperasikan lampu listrik, kita mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan energi panas. Kita telah menggunakan energi listrik dalam arti bahwa energi itu tidak lagi ada sebagai energi listrik, tapi kita belum menghabiskan energi. Ini masih ada sebagai energi panas dan energi cahaya.


Studi tentang kelistrikan berkaitan dengan studi mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi listrik itu sendiri diperoleh dengan mengubah bentuk energi lainnya menjadi energi listrik. Baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik, sel surya mengubah energi cahaya ke energi listrik. Dan generator mengubah energi mekanis (rotasi) menjadi energi listrik. Kita jarang menggunakan energi secara langsung dalam bentuk energi listrik. Namun energi bentuk listrik sangat diminati karena bisa dengan mudah berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain. Energi listrik yang diproduksi di pembangkit listrik bermil-mil dari rumah Anda dapat dengan mudah ditransfer dari pabrik ke rumah Anda. Begitu energi listrik dikirim ke rumah Anda. Itu bisa disatukan ke bentuk yang lebih bermanfaat.

Kita telah mengetahui bahwa bola lampu mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan energi panas. Benda lain yang familiar yang mengubah energi adalah kompor listrik. Yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Mengubah energi listrik menjadi energi mekanis (rotasi) dengan motor listrik juga merupakan konversi umum.

Meski prosesnya sangat dalam dan rumit, penerima radio mengubah energi listrik menjadi energi suara. Sejumlah kecil energi listrik berasal dari sinyal listrik yang dikirim melalui udara. Sisa energi listrik berasal dari baterai atau stopkontak listrik. Energi suara memancar dari speaker. Dengan cara yang sama, penerima televisi mengubah energi listrik menjadi energi suara dan energi cahaya.

Efisiensi

Tidak ada proses konversi yang 100 persen efisien. Itu artinya tidak semua energi dimasukkan ke dalam perangkat atau sistem diubah menjadi bentuk energi yang kita inginkan. Ketika 1000 joule energi listrik dimasukkan ke dalam bola lampu pijar, hanya sekitar 200 joule energi cahaya yang dihasilkan. 800 joule lainnya diubah menjadi energi panas. Kita bisa mengatakan bahwa kemampuan bola lampu pijar rendah. Lampu neon lebih dari tiga kali lebih efisien dalam mengubah energi listrik menjadi energi cahaya daripada lampu pijar. Dioda pemancar cahaya (LED) bahkan lebih efisien daripada lampu neon. Mereka sekitar 10 kali lebih efisien daripada lampu pijar. Dengan meningkatnya penekanan pada pengurangan konsumsi energi, perangkat ini direkomendasikan sebagai pengganti bola lampu pijar.

Efisiensi sistem biasanya diungkapkan sebagai persentase. Ini dihitung dengan rumus

Percent Efficiency = (useful energy out / total energy in ) x 100

Dengan menyingkat persen efisiensi ke %eff. Dan menggunakan simbol W untuk energi, kita bisa menulis rumus ini sebagai

% eff. = (Wout/Win) x 100

Mari kita tentukan efisiensi dari lampu pijar yang disebutkan sebelumnya.

CONTOH 1

Berapakah efisiensi bola lampu yang menggunakan joule 10 energi listrik untuk menghasilkan 200 joule energi cahaya?

Diketahui : Energy In = 1000 joule
                  Energy Out = 200 joule
Ditanyakan : tingkat efisiensi (%eff.) ???
Rumus : % eff. = (Wout/Win)x100

Solusi : % eff. = (200 joule /1000 joule )x100

Jawaban: Efisiensi = 20 %

Perhatikan bahwa dalam rumus efisiensi, baik penyebut dan pembilang memiliki unit dasar joule. Oleh karena itu unit dasar membatalkan. Dan jawabannya adalah bilangan murni (tidak memiliki satuan). Kita bisa menulis ulang jawaban untuk membaca. "Efisiensi bola lampu adalah 20 persen" atau "Bola lampu itu 20 persen efisien."

CONTOH 2

Berapa energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan 460 joule energi cahaya dari bola lampu yang 25 persen efisien?

Diketahui :% eff. = 25 %
                 Energy Out (Wout) = 460 joule

Ditanyakan : Energy In (Win)
Rumus :% eff. = (Wout/Win)x100

Solusi: 25 % = (460 joule /Win) x 100
             Win  = (Wout/ % eff.) x 100
              Win  = (460 joule/ 25 %) x 100
                       = 18.4joules X 100
                       = 1840 joules

Jawaban: Energi di = 1840 Joule

Tidak semua perangkat listrik memiliki efisiensi yang rendah seperti lampu pijar. Motor listrik seperti yang digunakan pada mesin cuci, pengering pakaian. Dan kulkas memiliki efisiensi 50 sampai 75 persen. Ini berarti bahwa 50 sampai 75 persen energi listrik dimasukkan ke dalam Motor diubah menjadi energi mekanis (rotasi). 25 sampai 50 persen lainnya diubah menjadi energi panas.

Sejauh ini, kita telah mengilustrasikan efisiensi mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lain yang diinginkan. Tentu saja. Kita sama tertariknya dengan efisiensi mengubah bentuk energi lainnya menjadi energi listrik.

CONTOH 3

Berapakah efisiensi generator listrik yang menghasilkan 5000 joule energi listrik dari 7000 joule energi mekanik yang digunakan untuk memutar generator?

Diketahui : Energ In     = 7000 joule
                   Energi Out = 5000 joule
Ditanyakan : Persen efisiensi
Rumus :% eff. = (Wout/Win)x100
Solusi: % eff. = (Wout/Win)x100
            % Eff. = (5000 joule / 7000 joule) x 100
                Eff  = 0,714 X 100 = 71,4 %
Jawaban: Efisiensi = 71,4 persen

Terkadang kita ingin mengetahui efisiensi suatu sistem yang memiliki satu perangkat (seperti baterai) untuk mengubah beberapa bentuk energi menjadi energi listrik dan perangkat lain (seperti bola lampu) Untuk mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lainnya.

CONTOH 4

Berapakah efisiensi persen dari sistem di mana baterai mengubah 820 joule energi ical kimia untuk menyediakan 150 joule energi cahaya dari bola lampu?

Diketahui : WIn (energi kimia diubah oleh baterai) = 820 joule
                   Wom (energi cahaya dari cahaya bohlam) = 150 joule

Ditanyakan : Persen efisiensi
Rumus :% eff. = (Wout/Win)x100
Solusi  :% eff. = (150 joule / 820 joule) x 100
                  eff = 18,3 %
Jawaban: Efisiensi = 18,3 persen