fisikastudycenter.com_ Menentukan daya radiasi, daya dan energi listrik sebuah lampu. Soal dikutib dari sipenmaru fisika tahun 1984. Jawaban A jika 1, 2, dan 3 benar, B, jika 1 dan 3 benar, C, jika 2 dan 4 benar, D, jika 4 saja yang benar, dan E, jika 1, 2, 3, dan 4 benar.

Soal
Bola lampu listrik yang dihubungkan dengan tegangan 200 volt dapat memijarkan filamen lampu yang hambatannya 400 Ω, luas permukaan 100 mm2 pada suhu 2000 K. Diketahui konstanta Stefan-Bltzman = 5,67 x 10-8 watt/(m2 K4), emisivitas = 1.

(1) Daya listrik yang timbul 100 watt
(2) Daya radiasi yang timbul 90,72 watt
(3) Kuat arus yang lewat lampu 0,5 A
(4) Energi listrik timbul selama 5 menit 30.000 J

Pembahasan
Soal di atas berkaitan dengan energi listrik dan daya radiasi dengan hubungan-hubungan sebagaimana berikut ini.

Energi dan Daya Listrik
P = VI
P = V2 / R
P = I2R
W = Pt

Dimana :
W = energi listrik (joule)
V = tegangan listrik (volt)
I = kuat arus listrik (ampere)
R = hambatan listrik (Ω)
t = waktu (sekon)
P = daya (watt)

Kalor dan Daya Radiasi
Daya radiasi = Q/t = e σ T4 A

Dimana:
e = emisivitas benda
A = luas permukaan (m2)
T = suhu mutlak (K)
σ = konstanta Stefan - Boltzmann = 5,67 x 10-8 watt/(m2 K4)

Dari soal di atas:
V = 200 volt
R = 400 Ω
A = 100 mm2 = 100 x 10-6 m2 = 10-4 m2
T = 2000 K
e = 1
σ = 5,67 x 10-8 watt/(m2 K4)

(1) Daya listrik yang timbul:
P = V2/R
= 2002/400
= 100 watt
PERNYATAAN BENAR

(2) Daya radiasi yang timbul:
Q/t = e σ T4 A
= 1(5,67 x 10-8)(2000)4-4
= 90,72 x 10-8 x 1012 x 10-4
= 90,72 watt
PERNYATAAN BENAR

(3) Kuat arus yang lewat lampu:
P = VI
I = P/V
= 100 / 200
= 0,5 A
PERNYATAAN BENAR

(4) Energi listrik timbul selama 5 menit:
W = Pt
t = 5 menit = 5 x 60 sekon
W = 100(5 x 60)
W = 30000 joule
PERNYATAAN BENAR

1, 2, 3, dan 4 benar, jawaban : E