Hukum Joule

Bila sebatang logam dialiri arus listrik, maka tumbukan oleh pembawa muatan dalam logam mendapat energi sehingga menjadi panas dan atom-atom akan bergerak semakin kuat. Daya hilang yang diubah menjadi getaran atom dalam logam, dengan kata lain hilang sebagai kalor. Ini dapat dipahami bahwa muatan dq yang bergerak akan mendapat tambahan energi sebesar dU = (dq) V. Karena arus dan kecepatan tetap, maka energi yang hilang persatuan waktu (daya), adalah:



Persamaan (11.8) dikenal sebagai Hukum Joule yang menyatakan daya yang hilang (daya disipasi) pada konduktor dengan hambatan R dan di aliri arus i. Sedangkan besar kalor disipasi (kalor Joule) dalam waktu dt adalah:



Kalor ini disebut kalor Joule dimana 1 kalori = 4,2 Joule.

Contoh 3: Suatu lampu pijar bertuliskan 120 V/150 W, artinya lampu tersebut menggunakan daya listrik sebesar 150 watt bila dipasang pada beda potensial 120 V. Filamen kawat tersebut dari bahan dengan resistivitas 6 x 10-5 ?-m dengan luas penampang 0,1 mm2. Hitunglah:

a. Panjang filament

b. Arus yang melalui lampu jika dipasang pada tegangan 120 V

c. Arus dan daya pada lampu jika dipasang pada tegangan 60 V

Penyelesaian:

a.

b.

c. Lampu dengan spesifikasi 120 V/ 150 W, dengan hambatan:


Arus dan daya lampu pada beda potensial 60 V adalah: