Bank Soal Fisika SMA Bentuk, Kekekalan, dan Jenis Energi

Diketahui:

Ketinggian $h$ = 10 m

Debit air $Q$ = 2.000 m³/s

Tegangan listrik $V$ = 75 kV

Efisiensi PLTA $\eta$ = 75% = 0,75

Percepatan gravitasi $g$ = 10 m/s²

Massa jenis air $\rho$ = 1.000 kg/m³

Ditanya:

Arus listrik yang mengalir $I$ = ?

Jawab:

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan energi kinetik dari fluida yang mengalir. Fluida yang mengalir dari ketinggian tertentu menyimpan energi potensial yang nantinya dapat diubah menjadi energi kinetik menggunakan peralatan tertentu seperti turbin air. Besarnya daya yang disimpan oleh fluida dapat dituliskan dengan persamaan berikut.

$P=\rho gQh$

$\rho$ merupakan massa jenis fluida, $g$ merupakan percepatan gravitasi, $Q$ merupakan debit fluida, dan $h$ merupakan ketinggian fluida.

Cari daya maksimum yang mungkin dihasilkan oleh air terlebih dahulu.

$P=\rho gQh$

$P=\left(1.000\right)\left(10\right)\left(2.000\right)\left(10\right)$

$P=200.000.000$ W

$P=200$ MW

Kemudian, cari besarnya daya yang dikonversi menjadi daya listrik.

$P_{\text{L}}=\eta P$

$P_{\text{L}}=\left(0,75\right)\left(200\right)$

$P_{\text{L}}=150$ MW

Besarnya daya listrik adalah $P_{\text{L}}=VI$ di mana $V$ adalah tegangan listrik dan $I$ adalah arus listrik. Maka, cari besarnya arus listrik.

$P_{\text{L}}=VI$

$I=\frac{P_{\text{L}}}{V}$

$I=\frac{150}{75}$

$I=2$ kA

Jadi, arus listrik yang mengalir adalah 2 kA.