INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Dewasa ini kebutuhan manusia akan energi banyak ditopang oleh listrik. Penerangan, alat-alat rumah tangga, mesin-mesin pabrik banyak menggunakan energi listrik. Alat pembangkit energi listrik biasa disebut generator. Generator listrik didasarkan pada sifat-sifat elektromagnetik.Kita telah mempelajari tentang medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet tetap dan medan magnet yang timbul di sekitar kawat penghantar beraliran arus listrik. Di mana untuk menggambarkan kuat medan dapat digunakan garis-garis gaya magnet, daerah yang memiliki medan magnet kuat digambarkan dengan garis gaya magnet yang rapat, sedangkan daerah yang medan magnetnya lebih kecil digambarkan dengan garis gaya magnet yang kurang rapat. Dekat dengan kutub-kutub magnet, garis-garis gayanya rapat, makin jauh dari kutub magnet makin jarang. Apa yang terjadi apabila di sekitar kumparan kawat terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet (medan magnet), misalnya dengan menggerakkan magnet keluar masuk dalam kumparan atau menggerakan kumparan di sekitar magnet? Untuk memahami bagaimana sifat-sifat elektromagnetik, maka pelajari materi bab ini dengan saksama!

Silakan download materi: INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

MEDAN MAGNET

Liat gambar diatas!! kenapa yah...... Kejadian apa saja yang dapat menimbulkan gaya tarik magnet?
Semua hal di atas dapat kalian pelajari pada bab ini, oleh sebab itu setelah belajar bab ini kalian diharapkan dapat :
1. menentukan induksi magnet oleh kawat berarus,
2. menentukan gaya yang ditimbulkan oleh kawat berarus dalam medan magnet,
3. menentukan gaya yang ditimbulkan oleh muatan bergerak dalam medan magnet.

Silakan downloads:MEDAN MAGNET

GELOMBANG CAHAYA

Kalian tidak asing dengan cahaya. Cahaya merupakan gelombang transversal. Sebagai gelombang cahaya memiliki sifat-sifat yang cukup banyak. Contohnya seperti pada gambar di atas. Seorang anak bermain dan meniup air sabun. Saat gelembunggelembungnya terkena sinar matahari ternyata terjadi warna-warni. Sifat apakah yang ditunjukkan itu? Sifat apa lagi yang dimiliki cahaya?
Pertanyaan-pertanyaan di atas inilah yang dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini diharapkan kalian dapat:
1. menjelaskan dan menerapkan interferensi cahaya,
2. menjelaskan dan menerapkan difraksi cahaya,
3. menentukan gejala-gejala yang dapat menyebabkan polarisasi.

Silakan downloads materi ini: Gelombang Cahaya

GELOMBANG BUNYI

Apakah yang kalian amati saat melihat orang meniup atau bermain terompet atau seruling? Coba lihat gambar di atas. Mengapa terompet atau seruling itu ada beberapa lubangnya. Mengapa saat ditiup dilakukan penekanan berulang-ulang? Apa saja yang perlu dipelajari pada bab bunyi?
Pertanyaan-pertanyaan di atas dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu
setelah belajar bab ini kalian diharapkan dapat:
1. menjelaskan syarat-syarat terdengarnya bunyi,
2. menentukan frekuensi dari nada-nada pada dawai dan pipa organa,
3. menentukan intensitas dan taraf intensitas suatu bunyi,
4. menentukan frekuensi yang diterima pendengar karena efek Doppler,
5. menjelaskan terjadinya pelayangan.

Silakan Downloads materi ini: Gelombang Bunyi

CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG

Sebelumnya, harus kita telaah dulu "konsep dasar" dari dua besaran di dalam fisika, yaitu : "Materi" dan "Gelombang"

(1). Materi (partikel).
Adalah segala sesuatu yang memiliki ciri khas, yaitu : "massa", artinya segala sesuatu yang dikategorikan dalam materi pasti mempunyai massa.

(2). Sifat Materi.
Sifat-sifat materi, sangat banyak dan tidak mungkin diuraikan disini, tapi ada yang ingin saya tekankan yaitu : "untuk merambat atau berpindah dari satu tenpat ke tempat lain TIDAK MEMERLUKAN medium perantara"

(3). Gelombang.
Merupakan perambatan suatu getaran, jadi pada peristiwa perambatan gelombang tidak terjadi perambatan materi, karena yang merambat adalah ENERGI-nya (bukan materinya).

(4). Sifat Gelombang.
Semua jenis gelombang, baik gel. mekanik maupun gel. elektromagnetik dapat mengalami gejala : refleksi, refraksi, difraksi, interferensi dan polarisasi (khusus gel. transversal).
Ciri khas gelombang : mempunyai frekuensi, amplitudo, dan untuk merambat ke tempat lain MEMERLUKAN medium perantara.

(5). Teori Huygens.
Teori ini dapat dengan sukses menerangkan semua fenomena yang dapat terjadi pada gelombang. Kelemahan teori ini : TIDAK DAPAT MENJELASKAN bagaimana cahaya dapat merambat di ruang hampa (karena kenyataannya cahaya dapat merambat tanpa medium).
Karena itulah Huygens "menciptakan" zat eter-alam sebagai medium perambatan cahaya, walaupun pada akhirnya terbukti eter-alam itu tidak pernah ada.

(6). Teori Maxwell.
Dia berhasil membuktikan bahwa gel elektromagnetik (termasuk cahaya) merupakan gejala perambatan energi magnet dan listrik, sehingga tidak membutuhkan medium, karena perambatan elektromagnet hanya bergantung pada permeabilitas (μ) dan permitivitas (ε), sesuai dengan persamaan (∂B/∂t) + (∂E/∂x) = 0
dengan E kuat medan listrik dan B = kuat medan magnet

(7). Teori Kuantum cahaya. (Max Planck)
Ini merupakan "babak terakhir" dari perdebatan seru tentang cahaya (setidaknya menurut saya). Menurut Planck, energi cahaya itu bersifat "terkuantisasi" artinya selalu merupakan kelipatan bulat dari nilai (h.f), jadi energi cahaya dapat bernilai (h.f), (2.h.f), (3.h.f), ... dst (energi cahaya itu "diskontinu"). Untuk selanjutnya nilai (h.f) ini menyatakan energi "satu buah foton"
dimana h = konstanata Planck, dan f = frekuensi

(8). Efek Foto Listrik (Einstein) dan Efek Compton.
Kedua eksperimen ini, mempertunjukan munculnya "sifat materi" dari gelombang cahaya (interaksi antara foton dan elektron). Singkatnya adalah : cahaya yang sebenarnya "gelombang" dalam kondisi tertentu dapat bersifat sebagai "materi".
=> pd. Efek Foto Listrik : Ek = h.f - Wo
=> pd. Efek Compton : h.f = h.f' + Ek (elektron)

=> berdasarkan (8), maka dapat disimpulkan bahwa "keterkaitan" konsep cahaya sebagai gelombang dan sebagai partikel adalah "ENERGINYA", dimana energi cahaya dalam bentuk foton, dapat diserap oleh partikel lainnya.

oleh: Ven

LISTRIK STATIS

Kalian tentu tidak asing dengan petir. Kejadiannya saat mendengar waktu hujan, cukup menakutkan. Petir inilah contoh dari kejadian listrik statis. Ada muatan-muatan yang bergerak pada saat itu dan memunculkan cahaya yang disebut kilat. Apa sebenarnya muatan itu, apa yang terjadi diantara muatan? Mengapa bisa bergerak bagaimana besaran-besaran yang dimiliki.
Semua hal di atas itulah yang dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini diharapkan kalian dapat :

1. menerapkan hukum Coulomb pada permasalahan gaya dan medan listrik,
2. menentukan potensial dan energi potensial yang dimiliki suatu muatan,
3. menerapkan hukum Gauss pada bab induktor dan keping sejajar,
4. menerapkan hukum-hukum listrik statis pada kapasitor.

Silakan Downloads: LISTRIK STATIS

GELOMBANG

Jika kalian pergi ke pantai maka akan melihat ombak air laut. Ombak itu berupa puncak dan lembah dari getaran air laut yang berjalan. Kejadian itulah yang disebut gelombang. Contohnya lain dapat dilihat pada gambar di atas. Pada gambar tersebut menunjukkan gelombang tsunami yang terlihat memiliki kekuatan yang dahsyat. Apa sebenarnya gelombang itu, besaran-besaran apa yang dimiliki? Dan apakah pemanfaatannya?
Pertanyaan-pertanyaan di atas dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini diharapkan kalian dapat :
1. menjelaskan pengertian gelombang dan besaran-besaran yang dimiliki,
2. menentukan besaran-besaran pada gelombang berjalan,
3. menentukan superposisi gelombang berjalan menjadi gelombang stasioner,
4. menerapkan hukum melde pada gelombang pada dawai.

Silakan Downloads Materi ini :Gelombang

MEDAN MAGNET

Hukum Biot Savart

Sebuah kawat apabila dialiri oleh arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang garis-garis gayanya berupa lingkaran-lingkaran yang berada di sekitar kawat tersebut. Arah dari garis-garis gaya magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan (apabila kita menggenggam tangan kanan ibu jari sebagai arah arus listrik sedang keempat jari yang lain merupakan arah medan magnet)(Hk. Oersteid)

Kuat medan magnet di suatu titik di sekitar kawat berarus listrik disebut induksi magnet (B). Besar Induksi maget (B) oleh Biot dan Savart dinyatakan :

• Berbanding lurus dengan arus listrik (I)
• Berbanding lurus dengan panjang elemen kawat penghantar (ℓ)
• Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik itu ke elemen kawat penghantar
• Berbanding lurus dengan sinus sudut antara arah arus dan garis penghubung titik itu ke elemen kawat penghantar

Secara matematis untuk menentukan besarnya medan magnet disekitar kawat berarus listrik digunakan metode kalkulus. Hukum Biot Savart tentang medan magnet disekitar kawat berarus listrik adalah

Keterangan:
dB = perubahan medan magnet dalam tesla ( T )
k =uo/2pi
μo = permeabilitas ruang hampa = 4pi.10-7 Wb/Am
i = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
dl = perubahan elemen panjang dalam meter (m)
θ = Sudut antara elemen berarus dengan jarak ke titik yang ditentukan besar medan magnetiknya
r = Jarak titik P ke elemen panjang dalam meter (m)

MEDAN MAGNET DI SEKITAR PADA KAWAT LURUS

Besarnya medan Magnet disekitar kawat lurus panjang berarus listrik. Dipengaruhi oleh besarnya kuat arus listrik dan jarak titik tinjauan terhadap kawat. Semakin besar kuat arus semakin besar kuat medan magnetnya, semakin jauh jaraknya terhadap kawat semakin kecil kuat medan magnetnya.

Berdasarkan perumusan matematik oleh Biot-Savart maka besarnya kuat medan magnet disekitar kawat berarus listrik dirumuskan dengan :

B = (uo I)/(2 pi a)

untuk N jumlah lilitan maka :

B = (uo. I.N)/(2 pi a)

B = Medan magnet dalam tesla ( T )
I = Kuat arus listrik dalam ampere ( A )
a = jarak titik P dari kawat dalam meter (m)

N=jumlah lilitan
Arah medan magnet menggunakan aturan tangan kanan

Contoh Soal :

Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 5 miliampere berada diruang hampa . Tentukan besarnya induksi magnetic pada titik yang berada sejauh 10 cm disebelah kanan kawat, bila kawat vertikal ?

Jawab :

Diketahui : I = 5 miliampere = 5 . 10 – 3 Ampere; a = 10 cm = 0,1 meter

Ditanya : B = ………….?

Jawab: B = (uo I)/(2 pi a)

B= (4pi.10^-7. 5.10^-3)/(2 pi. 0,1)

B= 10^-10 T