Medan Magnetik

Dalam fisika, Magnetisme adalah salah satu fenomena yang terjadi pada materi/benda yang dapat memberikan gaya menarik atau menolak terhadap benda lainnya. Beberapa benda yang memiliki sifat magnet adalah besi, dan beberapa baja, serta mineral Iodeston; namun, seluruh benda pasti terpengaruh oleh adanya gaya magnet ini walaupun kecil.
Suatu magnet adalah materi yang mempunyai medan magnet. Materi tersebut bisa dalam wujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sering kita dapati sekarang ini kebanyakan adalah magnet buatan.
Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub Utara (North/ N) dan kutub Selatan (South/ S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.
Medan magnetik didefinisikan sebagai daerah atau ruang di sekitar magnet yang masih dipengaruhi gaya magnetik. Kuat dan arah medan magnetik dapat juga dinyatakan oleh garis gaya magnetik. Jumlah garis gaya per satuan penampang melintang adalah ukuran “kuat medan magnetik”, dilambangkan dengan huruf “B” dan satuannya “Wb/m2 ” atau “Tesla”. Dan Bumi adalah medan magnet alam.

Medan Magnetik Bumi
Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :

1. Garis-garis medan magnet tidak pernah memotong satu sama lain
2. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan memasuki kutub selatan dan membentuk kurva tertutup.
3. Jika garis-garis medan magnet di daerah tertentu rapat, maka medan magnetis pada daerah itu kuat, demikian sebaliknya jika garis-garis medan magnet renggang, maka medan magnetis di daerah itu lemah.

Garis Gaya Magnetik
Di bawah ini adalah gambar dari bagian video-animasi tentang garis-garis medan. Hasilnya sangat realistis, yang menggambarkan kehidupan rahasia dari medan magnet yang tak terlihat. Semua kejadian berlangsung di sekitar NASA’s Space Sciences Laboratories, UC Berkeley, yang menggambarkan penemuan para ilmuan.
Garis Gaya _ Medan Magnetik

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - Medan Magnetik

Listrik Statis

FENOMENA LISTRIK STATIS
Lompatan Muatan Listrik
Apakah kamu pernah iseng menggosokkan penggaris plastik pada tangan kemudian mendekatkannya ke rambut?… kalau memang pernah… tapi boleh juga sih dicoba… selanjutnya jika diamati… beberapa helai rambut berdiri karenanya. Cara lain, dengan menggunakan balon, gosokkan balon ke rambut kita kemudian tempelkanlah pada dinding…. balon akan menempel pada dinding. Beberapa contoh tersebut adalah salah satu dari sekian banyak fenomena listrik statis (elektrostatik) yang telah menjadi perhatian manusia sejak ribuan tahun lalu. Atau… dalam skala yang lebih besar fenomena elektrostatik sering kita lihat pada peristiwa timbulnya petir atau halilintar, hal ini diakibatkan adanya loncatan muatan listrik statis di ionosfir.
Tahun 1700-an, seorang Ilmuan bernama Du Fay menunjukkan bahwa ada dua jenis gejala kelistrikan statik. Pertama bahwa gejala listrik ini dapat menimbulkan efek tarik-menarik pada benda tertentu dan yang kedua dapat menyebabkan tolak-menolak. Dari dua gejala ini disimpulkan terdapat dua jenis sumber listrik (yang kemudian disebut muatan listrik). Du Fay menamakan gejala ini dengan istilah resinous (-) dan vitreous (+).
Seorang ilmuan, sastrawan, politisi dan terutama salah seorang penggagas deklarasi kemerdekaan Amerika, Benjamin Franklin pada tahun 1752 kemudian menyatakan bahwa kedua jenis listrik (muatan listrik) ini sebagai positif (+) dan negatif (-). Penamaan ini dipakai hingga saat ini dan amat membantu dalam menjelaskan gaya elektrostatik.
Robert A. Millikan (1869-1953) kemudian melakukan eksperimen yang bertujuan mencari harga muatan yang paling kecil yang bisa didapatkan. Percobaan Millikan dikenal sebagai percobaan tetes-minyak (oil-drop). Percobaan ini dilakukan dengan meneteskan minyak dengan tetesan kecil melalui dua pelat logam dengan beda potensial yang dapat diatur. Medan listrik yang dihasilkan dari kedua pelat akan menarik muatan listrik dari tetesan minyak tadi pada pelat bagian atas, dan jika beda tegangan diatur agar cukup bisa mengimbangi gaya gravitasi pada tetes minyak, maka partikel-partikel minyak yang mengandung muatan tadi akan melayang karena keseimbangan gaya ini. Pada keadaan ini gaya gravitasi (yang dapat kita hitung) sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat diketahui besarnya. Melalui banyak percobaan dengan tetes minyak yang beragam massanya, maka Millikan mengamati bahwa hasil dari muatan listrik yang diperoleh selalu kelipatan dari 1,602 x 10-19 C. Hasil percobaan tetes minyaknya didapatkan harga muatan terkecil sebesar 1,6 x 10-19. Harga muatan ini dimiliki oleh partikel terkecil elektron, sehingga bilangan tersebut disebut e (muatan elektron). e = 1,602 x10-19 C. Artinya benda apapun yang bermuatan listrik, muatannya adalah kelipatan bilangan bulat dari harga e (1e, 2e, 3e, dst). Atas percobaan ini Millikan menerima hadiah Nobel bidang Fisika.

HUKUM COULOMB
Pada tahun 1768, melalui sebuah percobaan, Coulomb mendapatkan bahwa muatan-muatan sejenis akan menimbulkan efek tarik-menarik (atraktif) dan benda yang berlainan jenis akan saling menolak (repulsif). Gaya tarik/tolak ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda/muatan dan sebanding dengan besarnya muatan benda tersebut.
KAPASITOR
Kapasitor Elektrik
Kapasitor Elektrik
Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu. Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik.
Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika, plastik cairan dan lain sebagainya.
Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:

1. mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan
2. menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
3. memilih panjang gelombang pada radio penerima
4. sebagai filter dalam catu daya (power supply)

Bentuk Kapasitor

Kapasitor Kertas
Kapasitor Kertas

Kapasior Variabel
Kapasior Variabel
kapasitor variabel (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)
kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 F)
(source: jowo.jw.lt/pustaka/buku/Iptek/Listrik Statis_txt. dan e-dukasi.net)
Rangkaian dasar kapasitor
Seri

Rangkaian Seri Kapasitor
Rangkaian Seri Kapasitor

Paralel
Rangkaian Paralel Kapasitor
Rangkaian Paralel Kapasitor

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - Listrik Statis

Gelombang Cahaya

Pembiasan Pada Prisma
Pembiasan Pada Prisma
Saat cuaca cerah, pada siang hari kita bisa melihat matahari dan malamnya bisa melihat bulan ataupun bintang. Matahari, bulan dan bintang adalah bagian dari benda langit, yang ketika kita melihatnya ataupun mengamatinya, informasi yang bisa kita tangkap langsung dari benda langit tersebut berupa cahaya. Dan dari cahaya tersebut para astronom dapat menentukan posisi, jarak, warna, suhu, jenis zat yang dikandungnya, energi dan lain sebagainya. Jadi cahaya itu ilmu, cahaya merupakan bagian dari fenomena fisika, tanpa cahaya bisa jadi ilmu astronomi tidak akan pernah ada, tanpa cahaya kita tidak akan bisa hidup. Dari fenomena cahaya ini, banyak para ilmuwan memuculkan berbagai gagasan ataupun teori tentang cahaya. Namun demikian, didalam ilmu pengetahuan, kebenaran dari suatu gagasan maupun teori akan sangat di tentukan oleh uji eksperimen.

Ilmuwan Abu Ali Hasab Ibn Al-Haitham (965–sekitar 1040), menyatakan bahwa setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan sinar cahaya ke segala arah, namun hanya satu sinar dari setiap titik yang masuk ke mata secara tegak lurus yang dapat dilihat. Sedangkan cahaya lain yang mengenai mata tidak secara tegak lurus tidak dapat dilihat.
Ada teori Partikel oleh Isaac Newton (1642-1727) dalam Hypothesis of Light pada 1675 bahwa cahaya terdiri dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari sumbernya. Teori Gelombang oleh Chrisiaan Huygens (1629-1695), menyatakan bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuewensi dan panjang gelombang saja.
Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti yang dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) yang bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.
Pada dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foulcoult (1819-1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya meramalkan kebalikannya. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell tak terbantahkan ketika Hertz (1857-1894) berhasil membuktikan secara eksperimental yang disusun dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elekromagnetik seperti sinar x, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya.
Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektomagnetik umum diterima oleh kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti yang di sangkakan keberadaan oleh Huygen dan Maxwell.
Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya menjadi partikel tiba-tiba menjadi polpuler kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel, Max Plack (1858-1947) dan Albert Einstein mengemukan teori mereka tentang Foton..
Berdasarkan hasil penelitian tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya di pancarkan dalam bentuk-bentuk partikel kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elekton dari permukaan logam karena lagam tersebut di sinari cahaya.
Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini di sebut sebagai dualisme cahaya. (source: e-dukasi.net)

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - Gelombang Cahaya

Gelombang Bunyi

Gelombang Longitudinal
Bunyi atau Suara merupakan salah satu fenomena fisika yang selalu kita alami sehari-hari. Contoh bunyi yang sering kita nikmati adalah musik. Musik bisa memberikan inspirasi saat kita sedang belajar, bekerja atau beraktifitas. Gimana jadinya ya kalau dunia ini tanpa musik?
Adakalanya bunyi iu bisa juga menjadi sumber polusi manakala yang kita dengar itu berupa Musik keras yang berlebihan, Kendaraan bermotor dengan suara knalpot yang berbunyi bising/keras , suara Mesin pesawat terbang dan aktifitas pabrik.. kesemuanya menjadi sumber polusi suara… ya tho?
Karenanya, bunyi adalah anugrah Tuhan yang mesti kita syukuri. So.. tidak salah khan jika pokok bahasan tentang gelombang Bunyi cukup menarik untuk dipelajari ?…
Dalam fisika, Bunyi atau suara adalah gelombang longitudinal yang merambat melalui medium, yang dihasilkan oleh getaran mekanis dan merupakan hasil perambatan energi. Sumber bunyi sebagai sumber getar memancarkan gelombang-gelombang longitudinal ke segala arah melalui medium baik padat, cair maupun gas. Sumber getar tersebut dapat berasal dari dawai/kawat, pipa organa, bahkan ombak di pantai.
Kebanyakan suara merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan getar atau frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz). Bunyi tunggal yang frekuensinya teratur dinamakan nada, sedangkan bunyi tunggal yang frekuensinya tidak teratur dinamakan desis. Amplitudo gelombang menentukan kuat-lemahnya suatu bunyi atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam decibel (dB). Semakin tinggi amplitudoya semakin nyaring bunyi tersebut. Bunyi pesawat yang lepas landas mencapai sekitar 120 dB. Sedang bunyi desiran daun sekitar 33 dB.

Manusia dapat mendengar bunyi saat gelombang bunyi merambat di udara atau medium lain sampai ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia kira-kira dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz dinamakan ultrasonik dan di bawah 20 Hz dinamakan infrasonik.
Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Itulah alasannya mengapa Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.
Bunyi merambat di udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi akan merambat lebih lambat jika suhu dan tekanan udara lebih rendah. Di udara tipis dan dingin pada ketinggian lebih dari 11 km, kecepatan bunyi 1.000 km/jam. Di air, kecepatannya 5.400 km/jam, jauh lebih cepat daripada di udara.
Adakalanya frekuensi yang didengar oleh pengamat mengalami perubahan sacara tiba-tiba manakala sumber bunyi (misal klakson mobil) bergerak mendekati atau menjauhi menurut pengamat yang diam. Fenomena ini dikenal sebagai Efek Doppler, yaitu perbedaan frekuensi yang diterima oleh pendengar dengan frekuensi asli sumber getarnya relatif antara pendengar dan sumber bunyi. Bila kedudukan antara pengamat dan sumber saling mendekat, maka pengamat mendengar frekuensi yang lebih tinggi, dan bila kedudukannya saling menjauh maka pengamat mendengar frekuensi yang lebih rendah. Dan fenomena ini berhasil dijelaskan oleh fisikawan Christian Johann Doppler (1803-1855) pada tahun 1842.

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - Gelombang Bunyi

MEDAN MAGNET

Benda yang dapat menarik besi disebut MAGNET.
Macam-macam bentuk magnet, antara lain :
magnet batang magnet ladam magnet jarum
clip_image001
Magnet dapat diperoleh dengan cara buatan.
Jika baja di gosok dengan sebuah magnet, dan cara menggosoknya dalam arah yang tetap, maka baja itu akan menjadi magnet.
clip_image002
Baja atau besi dapat pula dimagneti oleh arus listrik.
Baja atau besi itu dimasukkan ke dalam kumparan kawat, kemudian ke dalam kumparan kawat dialiri arus listrik yang searah. Ujung-ujung sebuah magnet disebut Kutub Magnet. Garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet disebut sumbu magnet dan garis tegak lurus sumbu magnet serta membagi dua sebuah magnet disebut garis sumbu.
clip_image003
Sebuah magnet batang digantung pada titik beratnya. Sesudah keadaan setimbang tercapai, ternyata kutub-kutub batang magnet itu menghadap ke Utara dan Selatan.
Kutub magnet yang menghadap ke utara di sebut kutub Utara.
Kutub magnet yang menghadap ke Selatan disebut kutub Selatan.
Hal serupa dapat kita jumpai pada magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu tegak ( jarum deklinasi ).
Kutub Utara jarum magnet deklinasi yang seimbang didekati kutub Utara magnet batang, ternyata kutub Utara magnet jarum bertolak. Bila yang didekatkan adalah kutub selatan magnet batang, kutub utara magnet jarum tertarik.
clip_image004
Kesimpulan : Kutub-kutub yang sejenis tolak-menolak dan kutub-kutub yang tidak sejenis tarik-menarik
Jika kita gantungkan beberapa paku pada ujung-ujung sebuah magnet batang ternyata jumlah paku yang dapat melekat di kedua kutub magnet sama banyak. Makin ke tengah, makin berkurang jumlah paku yang dapat melekat.
Kesimpulan : Kekuatan kutub sebuah magnet sama besarnya semakin ke tengah kekuatannya makin berkurang.

HUKUM COULOMB.
Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.
clip_image005
clip_image007
F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.
R = jarak dalam meter.
m1 dan m2 kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.clip_image009
clip_image0110 = permeabilitas hampa.
Nilai clip_image013= 107 Weber/A.m
Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa.
Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.
mrclip_image015
clip_image011[1]r = Permeabilitas relatif suatu zat.
clip_image011[2] = permeabilitas zat itu
clip_image011[3]0 = permeabilitas hampa.
PENGERTIAN MEDAN MAGNET.
Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.
Kuat Medan ( H ) = ITENSITY.
Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam : clip_image017 atau dalam clip_image019
Garis Gaya.
Garis gaya adalah : Lintasan kutub Utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikian hingga kuat medan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya.
Sejalan dengan faham ini, garis-garis gaya keluar dari kutub-kutub dan masuk ke dalam kutub Selatan. Untuk membuat pola garis-garis gaya dapat dengan jalan menaburkan serbuk besi disekitar sebuah magnet.
Gambar pola garis-garis gaya.
clip_image020
Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B
Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.
clip_image022
Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.
clip_image024
clip_image026
B = rapat garis-garis gaya.
clip_image011[4] = Permeabilitas zat itu.
H = Kuat medan magnet.
catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.
Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut : medan magnet serba sama ( homogen )
clip_image028
Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya ( clip_image030clip_image009[1] ) yang menembus bidang seluar A m2 dan mengapit sudut clip_image032 dengan kuat medan adalah : clip_image030[1] = B.A Sinclip_image032[1] Satuanya : Weber.
Diamagnetik Dan Para Magnetik.
Sehubungan dengan sifat-sifat kemagnetan benda dibedakan atas Diamagnetik dan Para magnetik.
Benda magnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung-ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.
Benda paramagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik.
Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )
LATIHAN SOAL.
1. Dua kutub magnet sejenis kekuatannya 10-3 A.m
a. Beberapa gaya tolak menolaknya jika jaraknya 25 cm.
b. Berapa jarak antara kutub-kutub itu bila gaya tolak-menolaknya 10 N.
2. Sebuah kutub magnet mempunyai kekuatan 10-5 A.m
a. Berapa kuat medan di satu titik yang jaraknya 1 m.
b. Berapa induksi magnetik di tempat itu ?
c. Berapa kuat medan dan induksi magnetik pada jarak 0,25 m.
3. Kuat medan di titik dalam medan magnet 5 N/A.m
a. Berapa besar gaya yang bekerja pada magnet yang kekuatannya 10 A.m dititik itu ?
b. Berapa besar induksi magnetik di tempat itu ?
4. Berapa flux magnetik kutub magnet yang kekuatannya 10-2
5. Medan magnet yang serba sama mempunyai kuat medan sebesar 107 N/A.m
a. Berapa induksi magnetiknya ?
b. Berapa flux magnetik yang tegak lurus bidang seluas 2 m2
c. Jika bidang itu mengapit sudut 300 dengan medan magnet. Berapa flux magnetik yang menembus bidang itu ?
MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK.
Percobaan OERSTED
Di atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya.
Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.
clip_image033
Cara menentukan arah perkisaran jarum.
a. Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.
b. Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.
Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.
Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat.
clip_image034
Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.
Cara menentukan arah medan magnet
Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.
HUKUM BIOT SAVART.
Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.
clip_image036B = k . clip_image038
clip_image039 k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional
k = clip_image041 = 10-7 clip_image043
Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.
dB = clip_image041[1] clip_image038[1]
Persamaan ini disebut hukum Ampere.
INDUKSI MAGNETIK
Induksi magnetik di sekitar arus lurus.
clip_image046
Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.
B = clip_image048 . clip_image050
B dalam W/m2
I dalam Ampere
a dalam meter
Kuat medan dititik H = clip_image052 = clip_image054 = clip_image056
mr udara = 1
clip_image057
Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus : clip_image059
Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.
clip_image060
Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :
Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :
B = clip_image048[1] . clip_image062 atau B = clip_image048[2] . clip_image064
Induksi magnetik di pusat lingkaran.
Dalam hal ini r = a dan a = 900
Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.
B = clip_image048[3] . clip_image066
B dalam W/m2.
I dalam ampere.
N jumlah lilitan.
a jari-jari lilitan dalam meter.
Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.
clip_image067
Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.
Solenoide
Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral.
Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.
Gambar :
clip_image068
Besar induksi magnetik dalam solenoide.
clip_image069
Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah : clip_image071 atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.
Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a1= 0 0 dan a2 = 180 0
Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :
clip_image073
clip_image075
Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a1= 0 0 dan a2 = 90 0
clip_image077
clip_image079
Toroida
Sebuah solenoide yanfg dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida.
Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.
clip_image081
n dapat diganti dengan clip_image083
N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.
LATIHAN SOAL.
1. Pada jarak 1 cm dari kawat lurus yang panjang terdapat titik A. Di dalam kawat mengalir arus listrik sebesar 10 Ampere.
a. Berapa besar induksi magnetik di titik A.
b. Berapa besar gaya yang bekerja pada kutub magnet yang berkekuatan 6,28 Am di
titik A.
2. Di atas jarum Kompas yang seimbang di bentangkan kawat lurus yang panjang, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. Jarak antara jarum kompas dengan kawat adalah 5 cm. Kedalam kawat dialirkan arus listrik sebesar 4,5 A. Berapa besar induksi magnetik pada jarak 5 cm dari kawat.
3. Dua kawat 1 dan m yang sejajar berada pada jarak 4 cm satu sama lain. di dalam kawat 1 mengalir arus listrik 15 A dan dalam, kawat m sebesar 10 A. Tentukan besar induksi magnetik di tengah-tengah antara 1 dan m.
a. Jika arusnya searah.
b. Jika arusnya berlawanan arah.
4. Besar induksi magnetik di pusat arus yang berbentuk lingkaran 2.10-6 W/m2 jari-jari lingkaran 15,7 cm. = 3,14
a. Berapa besar kuat arus
b. Berapa gaya yang dialami kuat medan magnet yang kekuatannya 3,14.10-2 di titik
pusatnya.
5. Sebuah gulungan kawat yang tipis terdiri atas 100 lilitan jari-jarinya 10 cm. Kedalam kawat dialirkan arus listrik sebesar 5 Ampere. Berapa besar induksi magnetik di titik pusatnya ?
6. Sebuah gulungan kawat tipis terdiri atas 100 lilitan berjari-jari 3 cm. Didalam gulungan kawat mengalir arus listrik sebesar 0,5 A.
a. Berapa besar induksi magnetik disatu titik yang berada pada garis tegak lurus
lingkaran yang melalui pusatnya dengan jarak 4 cm.
b. Berapa besar gaya pada kuat kutub yang berkekuatan 2.10-4 Am.
7. Kawat yang berbentuk lingkaran berjari-jari 15 cm, dialiri arus listrik sebesar 10 A.
a. Berapa induksi magnetik dipusat lingkaran ?
b. Berapa induksi magnetik di suatu titik pada garis sumbu 20 cm dari pusat
lingkaran.
8. Sebuah solenoida panjangnya 25 cm mempunyai 500 gulungan dialiri arus listrik 5 A.
a. Berapa induksi magnetik ditengah-tengah solenoide.
b. Berapa induksi magnetik pada ujung-ujung solenoida.
c. Berapa induksi magnetik jika intinya besi = 5500
d. Berapa flux magnetik pada soal a, b dan c jika penampang solenoida 25 cm2.
9. Sebuah solenoida mempunyai 1250 lilitan, panjangnya 98 cm dan jari-jari penampangnya 2 cm. Bila kedalam solenoida dialirkan arus 1,4 Ampere.
a. Berapa kuat medan magnet ditengah-tengah solenoida dan di ujung-ujungnya ?
b. Berapa flux magnetik pada ujung-ujung solenoide.
10. Sebuah toroida mempunyai 3000 lilitan. Diameter luar dan dalam masing-masing 26 cm dan 22 cm. Berapa induksi magnetik dalam toroida bila mengalir arus 5 A.
GAYA LORENTZ
Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :
Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.
Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.
gambar :
clip_image084
Besar Gaya Lorentz.
Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :
F = B I clip_image086sin a
F = gaya Lorentz.
B = induksi magnetik medan magnet.
I = kuat arus.
clip_image086[1]= panjang kawat dalam medan magnet.
a = sudut yang diapit I dan B.
Satuan Kuat Arus.
Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.
Penjelasannya sebagai berikut :
Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.
clip_image087
Kesimpulan :
Arus listrik yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.
Bila jarak kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :
clip_image089
Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q
clip_image091
Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang
clip_image093
clip_image095
clip_image097
F tiap satuan panjang dalam N/m.
Ip dan IQ dalam Ampere dan a dalam meter.
Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka :
clip_image099
Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10-7 N/m
Kesimpulan :
1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10-7 N tiap meter.
Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Listrik.
Pertambahan energi kinetik.
clip_image100
Partikel A yang massanya m dan muatannya q berada dalam medan listrik serba sama, kuat medannya E arah vektor E kekanan. Pada partikel bekerja gaya sebasar F = qE, oleh sebab itu partikel memperoleh percepatan : clip_image102
Usaha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah :
W = F . d = q . E .d
Usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik
Ek = q . E .d
clip_image104
v1 kecepatan awal partikel dan v2 kecepatannya setelah menempuh medan listrik sejauh d.
Lintasan partikel jika v tegak lurus E.
clip_image105
Didalam medan listrik serba sama yang kuat medannya E, bergerak partikel bermuatan positif dengan kecepatan vx.
Dalam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.
Oleh sebab itu lintasannya berupa parabola. Setelah melintasi medan listrik, lintasannya menyimpang dari lintasannya semula.
clip_image107
clip_image109
Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.
clip_image111
clip_image113
Arah kecepatan dengan bidang horisontal q :
clip_image115
Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet
Besar gaya Lorentz pada partikel.
clip_image116
Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz.
F = B . I . clip_image086[2]sin a
Arus listrik adalah gerakan partikel-partikel yang kecepatannya tertentu, oleh sebab itu rumus di atas dapat diubah menjadi :
F = B . clip_image118. v . t sin a
F = B . q . v sin a
F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, a sudut yang diapit vektor v dan B.
Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet.
clip_image119
Tanda x menyatakan titik tembus garis-garis gaya kemagnetan yang arah induksi magnetiknya ( B ) meninggalkan kita. Pada partikel yang kecepatannya v, bekerja gaya Lorentz.
F = B . q . v sin 900
F = B . q . v
Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnya partikel bergerak didalam medan magnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN.
Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.
Fc = F Lorentz
clip_image121= B . q . v
R = clip_image123
R jari-jari lintasan partikel dalam magnet.
m massa partikel.
v kecepatan partikel.
q muatan partikel.
Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kadah tangan kanan bila tangan kanan di buka : Ibu jari menunjukkan ( v ), keempat jari menunjukkan ( B ) dan arah telapak tangan menunjukkan ( F )
clip_image124

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - MEDAN MAGNET

FISIKA ATOM

Fisika atom adalah fisika "hull" elektron atom.
Orang awam biasanya menghubungkan istilah fisika atom dengan tenaga nuklir dan bom nuklir, dikarenkan penggunaan sinonim dari kata atom dan nuklir dalam standar Inggris. Namun, fisikawan membedakan antara fisika atom (berhadapan dengan efek hull elektron dan spin keseluruhan nukleus dan muatan listrik) dan fisika nuklir (berhadapan dengan gaya dalam nukleus atom dan reaksi yang mengubah, menyatukan atau memisahkan mereka).
Awal dari fisika atom ditandai dengan penemuan dan penelitian garis spektral. Hal ini menggambarkan garis yang jelas dalam spektrum panas dan cahaya.
Penelitian dari garis-garis ini menuju ke model atom Bohr dan sampai ke pengertian kita sekarang tentang hull elektron atom seperti dijelaskan oleh model atom orbital yang merupakan dasar dari seluruh pemahaman kimia. Kesimpulan ini tidak secara langsung, tetapi merupakan hasil dari riset lebih dari satu abad, yang telah sukses dalam menaruh kimia sebagai suatu dasar dan juga memberikan banyak aplikasi baru.

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - FISIKA ATOM

Gelombang Mekanik / Berjalan

Gelombang Air
Gelombang adalah gangguan yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur), mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Bahkan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang)
Jenis Gelombang
Ditinjau dari arah getar (gangguan/usikan), gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Sedangkan ditinjau dari medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.
Untuk lebih mengetahui dan memahami seberapa besar kecepatan arah getar dan rambatannya, aliran energi gelombang, intensitas gelombang dan gejala-gejala lainnya yang menyertai fenomena gelombang, diperlukan beberapa persamaan fisika tentang gelombang itu.

»»  READMORE...

Baca Selengkapnya - Gelombang Mekanik / Berjalan