1 Nama Pelapor: 2 Daftar Isi: Sampul.1 Daftar Isi.2 Medan Magnet & Induksi Elektromagnetik....3 A. Medan Magnet.3 B. Sifat Kemagnetan Bahan...9 C. Induksi Magnetik di Sekitar Arus Listrik.11 D. Gaya Magnet.16 E.Motor Listrik....23 F.Elektromagnetik.29 G. Spektrum Gelombang Elektromagnetik.33 3 Medan Magnet Dan Induksi Elektromagnetik A. Medan Magnet Ditemukan sebuah kota di Asia Kecil (bernama Magnesia) lebih dahulu dari listrik Di tempat tersebut ada batu-batu yang saling tarik menarik. Benda yang dapat menarik besi disebut MAGNET. Macam-macam bentuk magnet, antara lain : magnet batangmagnet ladam magnet jarum 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. Baja atau besi dapat pula dimagneti oleh arus listrik.Bajaataubesiitudimasukkankedalamkumparankawat,kemudiankedalamkumparan kawat dialiri arus listrik yang searah. Ujung-ujung sebuah magnet disebutKutubMagnet. Garisyangmenghubungkankutub-kutubmagnetdisebutsumbumagnetdangaristegak lurus sumbu magnet serta membagi dua sebuah magnet disebut garis sumbu. 4 Sebuahmagnetbatangdigantungpadatitikberatnya.Sesudahkeadaansetimbang 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. Halserupadapatkitajumpaipadamagnetjarumyangdapatberputarpadasumbutegak ( jarum deklinasi ). KutubUtarajarummagnetdeklinasiyangseimbangdidekatikutubUtaramagnetbatang, ternyatakutubUtaramagnetjarumbertolak.Bilayangdidekatkanadalahkutubselatan magnet batang, kutub utara magnet jarum tertarik. Kesimpulan:Kutub-kutubyangsejenistolak-menolakdankutub-kutubyangtidaksejenis tarik-menarik Jikakitagantungkanbeberapapakupadaujung-ujungsebuahmagnetbatangternyata jumlahpakuyangdapatmelekatdikeduakutubmagnetsamabanyak.Makinketengah, makin berkurang jumlah paku yang dapat melekat. Kesimpulan:Kekuatankutubsebuahmagnetsamabesarnyasemakinketengah kekuatannya makin berkurang. 5 HUKUMCOULOMB. Definisi:Besarnyagayatolak-menolakataugayatarikmenarikantarakutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya. FmmR= t01 224.. F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton. R = jarakdalam meter. m1 dan m2 kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.0 = permeabilitas hampa. Nilai 40t= 107 Weber/A.m Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa. Perbandinganantarapermeabilitassuatuzatdebganpermeabilitashampadisebut permeabilitas relatif zat itu. r= 0 r = Permeabilitas relatif suatu zat. = permeabilitas zat itu0 = permeabilitas hampa. PENGERTI ANMEDANMAGNET. Medanmagnetadalahruangandisekitarkutubmagnet,yanggayatarik/tolaknyamasih dirasakan oleh magnet lain. 6 Kuat Medan ( H ) = I TENSI TY.Kuatmedanmagnetdisuatutitikdidalammedanmagnetialahbesargayapadasuatu satuankuatkutubdititikitudidalammedanmagnetmadalahkuatkutubyang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yangbersangkutandalammeter.danH=kuatmedantitikitudalam: NA m .ataudalam Weberm2 Garis Gaya. Garisgaya adalah : Lintasan kutub Utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikianhinggakuatmedanditiaptitikdinyatakanolehgaris singgungnya. Sejalandenganfahamini,garis-garisgayakeluardarikutub-kutubdanmasukkedalam kutubSelatan.Untukmembuatpolagaris-garisgayadapatdenganjalanmenaburkan serbuk besi disekitar sebuah magnet. Gambar pola garis-garis gaya. Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUXDENSI TY ) = B Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan. BA= | Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya. 7 HB= B H r o H = = . . B = rapat garis-garis gaya. = Permeabilitas zat itu. H = Kuat medan magnet. catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik. Medanmagnetyangrapatgaris-garisgayanyasamadisebut:medanmagnetserbasama ( homogen ) Bilarapatgaris-garisgayadalammedanyangserbasamaB,makabanyaknyagaris-garis gaya(| )yangmenembusbidangseluarAm2danmengapitsudutu dengankuat medan adalah :|= B.A SinuSatuanya : Weber. Diamagnetik Dan Para Magnetik. Sehubungandengansifat-sifatkemagnetanbendadibedakanatasDiamagnetikdanPara magnetik. Bendamagnetik:biladitempatkandalammedanmagnetyangtidakhomogen,ujung-ujungbendaitumengalamigayatolaksehinggabendaakanmengambilposisiyangtegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta. Bendaparamagnetik:biladitempatkandalammedanmagnetyangtidakhomogen,akan mengambilposisisejajardenganarahkuatmedan.Benda-bendayangdemikian mempunyaipermeabilitasrelatiflebihbesardaripadasatu.Contoh:Aluminium,platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik. 8 Bendaferomagnetik:Benda-bendayangmempunyaieffekmagnetyangsangatbesar, sangatkuatditarikolehmagnetdanmempunyaipermeabilitasrelatifsampaibeberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico ) 9 B. Sifat Kemagnetan Badan Sifat magnet darisuatu bahan dipengaruhi oleh bilangan kuantumkeempatyangdikenalsebagaibilangankuantumspin(ms).Bilanganinimenunjukkanarahdarigerakanelectronmengelilingiintiatom.Spinelectronmempunyainilai+1/2jikaelectron bergeraksearahjarumjam,danbernilai-1/2jikaelectronbergerakberlawananarahdenganjarumjam.Kontribusigerakanelectrondalamatomyangsalingberlawananiniakanmenimbulkansuatugayayangdisebutmomenmagnetic,dimanaresultannya akansamadengannoljikamomenyangdihasilkanolehgerakanelectron yang searah jarum jam diimbangi dengan gerakan electron yang berlawanan dengan jarum jam. Sifat magnet ini terdiri dari 3 macam:

DiamagnetikBahaninimenghasilkanefekpenolakanyanglemahterhadapmedanmagnet,danmempunyaisifatkemagnetanhanyakarenapengaruhdarimedanmagneteksternal tersebut.Bersifattidakdapatmenahanpengaruhkemagnetanapabilamedanmagneteksternaldihilangkan.Sifatdiamagnetiktimbulkarenapenyusunankembaliorbitelektrondalam pengaruhmedanmagnet. Merupakansifatyang dimilikioleh bahanyang semuaelektrondalamkulitnyaberpasangan.Halinidisebabkanresultanmomen magnetiknyasamadengannol,karenasemuaspinelektron-1/2diimbangidengansemuaspinelektron+1/2,sehinggabahaninitidakmenciptakanmedanmagnet. Permeabilitas bahan ini: < o. Contoh: Bi, Cu, Au, Ag, Zn, NaCl.

ParamagnetikBahaninimemilikikerentananpositiftetapimasihkecilterhadapmedanmagnet.Bahanini sedikittertarik oleh medan magnettetapitidak dapat menyimpanpengaruhmagnettersebutapabilamedanmagneteksternaldihilangkan.Merupakansifatmagnetdari bahanyangmemilikielectronyangtidakberpasangandalamorbitalnya.Halini menyebabkan momen magnetiknyatidaksamadengannol,karenaadaarahputaranelektron yangtidakdiimbangi.Sifatparamagnetiktimbulkarenapenyusunan kembaliorbitelektronyangdisebabkanolehpengaruhmedanmagnet eksternal. Jika bahanini masukkedalamsolenoida,akantimbulinduksimagnet.Permeabilitasbahanini:>o.Contoh: Al, Mg, W, Pt.FeromagnetikBahaninimemilikikerentananpositifyangbesarterhadapmedanmagneteksternal, dandapattertarikkuatdalammedanmagnet,sertadapat menyimpan pengaruh magnetik walaupunmedanmagneteksternaltelahdihilangkan.Memilikielektronyangtidak berpasangan dalam orbitalnya, makaresultanmomenmagnetiknyatidaksamadengannol.Sifatmagnetikyangkuatinijugadipengaruhiolehadanyamagnetdomain. 10 Magnetdomaindapatdiartikansebagaibagian-bagiankecildimanadalamsetiapdomain dipolatom berpasangan bersama-sama dalam arah tertentu.Pengaturaninipulayangmenyebabkanpembentukanbahan menjadi kristal selama proses pembekuan dari bentuk leburnya. Permeabilitasbahanini:>o.Bahaninibiasanyayangdijadikan sebagai bahan untuk membuat magnet permanen. Contoh: Fe, Ni, Co. 11 C. Induksi Magnetik di sekitar Arus Listrik Definisi induksi magnet. Induksi magnet adalah kuat medan magnet akibat adanya arus listrik yang mengalir dalam konduktor.Adanya kuat medan magneti di sekitar konduktor berarus listrik diselidiki pertaa kali oleh Hans Christian (Denmark, 1774 1851). Jika jarum kompas diletakkan sejajar dengan konduktor itu dialiri arus listrik. Bila arah arus dibalik, maka penyimpangannya juga berbalik. Selanjutnya, secara teoritis laplace (1749 1827) menyatakan bahwa kuat medan magnet atau induksi magnet di sekitar arus listrik sebagai berikut :1. Berbanding lurus dengan arus listrik 2. Berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar3. Berbanding terbalik dengan kuadrat arak suatu titik dari kawat penghantar itu 4. Arah induksi magnet tersebut tegak lurus dengan bidang yang dilalui arus listrik. BesarinduksimagnetikdititikAyangjaraknyaadarikawatsebandingdengankuatarus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat. B = 02 . Ia t . B dalam W/m2 I dalam Ampere a dalam meter Kuat medan dititik H = B = Br .0 = Ia 2t . r udara = 1 12 Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :Bia= 01 24tu u (cos cos )Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran. Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan : Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka : B = 02 . a I Nr. .. sin21oatauB = 02 . a I Nr23. . Induksi magnetik di pusat lingkaran. Dalam hal ini r = a dan o = 900 Besar induksi magnetik di pusat lingkaran. B = 02 . I Na. B dalam W/m2. I dalam ampere. N jumlah lilitan. 13 a jari-jari lilitan dalam meter. Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan. Jikaaraharussesuaidenganarahmelingkarjaritangankananarahibujarimenyatakan arah medan magnet. Sol enoi de Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral. Bilakedalamsolenoidedialirkanaruslistrik,didalamselenoideterjadimedanmagnet dapat ditentukan dengan tangan. Gambar : Besar induksi magnetik dalam solenoide. 14 Jari-jaripenampangsolenoidea,banyaknyalilitanNdanpanjangsolenoide1.Banyaknya lilitan pada dx adalah : Ndx.atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P. Bila1sangatbesardibandingkandengana,danpberadaditengah-tengahmakao1=0 0 dan o2 = 180 0 Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide : B nI =022.B nI =0 Bila p tepat di ujung-ujung solenoide o1= 0 0 dan o2 = 90 0 B nI =021.B nI =02 Toroi da 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. 15 B nI = n dapat diganti dengan NR 2t N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida. 16 D. Gaya Magnet GayaLorentz Padapercobaanoerstedtelahdibuktikanpengaruharuslistrikterhadapkutubmagnet, bagaimanapengaruhkutubmagnetterhadaparuslistrikakandibuktikandaripercobaan berikut : SeutaskawatPQditempatkandiantarakutub-kutubmagnetladamkedalamkawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri. Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut GayaLorentz.VektorgayaLorentztegakluruspadaIdanB.ArahgayaLorentzdapat 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 : Besar Gaya Lorentz. Hasil-hasilyangdiperolehdaripercobaanmenyatakanbahwabesargayaLorentzdapat dirumuskan sebagai : F = B I sin o F = gaya Lorentz. B = induksi magnetik medan magnet. I= kuat arus. 17 = panjang kawat dalam medan magnet. o = 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 : DilihatdariatasaruslistrikPmenujukitadigambarkansebagaiaruslistrikdalamkawatP menimbulkanmedanmagnet.MedanmagnetinimengerjakangayaLorentzpadaarusQ arahnyasepertidinyatakananakpanahF.Dengancarayangsamadapatdijelaskangaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P. 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 : BIaP=02t 18 Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q F B IQ Q= . . Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang F B IQ= .=02tIa IPQ FI IaP Q=02t F tiap satuan panjang dalam N/m. Ip dan IQ dalam Ampere dan a dalam meter. Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka : FIaIaIa= = = 0202722 42210 t t.Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10-7 N/m Kesimpulan : 1Ampereadalahkuatarusdalamkawatsejajaryangjaraknya1meterdan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10-7 N tiap meter. GerakParti kel BermuatanDal amMedanLi stri k. Pertambahan energi kinetik. 19 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 :aq Em=. 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 12 2212 12mv mv q E d = . .v1kecepatanawalpartikeldanv2kecepatannyasetelahmenempuhmedanlistriksejauh d. Lintasan partikel jika v tegak lurus E. DidalammedanlistrikserbasamayangkuatmedannyaE,bergerakpartikelbermuatan positif dengan kecepatan vx. Dalamhalinipartikelmengalamiduagerakansekaligus,yaknigeraklurusberaturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y. 20 Olehsebabitulintasannyaberupaparabola.Setelahmelintasimedanlistrik,lintasannya menyimpang dari lintasannya semula. tv=

d atq Em vX= =1221222... Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik. v v vX Y= +2 2 v a tq Em vYX= = ... Arah kecepatan dengan bidang horisontal u : tgvvYXu = Gerak Partikel Bermuatan DalamMedan Magnet Besar gaya Lorentz pada partikel. Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz. F = B . I . sin o Aruslistrikadalahgerakanpartikel-partikelyangkecepatannyatertentu,olehsebabitu rumus di atas dapat diubah menjadi : 21 F = B . qt. v . tsin o F = B . q . v sin o F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, o sudut yang diapit vektor v dan B. Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet. Tandaxmenyatakantitiktembusgaris-garisgayakemagnetanyangarahinduksi magnetiknya(B)meninggalkankita.Padapartikelyangkecepatannyav,bekerjagaya Lorentz. F = B . q . v sin 900 F = B . q . v VektorFselalutegakluruspadav,akibatnyapartikelbergerakdidalammedanmagnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN. Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.22 Fc = F Lorentz

m vR2= B . q . v R = m vB q 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 :Ibujarimenunjukkan(v),keempatjarimenunjukkan(B)danarahtelapaktangan menunjukkan ( F ) 23 E. Motor Listrik Motorlistrikmengubahenergilistrikmenjadigerakanmekanikdandibedakan menjadi dua kategori yang berbeda: DC(Direct Current) dan AC(Alternatif Current). Berdasarkan kekuatannya, motor listik dibagi menjadi 3 kategori yaitu kecil, sedang danbesar.Motorbiasa(kecil)terbagimenjadimotor-motorhorsepowerkecildengan rating dari 1/20 hingga 1 horepower. Motor sedang terbagi menjadi motor-motor dengan rating 1 hingga 100 Hp dengan motor besar antara 100 hingga 50.000 Hp. TeoriOperasiMotor MotorDCMedan-Lilitan(Wound-Field) MotorLilitan-Seri(Series-Wound) MotorLilitan-Paralel(Shunt-Wound) MotorGabungan(Compound) MotordgnMagnetPermanen RangkaianKontrolMotorDC Aktuator:kmponensistemkontrolprtama ygbenar2 bergerakmotorelektrikBerdasardayapenggeraknya:AC&DC MotorAC: lebihkecil,lebih andal& lebihmurah berputarpdlajutetaptrgantungfrekjaringan MotorDC: laju,torka&arahdptdiubahsesuaibebanbekerjapdtegrendahantar-muka mudah Konduktorygmengalirkanarusakanme- rasakangayakaladidlmmedanmagnet Araharus,medan&gayabakutegaklurus 24 TeoriOperasi Torka:gaya-putarygdptdihasilkanmotor Armaturemotorygsesungguhnya: Hubungankesebandingan: TF sedangkanFB dan FI MotorLilitan-Seri Konfigurasiinimenghasilkantorkaawal ygbesar: 25 MotorLilitan-Paralel Motordgnregulasilajuyglbhalamiah: MotorGabungan Motorinimemilikikelebihanmotorlilitan- seri&lilitan-paralel: 26 27 Jenis Motor Dalamduniaindustriadabeberapajenismotor.Jenisinisesuaidenganfungsinya. Diantaranya adalah :*AC Motors*DC Motors*Brushless DC Motors*Servo Motors*Brushed DC Servo Motors*Brushless AC Servo Motors*Stepper Motors*Linear MotorsAC Motors Jenis motor yang sering digunakan dalam industri yaitu motor 3 phasa. Keuntungannya -Simple Design-Low Cost-Reliable Operation-Easily Found Replacements-Variety of Mounting Styles-Many Different Environmental EnclosuresKerugian * Expensive speed control* Inability to operate at low speeds* Poor positioning control DC Motors 28 MotorDCkebanyakandigunakanuntukkecepatanvariableyangbiasdiaturdan aplikasi pengontrolan putaran. Keuntungan -Easy to understand design-Easy to control speed-Easy to control torque-Simple, cheap drive designKerugian -Expensive to produce-Can't reliably control at lowest speeds-Physically larger-High maintenance-Dust 29 F. Elektromagnetik Elektromagnet adalah prinsip pembangkitan magnet dengan menggunakan arus listrik. Aplikasi praktisnya kita temukan pada motor listrik, speaker, relay dsb. Sebatang kawat yang diberikan listrik DC arahnya meninggalkan kita (tanda silang), maka disekeliling kawat timbul garis gaya magnet melingkar, lihat gambar 1. Sedangkan gambar visual garis gaya magnet didapatkan dari serbuk besi yang ditaburkan disekeliling kawat beraliran listrik, seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya prinsip kemagnetan. Gambar1.Prinsip elektromagnetik. Sebatang kawat pada posisi vertikal diberikan arus listrik DC searah panah, maka arus menuju keatas arah pandang (tanda titik). Garis gaya magnet yang membentuk selubung berlapis lapis terbentuk sepanjang kawat. Garis gaya magnet ini tidak tampak oleh mata kita, cara melihatnya dengan serbuk halus besi atau kompas yang didekatkan dengan kawat penghantar tsb. Kompas menunjukkan bahwa arah garis gaya sekitar kawat melingkar. Arah medan magnet disekitar penghantar sesuai arah putaran sekrup (James Clerk Maxwell, 1831-1879). arah arus kedepan (meninggalkan kita) maka arah medan magnet searah putaran sekrup kekanan. Sedangkan bila arah arus kebelakang (menuju kita) maka arah medan magnet adalah kekiri. Gambar 2. Garis magnet membentuk selubung seputar kawat berarus. 30 Gambar 3. Prinsip putaran sekrup Aturan sekrup mirip dengan hukum tangan kanan yang menggenggam, dimana arah ibu jari menyatakan arah arus listrik mengalir pada kawat. Maka keempat arah jari menyatakan arah dari garis gaya elektromagnet yang ditimbulkan. Arah aliran arus listrik DC pada kawat penghantar menentukan arah garis gaya elektromagnet. Arah arus listrik DC menuju kita (tanda titik pada penampang kawat), arah garis gaya elektromagnet melingkar berlawanan arah jarum jam. Ketika arah arus listrik DC meninggalkan kita (tanda silang penampang kawat), garis gaya elektromagnet yang ditimbulkan melingkar searah dengan jarum jam (sesuai dengan model mengencangkan sekrup). Makin besar intensitas arus yang mengalir semakin kuat medan elektro-magnet yang mengelilingi sepanjang kawat tersebut. Gambar 4. Elektromagnetik sekeliling kawat. Elektromagnet pada Belitan Kawat Jika sebuah kawat penghantar berbentuk bulat dialiri arus listrik I sesuai arah panah, maka disekeliling kawat timbul garis gaya magnet yang arahnya secara gabungan membentuk kutub utara dan kutub selatan. Makin besar arus listrik yang melewati kawat, maka akan semakin kuat 31 medan elektromagnetik yang ditimbulkannya. Gambar 5. Kawat melingkar berarus membentuk kutub magnet Jika beberapa belitan kawat digulungkan membentuk sebuah coil atau lilitan, dan kemudian dipotong secara melintang maka arah arus ada dua jenis. Kawat bagian atas bertanda silang (meninggalkan kita) dan kawat bagian bawah bertanda titik (menuju kita). Gambar 6. Belitan kawat membentuk kutub magnet. Hukum Tangan Kanan Hukum tangan kanan untuk menjelas kan terbentuknya garis gaya elektromagnet pada sebuah gulungan atau coil dapat dilihat pada gambar 7. Dimana sebuah gulungan kawat coil dialiri arus listrik, maka arah arusnya ditunjukkan sesuai dengan empat jari tangan kanan, sedangkan kutub magnet yang dihasilkan ditunjukkan dengan ibu jari untuk arah kutub utara dan kutub selatan arah lainnya.32 Gambar 7. Hukum tangan kanan. Untuk menguatkan medan magnet yang dihasilkan pada gulungan dipasangkan inti besi dari bahan ferromagnet, sehingga garis gaya elektromagnet menyatu. Aplikasinya dipakai pada coil kontaktor atau relay. 33 G. Spektrum Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik yang dirumuskan oleh Maxwell ternyata terbentang dalam rentang frekuensi yang luas. Sebagai sebuah gejala gelombang, gelombang elektromagnetik dapat diidentifikasi berdasarkan frekuensi dan panjang gelombangnya. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik sebagaimana gelombang radio atau sinar-X. Masing-masing memiliki penggunaan yang berbeda meskipun mereka secara fisika menggambarkan gejala yang serupa, yaitu gejala gelombang, lebih khusus lagi gelombang elektromagnetik. Mereka dibedakan berdasarkan frekuensi dan panjang gelombangnya. Gambar berikut ini menunjukkan spektrum gelombang elektromagnetik. spektrum gelombang elektromagnetik Gelombang Radio TentukamuseringmenontonTV,mendengarkanradio,ataumenggunakanponseluntuk berkomunikasi, bukan? Nah, semua peralatan elektronik itu menggunakan gelombang radio sebagai perambatan sinyalnya. 34 Gelombang radio merupakan gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil atau panjang gelombangpalingpanjang.Gelombangradioberadadalamrentangfrekuensiyangluas meliputibeberapaHzsampaigigahertz(GHzatauordepangkat9).Gelombangini dihasilkanolehalat-alatelektronikberuparangkaianosilator(variasidangabungandari komponen Resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C)). Oleh karena itu, gelombang radio banyakdigunakandalamsistemtelekomunikasi.SiaranTV,radio,danjaringantelepon seluler menggunakan gelombang dalam rentang gelombang radio ini. Suatu sistem telekomunikasiyang menggunakangelombang radio sebagai pembawa sinyal informasinyapadadasarnyaterdiridariantenapemancardanantenapenerima.Sebelum dirambatkansebagaigelombangradio,sinyalinformasidalamberbagaibentuknya(suara padasistemradio,suaradandatapadasistemseluler,atausuaradangambarpadasistem TV)terlebihdahuludimodulasi.Modulasidisinisecarasederhanadinyatakansebagai penggabunganantaragetaranlistrikinformasi(misalnyasuarapadasistemradio)dengan gelombangpembawafrekuensiradiotersebut.Penggabunganinimenghasilkangelombang radiotermodulasi.Gelombanginilahyangdirambatkanmelaluiruangdaripemancar menuju penerima. Olehkarenaitu,kitamengenaladanyaistilahAMdanFM.Amplitudomodulation(AM) ataumodulasiamplitudomenggabungkangetaranlistrikdangetaranpembawaberupa perubahanamplitudonya.Adapunfrequencymodulation(FM)ataumodulasifrekuensi menggabungkan getaran listrik dan getaran pembawa dalam bentuk perubahan frekuensinya. Gelombang Mikro 35 oven microwave Pernahkah kamu mendengar tentang alat elektronik berupa oven microwave? Atau, kamu mungkin sudah pernah menggunakannya untuk memasak? Oven microwave menggunakan sifat-sifat gelombang mikro (microwave) berupa efek panas untuk memasak. Selain itu, gelombang mikro juga digunakan dalam sistem komunikasi radar dan analisis struktur atom dan molekul. Rentangfrekuensigelombangmikromembentangdari3GHzhingga300GHz.Frekuensi sebesarinidihasilkandarirangkaianosilatorpadaalat-alatelektronik.Gelombangmikro dapatdiserapolehsuatubendadanmenimbulkanefekpemanasanpadabendatersebut. Sebuah sistem pemanas berbasis microwave dapat memanfaatkan gejala ini untuk memasak benda.Sistemsemacaminidigunakandalamovenmicrowaveyangdapatmematangkan makanan di dalamnya secara merata dan dalam waktu singkat (cepat). Dalam suatu sistem radar, gelombang mikro dipancarkan terus menerus ke segala arah oleh pemancar.Jikaadaobjekyangterkenagelombangini,sinyalakandipantulkanolehobjek dan diterima kembali oleh penerima. Sinyal pantulan ini akan memberikan informasi bahwa ada objek yang dekat yang akan ditampilkan oleh layar radar. antena radar 36 Dari waktu pemancaran sinyal sampai diterima kembali oleh radar, jarak objek yang terdeteksi dapat diketahui. Tentu kamu dapat membayangkan rumus yang dapat dipakai untuk menghitung jarak ini, bukan? Ya, jarak adalah kecepatan dikali waktu, dan karena kecepatan gelombang adalah konstan, maka dengan mengetahui waktu, jarak pun dapat dihitung. Jangan lupa bahwa pembagian dengan faktor 2 diperlukan karena sinyal menempuh jarak pulang pergi. Coba kamu tuliskan rumusnya. Sistemradarbanyakdimanfaatkanolehpesawatterbangdankapalselam.Denganadanya radar,pesawatterbangdankapalselammampumendeteksikeberadaanobjeklainyang dekat dengan mereka. Di saat cuaca buruk di mana terjadi badai dangangguan cuacayang dapatmengganggupengelihatan,keberadaanradardapatmembantunavigasipesawat terbang untuk mengetahui arah dan posisi mereka dari tempat tujuan pendaratan. Sinar Inframerah BagaimanaremoteTVdapatdigunakanuntukmematikanataumenyalakanTV?Disini remotemenggunakanpemancardanpenerimasinarinframerah.Tahukahkamubahwaada ponsel yang dilengkapi dengan inframerah untuk transfer data dari atau menuju ponsel? Sinarinframerah(infrared/IR)termasukdalamgelombangelektromagnetikdanberada dalamrentangfrekuensi300GHzsampai40.000GHz(10pangkat13).Sinarinframerah dihasilkanolehprosesdidalammolekuldanbendapanas.Telahlamadiketahuibahwa bendapanasakibataktivitas(getaran)atomikdanmolekulerdidalamnyadianggap memancarkangelombangpanasdalambentuksinarinframerah.Olehkarenaitu,sinar inframerah sering disebut radiasi panas. Fotoinframerahyangbekerjaberdasarkanpancaranpanassuatuobjekdapatdigunakan untukmembuatlukisanpanasdarisuatudaerahatauobjek.Hasillukisanpanasdapat menggambarkandaerahmanayangpanasdantidak.Suatulukisanpanasdarisatugedung dapatdigunakanuntukmengetahuidaerahmanadarigedungituyangmenghasilkanpanas berlebihan sehingga dapat dilakukan perbaikan-perbaikan yang diperlukan. Dalam bidang kesehatan, pancaran panas berupa pancaran sinar inframerah dari organ-organ tubuhdapatdijadikansebagaiinformasikondisikesehatanorgantersebut.Inisangat bermanfaatbagidokterdalamdiagnosisdankeputusantindakanyangsesuaibuatpasien. Selain itu, pancaran panas dalam intensitas tertentu dipercaya dapat digunakan untuk proses penyembuhan penyakit seperti cacar dan encok. 37 hasil citra foto inframerah terhadap tubuh manusia untuk pemeriksaan kesehatan Dalam teknologi elektronik, sinar inframerah telah lama digunakan sebagai media transfer data. Ponsel dan laptop dilengkapi dengan inframerah sebagai salah konektivitas untuk menghubungkan atau transfer data dari satu perangkat dengan perangkat lain. Fungsi inframerah pada ponsel dan laptop dijalankan melalui teknologi Irda (infra red data acquitition). Cahaya atau sinar tampak Dalamrentangspektrumgelombangelektromagnetik,cahayaatausinartampakhanya menempatipitasempitdiatassinarinframerah.Spektrumfrekuensisinartampakberisi frekuensidimanamatamanusiapekaterhadapnya.Frekuensisinartampakmembentang antara 40.000 dan 80.000 GHz (10 pangkat 13) atau bersesuaian dengan panjang gelombang antara 380 dan 780 nm (10 pangkat -9). Cahaya yang kita rasakan sehari-hari berada dalam rentang frekuensi ini. cahaya juga dihasilkan melalui proses dalam skala atom dan molekul berupa pengaturan internal dalam konfigurasi elektron. Pembahasan tentang cahaya begitu luas dan membentuk satu disiplin ilmu fisika tersendiri, yaitu optik. Sinar Ultraviolet Rentangfrekuensisinarultraviolet(ultraungu)membentangdalamkisaran80.000GHz sampai puluhan juta GHz (10 pangkat 17). 38 Sinarultraunguataudisebutjugasinarultravioletdatangdarimatahariberuparadiasi ultraviolet memiliki energi yang cukup kuat dan dapat mengionisasi atom-atom yang berada dilapisanatmosfer.Dariprosesionisasiatom-atomtersebutdihasilkanion-ion,yaituatom yangbermuatanlistrik.Lapisanyangterdiridariion-ioninimembentuklapisankhusus dalamatmosferyangdisebutionosfer.Lapisanionosferyangterisidenganatom-atom bermuatanlistrikinidapatmemantulkangelombangelektromagnetikfrekuensirendah (beradadalamspektrumfrekuensigelombangradiomedium)dandimanfaatkandalam transmisi radio. Karenaenerginyayangcukupkuatdansifatnyayangdapatmengionisasibahan,sinar ultraviolettergolongsebagairadiasiyangberbahayabagimanusia(terutamajikaterpancar dalamintensitasyangbesar).Untungnya,atmosferbumimemilikilapisanyangdapat menahandanmenyerapradiasiultravioletdarimataharisehinggasinarmatahariyang sampaikebumiberadadalamtarafyangtidakberbahaya.Tentukamusudahtahulapisan apakah itu? ya, lapisan ozon. lapisan ozon di atmosfer menahan sebagian radiasi ultraviolet Penggunaan bahan kimia baik untuk pendingin (lemari es dan AC) berupa freon maupun untuk penyemprot (parfum bentuk spray dan pilok/penyemprot cat), dapat menyebabkan kebocoran lapisan ozon. Hal ini menyebabkan sinar ultraviolet dapat menembus lapisan ozon dan sampai ke permukaan bumi, suatu hal yang sangat berbahaya buat manusia. Jika semakin banyak sinar ultraviolet yang terpapar ke permukaan bumi dan mengenai manusia, efek yang tidak diinginkan bagi manusia dan lingkungan dapat timbul. 39 gas untuk spray menyebabkan lubang di lapisan ozon Kanker kulit dan penyakit gangguan penglihatan seperti katarak dapat ditimbulkan dari radiasi ultraviolet yang berlebihan. Ganggang hijau sebagai sumber makanan alami dan mata rantai pertama dalam rantai makanan dapat berkurang akibat radiasi ultraviolet ini. ini dapat mengganggu keseimbangan alam dan merupakan sesuatu yang sangat merugikan buat kehidupan makhluk hidup di Bumi. Sinarultravioletjugadapatdihasilkanolehprosesinternalatomdanmolekul.Sinar ultravioletjugadapatdimanfaatkandalamprosessterilisasimakanandimanakumandan bakteri berbahaya di dalam makanan dapat dimatikan. Sinar-X Sinar-XdikenalluasdalamduniakedokteransebagaisinarRontgen.Dipakaiuntuk memeriksaorganbagiandalamtubuh.Tulangyangretakdibagiandalamtubuhdapat terlihat menggunakan sinar-X ini. Sinar-X berada pada rentang frekuensi 300 juta GHz (10 pangkat 17) dan 50 miliar GHz (10 pangkat 19). Penemuan sinar-X dianggap sebagai salah satu penemuan penting dalam fisika. Sinar-XditemukanolehahlifisikaJermanbernamaWilhelmRontgensaatsedang mempelajarisinarkatoda.Carapalingumumuntukmemproduksisinar-Xadalahmelalui mekanismeyangdisebutbremstrahlungatauradiasiperlambatan.Mekanismeiniyang ditempuholehRontgensaatpertamakalimenghasilkansinar-X.Dalamteoriradiasi gelombangelektromagnetikdiketahuibahwamuatanlistrikyangdipercepat(atau diperlambat)akanmenghasilkangelombangelektromagnetik.Selainmelaluiradiasi perlambatan,sinar-Xjugadihasilkandariprosestransisiinternalelektrondidalamatom atau molekul. 40 foto hasil penyinaran sinar-X Sinar Gamma produksi sinar gamma oleh inti atom Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi (dan karenanya juga energi) yang paling besar. Sinar gamma memiliki rentang frekuensi dari 10 pangkat 18 sampai 10 pangkat 22 Hz. Sinar gamma dihasilkan melalui proses di dalam inti atom (nuklir).