Selasa, 17 Mei 2011

MATERI FISIKA


Besaran
Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka, misalnya panjang, luas, volume, dan kecepatan. Warna, indah, cantik bukan termasuk besaran karena ketiganya tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.
Besaran dibagi dua yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok dalam Satuan Internasional (SI), seperti dalam tabel di bawah ini:
No.
Besaran pokok
Satuan SI
Singkatan
Alat ukur
1.
Panjang
meter
m
mistar
2.
Massa
kilogram
kg
neraca
3.
Waktu
sekon
s
stopwatch
4.
Suhu
kelvin
k
termometer
5.
Kuat arus
ampere
a
ampermeter
6.
Jumlah molekul
mole
mol

7.
Intensitas cahaya
candela
cd

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok.
No.
Besaran turunan
Besaran pokok
Satuan
1.
Luas
panjang x lebar
m2
2.
Volume
panjang x lebar x tinggi
m3
3.
Kecepatan
Jarak / waktu
m/s
http://www.fisikaonline.com/images/stories/coaster.jpg
Kemagnetan
1. Bahan Magnetik dan Nonmagnetik
Berdasarkan kemagnetannya, bahan‑bahan di­bedakan menjadi sebagai berikut.
1.      Bahan magnetik yang disebut juga ferromagnetik, yaitu bahan yang dapat ditarik oleh magnet dengan cukup kuat. Contoh: besi, nikel, dan baja
2.      Bahan nonmagnetik, terdiri dari:

·         Paramagnetik, yaitu bahan yang hanya sedikit ditarik oleh magnet kuat. Contoh : kayu, aluminium dan platina
·         Diamagnetik, yaitu bahan yang sedikit ditolak oleh magneti kuat. Contoh : emas, bismut dan merkuri
Bahan‑bahan magnetik dapat digolongkan lagi menjadi magnet keras dari magnet lunak. Bahan magnet keras adalah bahan yang sukar dijadikan magnet, tetapi setelah menjadi magnet akan menyimpan kemagnetannya dalam waktu yang lama. Contoh: baja, alkomak, dan kobalt. Bahan magnet lunak adalah bahan yang mudah di­jadikan magnet, namun tidak mampu menyimpan kemagnetannya dalam waktu yang lama, misalnya besi.
2. Sifat Kemagnetan
Beberapa sifat kemagnetan yang dapat diamati:
1.      Magnet memiliki dua buah kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Kutub utara selalu menunjuk ke arah utara Bumi, sedangkan kutub selatan selalu menunjuk ke arah selatan Bumi.
2.      Kutub‑kutub senama (sejenis) akan tolak-menolak dan kutub‑kutub yang tidak senama (tidak sejenis) akan tarik‑menarik.
3. Teori Kemagnetan
Menurut teori kemagnetan,
1.      sebuah bahan magnet tersusun dari se­jumlah besar magnet‑magnet kecil yang dinamakan magnet elementer
2.      pada magnet, magnet elementer tersusun secara teratur, sedangkan pada bahan non­magnetik, magnet elementer tersusun se­cara acak;
3.      prinsip membuat magnet adalah menjadikan magnet elementer yang tadinya tidak teratur menjadi teratur dan searah;
4.      pada bahan magnet lunak, magnet elementer mudah "diputar" sehingga bahan‑bahan tersebut mudah dijadikan magnet;
5.      pada bahan magnet keras, magnet elemen­ter sukar "diputar" sehingga bahan ini sukar dijadikan magnet;
6.      bila magnet permanen dipotong, masing-masing potongan akan tetap mempunyai dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.
4. Pembuatan Magnet
a. Membuat magnet dengan cara meng­gosok
Bahan magnet dapat dijadikan magnet dengan cara menggosokkan magnet dengan arah yang senantiasa tidak berubah. Ujung akhir bahan magnet yang digosok akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet yang menggosok (lihat gambar).
b. Membuat magnet dengan cara induksi
Peristiwa batang besi atau baja menjadi magnet karena sebuah magnet berada di dekatnya (tanpa menyentuh) disebut induksi magnetik. Ujung bahan magnetik yang di­dekatkan ke ujung magnet utama akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet utama yang terdekat. Perhatikan gambar ber­ikut.
c. Membuat magnet dengan menggunakan
arus listrik
Untuk membuat magnet dengan cara ini, bahan magnet dililiti kawat berarus listrik yang berisolasi seperti pada gambar. Magnet yang dihasilkan dinamakan elektromagnet. Untuk menentukan ujung mana yang menjadi kutub utara dan selatan digunakan kaidah tangan kanan berikut.
Bayangkan tangan kananmu menggeng­gam kumparan sedemikian sehingga arah putaran keempat jari menunjukkan arah arus. A rah ibu jari menunjuk ke ujung yang menjadi kutub utara (lihat gambar).
Menghilangkan Sifat Kemagnetan
Sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau pemukulan. Pada waktu pemanasan dan pemukulan, magnet elementer diganggu keteraturannya.
Comments (0)

Induksi Elektromagnetik

kudaListrik dalam era industri merupakan keperluan yang  sangat  vital.
Dengan  adanya transformator, keperluan  listrik  pada  tegangan  yang  sesuai  dapat terpenuhi. Dahulu untuk membawa  listrik diperlukan kuda.  Kuda   (pada   gambar)   sedang  membawa pembangkit  listrik  untuk  penerangan  lapangan  ski. Seandainya  transformator  belum  ditemukan,  berapa ekor  kuda  yang diperlukan untuk penerangan  sebuah kota? Fenomena pemindahan listrik akan kamu pelajari pada  bab  ini.  Pada  bab  ini  kamu  akan  mempelajari pemanfaatan kemagnetan dalam produk  teknologi.
 Pretest 
1.  Bagaimanakah cara membuat elektromagnetik?
2.  Apakah kegunaan galvanometer?
3.  Berilah contoh alat yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik !
 Kata-Kata Kunci
–  arus induksi
–   generator
–  dinamo
–  GGL  induksi
–  efisiensi transformator
–  transformator
–  fluks magnetik
–  transmisi daya listrik
Adakah  pusat  pembangkit  listrik  di  dekat  rumahmu?  Pembangkit  listrik  biasanya  terletak  jauh  dari  permukiman  penduduk. Untuk  membawa  energi  listrik,  atau  lebih  dikenal  transmisi  daya listrik, diperlukan kabel yang sangat panjang. Kabel yang demikian dapat menurunkan tegangan. Karena itu diperlukan alat yang dapat menaikkan  kembali  tegangan  sesuai  keperluan.  Pernahkah   kamu melihat tabung berwarna biru yang dipasang pada tiang listrik? Alat tersebut adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan  tegangan. Bagaimanakah  cara menaikkan  dan menurunkan  tegangan  listrik?  Untuk  memahami  hal  ini  pelajari  uraian berikut.
A. GGL INDUKSI
Pada bab sebelumnya, kamu sudah mengetahui bahwa kelistrikan dapat menghasilkan kemagnetan. Menurutmu, dapatkah kemagnetan menimbulkan kelistrikan? Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa  di  sekitar  kawat  berarus  listrik  terdapat  medan  magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael Faraday  membuktikan   bahwa   perubahan  medan  magnet   dapat menimbulkan  arus  listrik  (artinya  magnet  menimbulkan  listrik) melalui  eksperimen  yang  sangat  sederhana.  Sebuah  magnet  yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus  listrik pada kumparan  itu. Galvanometer merupakan  alat  yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa  magnet yang digerakkan keluar dan masuk   pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat  magnet  bergerak.  Jika  magnet  diam  di  dalam  kumparan,  di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.
1.   Penyebab Terjadinya GGL Induksi
Ketika  kutub  utara  magnet  batang  digerakkan  masuk  ke dalam kumparan,  jumlah garis gaya-gaya magnet yang  terdapat di dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya   jumlah garis- garis   gaya   ini   menimbulkan   GGL   induksi   pada   ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir  menggerakkan  jarum  galvanometer.  Arah  arus  induksi dapat  ditentukan  dengan  cara  memerhatikan  arah  medan  magnet yang  ditimbulkannya. Pada  saat magnet masuk,  garis  gaya  dalam kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus  induksi bersifat mengurangi garis gaya  itu. Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi seperti yang  ditunjukkan Gambar  12.1.a  (ingat  kembali  cara menentukan kutub-kutub solenoida).gb121
Ketika  kutub  utara  magnet  batang  digerakkan  keluar  dari dalam kumparan,  jumlah garis-garis gaya magnet yang  terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini  juga  menimbulkan  GGL  induksi  pada  ujung-ujung  kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang  masuk  ke  kumparan.  pada  saat  magnet  keluar  garis  gaya dalam  kumparan  berkurang.  Akibatnya  medan  magnet  hasil  arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi seperti yang ditunjukkan Gambar 12.1.b. Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah  garis-garis  gaya  magnet  di  dalam  kumparan  tidak  terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak. Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua ujung kumparan jika di dalam kumparan  terjadi perubahan  jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya perubahan jumlah  garis-garis  gaya  magnet  dalam  kumparan  disebut  GGL induksi.  Arus  listrik  yang  ditimbulkan  GGL  induksi  disebut  arus induksi. Peristiwa  timbulnya GGL  induksi dan arus  induksi akibat adanya perubahan  jumlah garis-garis gaya magnet disebut  induksi elektromagnetik.  Coba  sebutkan  bagaimana  cara  memperlakukan magnet dan kumparan agar timbul GGL induksi?
2.   Faktor yang Memengaruhi Besar GGL Induksi Sebenarnya besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya   penyimpangan   sudut   jarum   galvanometer.   Jika   sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Bagaimanakah cara memperbesar GGL induksi? Ada  tiga  faktor yang memengaruhi GGL induksi, yaitu : a.   kecepatan  gerakan  magnet  atau  kecepatan  perubahan  jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik), b.   jumlah lilitan, c.   medan magnet
Latihan
1.   Apakah  penyebab  terjadinya  GGL  induksi?
2.   Mengapa magnet  yang  diam  di  dalam kumparan   tidak   menimbulkan   GGL induksi? 3.   Apakah perubahan bentuk energi yang terjadi  pada  peristiwa  induksi  elektromagnetik?
4.   Sebutkan  tiga  cara  memperbesar  arus induksi.
B.  PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Pada induksi elektromagnetik terjadi perubahan bentuk energi gerak menjadi energi listrik. Induksi elektromagnetik digunakan pada pembangkit energi listrik. Pembangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik adalah generator dan dinamo. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. Kumparan  atau  magnet  yang  berputar  menyebabkan  terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan. Perubahan  tersebut  menyebabkan  terjadinya  GGL  induksi  pada kumparan.  Energi  mekanik  yang  diberikan  generator  dan  dinamo diubah ke dalam bentuk energi gerak rotasi. Hal  itu menyebabkan GGL  induksi  dihasilkan  secara  terus-menerus  dengan  pola  yang berulang secara periodik
1.   Generator Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator  DC  memutar  kumparan  di  dalam  medan  magnet  tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa  arus  bolak-balik.  Ciri  generator  AC  menggunakan  cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri  generator  DC  menggunakan  cincin  belah  (komutator).  Jadi, generator  AC  dapat  diubah  menjadi  generator  DC  dengan  cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator. Sebuah  generator  AC  kumparan  berputar   di  antara  kutub- kutub  yang  tak  sejenis  dari  dua  magnet  yang  saling  berhadapan. Kedua  kutub  magnet  akan  menimbulkan  medan  magnet.  Kedua ujung  kumparan  dihubungkan  dengan  sikat  karbon  yang  terdapat pada  setiap  cincin.  Kumparan  merupakan  bagian  generator  yang berputar  (bergerak) disebut  rotor. Magnet  tetap merupakan bagian generator   yang   tidak   bergerak   disebut   stator.   Bagaimanakah generator bekerja? Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (membentuk  sudut  0 derajat),  belum  terjadi  arus  listrik  dan  tidak  terjadi GGL induksi  (perhatikan  Gambar  12.2).  Pada  saat  kumparan  berputar perlahan-lahan,  arus  dan  GGL  beranjak  naik  sampai  kumparan membentuk sudut 90 derajat. Saat itu posisi kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan mem bentuk sudut 180 derajat kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan magnet, maka GGL induksi dan arus induksi menjadi nol.gb122
Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi  dengan  arah  yang  berlawanan.  Pada  saat  membentuk  sudut 270 derajat, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai  maksimum  lagi,  namun  arahnya  berbeda.  Putaran  kumparan selanjutnya,  arus  dan  tegangan  turun  perlahanlahan  hingga  mencapai  nol  dan  kumparan  kembali  ke  posisi  semula  hingga  memb entuk sudut 360 derajat.
2. Dinamo Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator. gb1231Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin). Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor

Tidak ada komentar:

Posting Komentar