MEDAN ELEKTROMAGNETIK

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK (GEM)

 

 

PENDAHULUAN

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium dalam merambat.

Gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan yang saling berhubungan ada 3, yaitu :

Muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik di sekitarnya, yang sesuai Hukum Coulomb, dengan persamaan :

Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya, yang sesuai Hukum Biot Savart, dengan persamaan :

Perubahan medan magnet dapat menimbulkan GGL yang dapat menghasilkan medan listrik, yang sesuai Hukum Induksi Faraday, dengan persamaan :

Sedangkan menurut hipotesa Maxwell tentang kelistrikan dan kemagnetan adalah karena perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka sebaliknya perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan medan magnet.

Hipotesa tersebut dapat dijelaskan dengan dua buah bola isolator bermuatan listrik yang digetarkan dengan pegas seperti gambar di bawah. Jelaskan mengenai hipotesa Maxwell tersebut.

Kedua bola isolator yang bermuatan listrik digetarkan pada pegas untuk menimbulkan perubahan medan magnet dan medan listrik sehingga dipancarkanlah gelombang elektromagnetik.

GEM merupakan jenis gelombang transversal karena medan listrik dan medan magnet selalu saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang.

Hubungan cepat rambat gelombang dengan permitivitas listrik dan permeabilitras magnet dirumuskan dengan :

Dimana :   e_o = permitivitas listrik = 8,85 x 10^-12 C/Nm²

m_o = permeabilitas magnet = 4p x 10^-7 Wb/Am

c  = cepat rambat gelombang elektromagnetik

Sehingga diperoleh nilai c adalah 2,998 x 10⁸ m/s

Karena nilai c sama dengan nilai cepat rambat cahaya dalam vakum, maka dapat disimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

PERCOBAAN HERTZ

Heinrich Hertz menguji hipotesa Maxwell dengan rangkaian berikut. Jelaskan tentang gambar tersebut.

Dengan menggetarkan saklar S, kumparan akan menginduksikan pulsa tegangan pada kedua elektroda bola di sisi A sehingga terjadi percikan bunga api karena adanya pelepasan muatan.

Ternyata elektroda pada kedua loop kawat di sisi B juga menampakkan percikan bunga api. Berarti terjadi pemindahan energi gelombang elektromagnetik dari sisi A sebagai loop pengirim ke sisi B sebagai penerima.

Dari percobaan-percobaan Hertz, diperoleh beberapa hal tentang :

Cepat rambat GEM, yaitu sesuai dengan nilai yang diramalkan oleh Maxwell.

Sifat-sifat GEM, yaitu :

Dapat merambat dalam ruang hampa udara

Merupakan gelombang transversal

Dapat mengalami polarisasi

Dapat mengalami pemantulan (refleksi)

Dapat mengalami pembiasan (refraksi)

Dapat mengalami interferensi

Dapat mengalami difraksi

Merambat dalam arah lurus

Pembiasan GEM adalah pembelokan arah perambatan GEM pada bidang batas antara dua medium yang memiliki sifat yang berbeda dalam merambatkan gelombang.

Interferensi GEM adalah perpaduan antara dua GEM atau lebih yang koheren di suatu tempat pada saat yang bersamaan.

Difraksi GEM adalah penghamburan atau pelenturan GEM yang disebabkan adanya penghalang berupa celah sempit.

SPEKTRUM GEM

Hubungan antara frekuensi (f), panjang gelombang (l), dan cepat rambat gelombang (c) dirumuskan dengan :

Gelombang Radio

Rentang frekuensi : 5 x 10⁵ – 2 x 10⁷ Hz

Panjang gelombang : 6 x 10¹² – 1,5 x 10¹¹

Dihasilkan oleh : muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat penghantar.

Pembangkit muatan-muatan listrik pada rangkaian elektronika disebut osilator.

Gelombang Medium

Rentang frekuensi : 1 MHz

Digunakan sebagai alat komunikasi.

Mudah dipantulkan oleh lapisan atmosfer bumi dimana lapisan pemantul ini disebut sebagai ionosfer.

Informasi bunyi yang dibawa dalam bentuk perubahan amplitudo sehingga disebut dengan Amplitudo Modulation (AM).

Gelombang VHF (Very High Frequency)

Rentang frekuensi : 30 MHz – 300 MHz

Gelombang VHF tidak dipantulkan oleh lapisan atmosfer bumi karena dapat menembus lapisan atmosfer bumi.

Pengaruhnya terhadap sistem komunikasi adalah dibutuhkan stasiun penghubung (relay) yang dapat memancarkan kembali gelombang yang diterima.

Informasi bunyi yang dibawa dalam bentuk perubahan frekuensi sehingga disebut dengan Frequency Modulation (FM).

Gelombang TV

Rentang frekuensi : 4 x 10⁷ – 2 x 10⁸ Hz

Panjang gelombang : 7,5 x 10¹⁰ – 1,5 x 10¹⁰

Dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat penghantar.

Cara pancarannya adalah merambat lurus.

Gelombang TV tidak dipantulkan oleh lapisan atmosfer bumi karena dapat menembus lapisan atmosfer bumi.

Pengaruhnya terhadap sistem komunikasi adalah dibutuhkan stasiun penghubung (relay) yang dapat memancarkan kembali gelombang yang diterima.

Gelombang Mikro

Rentang frekuensi : 10⁹ – 3 x 10¹¹ Hz

Panjang gelombang : 3 x 10⁹ – 1,5 x 10¹⁰

Dihasilkan oleh : alat seperti Klystron, magneton, TWT (Travelling Wave Tube).

Contohnya adalah RADAR (Radio Detection and Ranging) yang berarti mencari atau menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro.

Cara kerja RADAR adalah sebuah antenna memancarkan seberkas sinar tipis gelombang mikro dalam bentuk pulsa-pulsa pendek sehingga dengan mudah dipantulkan oleh sebuah benda yang kemudian pulsa tersebut dipantulkan oleh benda tersebut. Sebagian pantulan tersebut akan diterima kembali oleh antenna radar.

Untuk mengetahui jarak sasaran ke pusat RADAR digunakan persamaan :

Dimana :   s = jarak benda dari pusat radar

c = cepat rambat gelombang elektromagnetik

Dt = selang waktu antara pancaran dan penerimaan

Sinar Infra Merah

Rentang frekuensi : 3 x 10¹¹ – 4,3 x 10¹⁴ Hz

Panjang gelombang : 10⁷ – 7 x 10³

Dihasilkan oleh : benda-benda panas, seperti matahari

Radiasi infra merah adalah radiasi yang tidak dapat dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah.

Radiasi infra merah dihasilkan oleh getaran atom-atom dalam suatu molekul yang akan memancarkan gelombang elektromagnetik.

Cara kerja radiasi infra merah untuk mendeteksi suatu benda adalah setiap benda hangat memancarkan radiasi infra merah yang tergantung dari suhu dan warna benda. Dengan menggunakan pelat foto yang peka terhadap infra merah, satelit pengamat mampu mendeteksi benda tersebut.

Cahaya Tampak

Rentang frekuensi : 7,5 x 10¹⁴ – 4,3 x 10¹⁴ Hz

Panjang gelombang : 7 x 10³ – 4 x 10³

Dihasilkan oleh : matahari dan lampu.

Spektrum  warna  dari  panjang  gelombang  kecil  sampai  ke  panjang gelombang besar

adalah ungu, biru, hijau, kuning, jingga dan merah.

Sinar Ultra Violet

Rentang frekuensi : 7,5 x 10¹⁴ – 10⁶ Hz

Panjang gelombang : 4 x 10³ – 3 x 10²

Dihasilkan oleh : benda yang sangat panas, matahari

Pengaruh sinar ultra violet terhadap suatu benda atau makhluk hidup adalah :

Memendarkan barium, platina, cianida

Menghitamkan pelat foto yang berlapis perak bromida

Membunuh kuman, terutama untuk penyakit kulit.

Sinar X

Rentang frekuensi : 10¹⁶ – 3 x 10²⁰ Hz

Panjang gelombang : 3 x 10² – 10²

Dihasilkan oleh : tembakan electron pada keeping logam.

Sifat sinar X adalah :

Mempunyai daya tembus yang tinggi

Dapat menghitamkan pelat foto

Sinar Gamma

Rentang frekuensi : 10¹⁸ – 5 x 10²⁴ Hz

Panjang gelombang : 3 – 6 x 10^-7

Dihasilkan oleh : reaksi nuklir (inti atom yang tidak stabil).

Sifat sinar gamma adalah :

Mempunyai frekuensi terbesar

Dapat menembus pelat besi.

DASAR ELEKTROMAGNETIK

Keutamaan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energy disrbabkan terjadinya bahan-bahan magnetic yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energy yang tinggi; kerapatan energy yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume msin yang tinggi.

MEDAN MAGNET DAN MEDAN LISTRIK
Medan magnet terbentuk dari gerak electron. Arus listrik yang melalui suatu hantaran merupakan aliran electron, maka pada sekitar kawat hantaran listrik tersebut akan ditimbulkan suatu medan magnet. Medan magnet memiliki arah, kerapatan, dan intensitas yang digambarkan sebagai “garis-garis fluks”.
Hubungan antara arus listrik dan medan magnet dinyatakan oleh Hukum Ampere, dan untuk rangkaian sederhana, persamaannya adalah

Ni = Hl ampere-turn

Dimana:
N = jumlah lilitan
i = arus listrik (A)
H = kuat medan (A/m)
l = panjang jalur (m)

INDUKTANSI TEGANGAN-HUKUM FARADAY
Apabila medan magnet berubah-ubah terhadap waktu, akibat arus bolak balik yang berbentuk sinusoid akan dibangkitkan atau diinduksikan. Hubungan ini dinyatakan oleh Hukum Faraday. Medan magnet atau fluks yang berubah-ubah pada inti besi menghasilkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar

e = – N dФ/dt = – dλ/dt

dimana:
λ = N.Ф merupakan flux linkage
Ф menyatakan harga fluks yang berubah-ubah terhadap waktu.

KONSEP RANGKAIAN MAGNET
Arus listrik (i) yang dialirkan melalui penghantar yang dibelitkan pada inti besi yang berbentuk cincin toroidal, akan menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan jumlah lilitan (N) dikalikan dengan besaran arus listrik (i). Ampere-turn Ni ini dikenal sebagai gaya gerak magnet (ggm).

F = Ni ampere-turn

Gaya gerak magnet (ggm) adalah perbedaan potensial magnet cenderung menggerakkan fluks disekitar cincin toroidal. Gerak fluks disekitar cincin, selain ditentukan oleh besaran ggm, juga merupakan fungsi dari tahanan besi yang membawa fluks tersebut.

Ф = F/R weber

KURVA MAGNETASI
Keuntungan menggunakan bahan feromagnet sebagai inti besi pada mesin-mesin listrik adalah dimungkinkannya memperoleh fluks yang berlipat ganda untuk ggm tertentu yang diberikan. Walaupun demikian, bila dikehendaki harga fluks yang sebanding dengan harga ggm-nya, maka inti besi harus dioperasikan pada daerah tidak jenuh. Bentuk nonlinear kurva magnetasi ini akan berperam penting dalam pembahasan sifat mesin-mesin listrik dan transformator.

B = Ф/A = F/A.R = µF/l = µH webwr/m²

Dimana
H = F/l = Ni/l ampere-turn/m

INTENSITAS MEDAN MAGNET-HUKUM AMPERE
Hukum Ampere bersama dengan beberapa persamaan lain membentuk persamaan Maxwell; menyatakan bahwa integral keliling kuat medan magnet berbanding lurus dengan besar arus listrik yang terkurung oleh integral keliling itu.

ФH dl = ∫s I dA

Dimana:
dA = unsure luas

ENERGI DALAM MEDAN MAGNET
Energy listrik yang diberikan oleh sumber akan digunakan oleh inti besi beserta belitannya untuk menghasilkan medan magnet. Dengan demikian energy yang diperoleh akan tersimpan dalam medan magnet yang ditimbulkan

dWe = dWf

contoh:
Arus 10 ampere mengalir melalui kawat yang lurus. Hitung gaya pada suatu kutub magnet yang ditempatkan pada jarak 10cm dari kawat. Kawat demikian dibengkokkan menjadi suatu loop dan hitunglah diameter loop supaya gaya gerak magnet (ggm) sama dengan 80% harga semua untuk nilai arus yang sama besar 10 ampere

Pemecahan
Gaya pada suatu kutub magnet = gaya gerak magnet sehingga untuk keadaan pertama, besar ggm:
= I/2Πr = 10/2Π x 10 x10ֿ² = 50/Π ampere lilitan/m
Gaya gerak magnet untuk keadaan kedua
= I/2r dimana r = jari-jari.
Sehingga, jari-jari loop = 0,395 meter.
(Zuhal.1993.Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya.Gramedia Pusaka Utama,Jakarta)

ilmu alamiah dasar (ELEKTROMAGNET)

ELEKTROMAGNET

                               

   

Nama : Teni Karlina

Kelas  : 1PA09

NPM  : 17511072

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.

Gambar 1. 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.

Induksi Elektromagnetik

Terjadinya Induksi Elektromagnetik

Ketika kutub utara magnet digerakkan memasuki kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke salah satu arah (misalnya ke kanan). Jarum galvanometer segera kembali menunjuk ke nol (tidak menyimpang) ketika magnet tersebut didiamkan sejenak  di dalam kumparan. Ketika magnet batang dikeluarkan, maka jarum galvanometer akan menyimpang dengan arah yang berlawanan (misalnya ke kiri).

Jarum galvanometer menyimpang disebabkan adanya arus yang mengalir dalam kumparan. Arus listrik timbul karena pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial ketika magnet batang digerakkan masuk atau keluar dari kumparan.
Beda potensial yang timbul ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi).

Ketika magnet batang digerakkan masuk, terjadi penambahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan (galvanometer menyimpang atau ada arus yang mengalir). Ketika batang magnet diam sejenak maka jarum galvanometer kembali ke nol (tidak ada arus yang mengalir). Ketika batang magnet dikeluarkan terjadi pengurangan jumlah garis gaya magnetik yang memtong kumparan (galvanometer menyimpang dengan arah berlawanan).

Jadi, akibat perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan, maka pada kedua ujung kumparan timbul beda potensial atau ggl induksi. Arus listrik yang disebabkan oleh perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan disebut arus induksi.

Faktor-Faktor yang  Menentukan Besar GGL
Besarnya ggl induksi tergantung pada tiga faktor, yaitu ;
1) banyaknya lilitan kumparan
2) kecepatan keluar-masuk magnet dari dan keluar kumparan
3) kuat magnet batang yang digunakan

Alat-Alat yang Bekerja Berdasar Prinsip Induksi Elektromagnetik
1. Generator
Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.
Ada dua jenis generator, yaitu :
a. Generator arus bolak-balik (AC) atau alternator
b. Generator arus searah (DC)
Perbedaan antara generator arus bolak-balik dengan arus searah hanya terletak pada bentuk cincin luncur yang berhubungan dengan kedua ujung kumparan. Pada generator arus bolak-balik terdapat dua buah cincin luncur, sedangkan pada generator arus searah terdapat sebuay cincin yang terbelah di tengahnya (cincin belah atau komutator).

Ggl  atau arus induksi pada alternator dapat diperbesar dengan empat cara :
1) memakai kumparan dengan lilitan lebih banyak\
2) memakai magnet yang lebih kuat
3) melilit kumparan pada inti besi lunak
4) memutar kumparan lebih cepat

Contoh generator arus bolak-balik :
– dinamo sepeda
– generator AC pembangkit listrik

2. Transformator
Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) dari suatu nilai ke nilai tertentu. Trafo terdiri dari pasangan kumparan primer dan sekunder yang terpisah dan dililitkan pada inti besi lunak.
Ada dua jenis trafo, yaitu
1) Trafo step up (penaik tegangan)
2) Trafo step down (penurun tegangan)

Semikonduktor

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Belum Diperiksa

Langsung ke: navigasi, cari

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan semikonduksi yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).

Untuk informasi bagaimana semikonduktor digunakan sebagai alat elektronik, lihat alat semikonduktor.

Daftar isi 1 Doping Semikonduktor 2 Persiapan bahan semikonduktor 3 Lihat pula 3.1 Bidang terkait 3.2 Sub-bidang 3.3 Konsep 4 Referensi 5 Pranala luar

Doping Semikonduktor

Distribusi Fermi-Dirac sebagai dasar struktur pita dalam semikonduktor

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini disebut dopan.

Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat meningkatkan konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu milyar.^[rujukan?] Dalam sirkuit terpadu modern, misalnya, polycrystalline silicon didop-berat seringkali digunakan sebagai pengganti logam.

Persiapan bahan semikonduktor

Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan dalam proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari material. Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga diperlukan, karena kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi, kembaran, dan retak tumpukan) mengganggu properti semikonduktivitas dari material. Retakan kristal merupakan penyebab utama rusaknya perangkat semikonduktor. Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai kesempurnaan yang diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan dasar) kristal dengan diameter antara empat hingga dua belas inci (300 mm) yang ditumbuhkan sebagai silinder kemudian diiris menjadi wafer.

Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor, metode khusus telah dikembangkan untuk memproduksi bahan semikonduktor awal. Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk pertumbuhan kristal menggunakan proses Czochralski. Langkah tambahan yang dapat digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian dikenal sebagai perbaikan zona. Dalam perbaikan zona, sebagian dari kristal padat dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daerah yang dicairkan, sedangkan material yang diinginkan mengkristal kembali sehingga menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan lebih sedikit kesalahan.

Dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang melibatkan heterojunction antara bahan-bahan semikonduktor yang berbeda, konstanta kisi, yaitu panjang dari struktur kristal yang berulang, penting untuk menentukan kompatibilitas antar bahan.

Konduktor dan Dielektrik

Bahan dipandang sebagai kumpulan muatan positif dan negatif yang berasal dan komponen-komponen pembentuk atom, yaitu inti atom dan elektron. Andai kata muatan di dalam bahan bebas bergerak ke setiap bagian bahan, maka bahan tersebut disebut sebagai bahan konduktor. Biasanya yang bebas bergerak di dalam konduktor adalah elektron-elektron, jadi ada sebagian elektron dalam konduktor yang tidak terkait dengan inti tetentu.

Konduktor (ideal) dapat memberikan muatan (bebas) dalam jumlah yang  terbatas. Satu atau dua elektron per atom tidak berasosiasi dengan inti tertentu. Sebaliknya bila semua elektron terkait pada suatu inti, sehingga tidak dapat bergerak jauh dari inti tersebut, maka bahan itu disebut isolator atau dielektrik. Atau dielektrik disebut juga semua muatan terikat pada atom atau molekul, hanya bergerak sedikit dalam molekul.

Di dalam dielektrik muatan tidak dapat bergerak. Adanya bahan di dalam medan listrik akan mempengaruhi medan tersebut, dan sebaliknya medan juga akan mempengaruhi susunan muatan di dalam bahan. Muatan-muatan yang berada di dalam konduktor yang diletakkan di dalam medan listrik akan menyusun diri sedemikian rupa sehingga timbul medan yang meniadakan medan luar. Itu sebabnya medan listrik di dalam konduktor selalu sama dengan nol.

Sebenarnya di dalam atom terdapat inti bermuatan positif, dan sejumlah elektron mengelilingi inti. Kedua macam muatan tersebut, akan dipengaruhi oleh medan listrik , sehingga pusat muatan elektron dan inti akan saling terpisah, bergeser kedudukannya. Dalam keadaan ini,atom disebut terpolarisasi, dengan mempunyai momen dipol hetil disebut  yang searah dengan medan . Dapat dihubungkan bahwa , dimana disebut polarisabilitas atom. Atom netral mulanya tidak mempunyai momen dipol, kemudian karena ada pengaruh medan luar, maka terjadi momen dipol terimbas.

DIELEKTRIK
 

 Bahan Dielektrik

Suatu material konduktor, seperti kaca, kertas atau kayu disebut dielektrik. Ketika ruang di antara dua konduktor pada suatu kapasitor diisi dengan dielektrik, kapasitansi naik sebanding dengan faktor K yang merupakan karakteristik dielektrik dan disebut konstanta dielektrik. Hal ini ditemukan oleh Michael Faraday. Kenaikan kapasitansi ini disebabkan oleh melemahnya medan listrik di antara keping kapasitor akibat kehadiran dielektrik.Dengan demikian, untuk jumlah muatan tertentu untuk keping kapasitor, perbedaan potensial menjadi lebih kecil dan rasio  bertambah besar.

Dielektrik dapat memperlemah medan listrik antara keping-keping suatu kapasitor karena dengan hadirnya medan listrik, molekul-molekul dalam dielektrik akan menghasilkan medan listrik tambahan yang arahnya berlawanan dengan medan listrik luar.

2.      Dipol Induksi

Tanpa adanya medan luar, ada kemungkinan muatan negatif terdistribusi merata di sekitar muatan positif di dalam molekul bahan, sehingga pusat muatan negatif dan positif akan berimpit. Dalam hal ini molekul tersebut tidak mempunyai momen dipol, seperti dapat terlihat dari persamaan momen dipol untuk dua buah muatan titik yang berlawanan. Dengan adanya medan listrik dari luar, muatan positif akan “terdorong” dalam arah medan, sehingga terjadi pemisahan pusat muatan seperti pada gambar (II.1).

Definisi konduktor atau pengertian penghantar. Konduktor atau penghantar adalah zat atau bahan yang bersifat dapat menghantarkan energy, baik energy listrik maupun energy kalor, baik berupa zat padat, cair atau gas. Bahan-bahan yang bersifat konduktor ini biasanya digunakan untuk membuat alat-alat yang sifatnya membutuhkan kecepatan transfer energy, misalnya panci, setrika, kabel dan solder.
Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan.

Sumber: http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2120327-pengertian-konduktor/#ixzz2HH82nJ61

Gelombang Elektromagnetik

106

              I.      PENDAHULUAN

 

Kemajuan teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.

Seperti apakah gelombang elektromagnetik, apa contoh gelombang elektromagnetik itu?
Gelombang elektromagnetik sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu contohnya adalah sinar matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya. Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi spektrum gelombang elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk itu disini kita akan mempelajari tentang rentang spektrum gelombang elektromagnetik, karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum dan contoh dan penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.

            II.      KAJIAN PUSTAKA

 

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

 

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat  walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik :
Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

1.      Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.

2.      Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

3.      Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

4.      Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

5.      Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Osilasi listrik.
2. Sinar matahari ® menghasilkan sinar infra merah.
3. Lampu merkuri ® menghasilkan ultra violet.
4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam ® menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).

Inti atom yang tidak stabil  menghasilkan sinar gamma.

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

 

Contoh spektrum elektromagnetik

 

Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

Gelombang mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.
Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.

Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

Sinar X

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.
Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh.

Contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :

1. 1. Radio

Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

1. 1. Microwave

Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.

1. 1. Infrared

Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

d.      Ultraviolet

Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.

e.      Sinar X

 

Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

 

          III.      KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :

* Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz

* Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz

* Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm)[1].

Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti :

Radar

(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.

Infra Merah

Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul

Sinar tampak

mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.

Ultra ungu

dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.

January 7, 2013 1:16 am / Leave a comment