MATERI FISIKA:GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Pengertian 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.

Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik

• Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang bersamaan.
• Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus.
• Kuat medan listrik dan magnet besarnya berbanding lurus satu dengan yang lain, yaitu menurut hubungan E = c.B.
• Arah perambatan gelombang elektromagnetik selalu tegak lurus arah medan listrik dan medan magnet.
• Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa.
• Gelombang elektromagnetik merambat dengan laju yang hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnet medium.
• Laju rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merupakan tetapan umum dan nilainyac = 3 x 108 m/s.
• Gelombang elektromagnetik adalah berupa gelombang transversal.
• Gelombang elektromagnetik dapat mengalami proses pemantulan, pembiasan, polarisasi, interferensi, dan difraksi (lenturan).

Macam-Macam Gelombang Elektromagnetik

1. Gelombang radio

Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.

2. Gelombang Mikro (Micro Wave)

Gelombang Mikro (Micro Wave) adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency) yaitu diatas 3 GHz (3×109 Hz)
Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, akan muncul efek pemanasan pada benda tersebut. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, makanan menjadi panas dan masak dalam waktu singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam oven microwave.
Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada radar. Radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak suatu benda dengan gelombang mikro denganfrekuensi sekitar 1010 Hz.

3. Sinar Inframerah (Infra Red)

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya (dari bahasa Latin infra, “bawah”), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop.

Rumus Gelombang Elektromagnetik

Maxwell menyatakan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik memenuhi persamaan :

Persamaan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik

Dari rumus diatas ternyata kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik bergantung pada permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik medium. Maka, secara umum persamaan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik untuk berbagai medium adalah:

SOAL DAN JAWABAN HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN,HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAM LISTRIK

SOAL DAN JAWABAN HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN,HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK  PADA RANGKAIAM LISTRIK

1.      Dalam rumus R=V/I , definisi R adalah ...

a. hambatan, satuannya Ohm
b tegangan, satuannya Volt
c. kuat arus, satuannya ampere
d.konstanta pembanding
e.tinggi arusnya

2.      alat yang digunakan untuk mengukur  hambatan listrik disebut ..

a.Ohmmeter

b. Amperemeter

c.Skala Ritcher

d. Oscilloscope (Osiloskop) ...

e. KWH Meter.

3.      Kuat arus di dalam sepotong kawat penghantar adalah 10 A. Berapa menit waktu yang diperlukan oleh muatan sebesar 4.800 coulomb untuk mengalir melalui penampang tersebut?

a.547 s atau 8 menit

b.568 s atau 9 menit

c.670 s atau 8 menit

d. 480 s atau 8 menit.

e. 720 s atau 10 menit

4.      Sepotong kawat dihubungkan pada beda potensial 6 V. Jika kuat arus yang melalui kawat tersebut 2 A, berapakah hambatan kawat tersebut?

a.      5 Ohm

b.      7 Ohm

c.       3 Ohm

d.      4 Ohm

e.      2 Ohm

5.      Sebuah pemanas listrik memiliki beda potensial 20 V dan kuat arus listrik 4 A. Berapakah hambatan pemanas tersebut?

a.      2 Ω

b.      5 Ω

c.       7 Ω

d.      5,5 Ω

6.      Apabila tegangan listrik pada suatu penghantar 20 volt, maka arus yang mengalir ¾ ampere. Jika tegangan dinaikkan menjadi 42 volt, tentukan kuat arusnya!

a.1,89 A

b. 1,575 A

c. 1, 9 A

d. 1,8 A

e. 2 A

7.      Bila R1, = 6 Ω, R2 = R3 = 2 Ω, dan beda potensial 14 volt, maka besar kuat arus yang mengalir adalah…

A. 7 A

B. 6 A

C. 2 A

D. 1 A

E. 4 A

8.      Untuk memindahkan muatan sebanyak 30 Coulumb dari titik A ke titik B diperlukan energi sebesar 900 Joule. Hitunglah besar beda potensial antara titik A dan titik B adalah ..

A.30 Volt

B.45 Volt

C. 35 Volt

D. 28 Volt

E. 50 Volt

9.      Tuliskan isi dari hukum Ohm !

hukum Ohm yang berbunyi: “Hasil bagi beda potensial dengan kuat arus adalah tetap”

10.  Tuliskan bunyi hukum Kirchhoff 1!

“Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.1”

SOAL DAN JAWABAN TERMODINAMIKA

SOAL DAN JAWABAN TERMODINAMIKA

1.       Pada percobaan Joule, beban bermassa 5 kg mengalami perpindahan kedudukan sebesar 2 m. Jika massa air sebesar 0,2 kg, perubahan suhu air akibat kalor hasil gesekan sudu-sudu dan air adalah...

a. 1°C

b. 10°C

c. 100°C

d. 0,1°C

e. 0,12°C

2.       Suatu gas dimampatkan secara isobarik pada tekanan 2 MPa dari 0,5 m³ menjadi 0,4 m³. Usaha yang dilakukan pada gas adalah...

a. 10 kJ

b. 20 kJ

c. 100 kJ

d. -200 kJ

e. 400 kJ

3.       Sejumlah gas mengalami ekspansi secara adiabatik volumenya menjadi 0,1 m³. Jika suhu akhir gas setengah suhu awalnya dan tekanan awal gas 2 x 105 Pa, tekanan gas setelah ekspansi adalah... (γ = 1,4)

a. 105 Pa

b. 103 Pa

c. 705 Pa

d. 17500 Pa

4.       Grafik berikut ini menunjukkan hubungan antara volume (V) dan tekanan (p) dari suatu gas.

Proses yang menunjukkan gas memperoleh energi terbesar dari usaha yang dilakukan lingkungan pada gas adalah...

a. E ke A

b. D ke E

c. C ke D

d. B ke C

e. A ke B

5.       Suatu gas dalam tabung mengalami pemampatan secara adiabatik maka pada proses ini akan terjadi...

a. W = 0 dan ΔT > 0

b. W < 0 dan ΔT > 0

c. W > 0 dan ΔT = 0

d. W < 0 dan ΔT < 0

e. W > 0 dan ΔT > 0

6.       Gas mengalami ekspansi secara isotermal dari volume awal 3 liter pada tekanan 20 atm (1 atm = 1,01 x 105 Pa) menjadi volume akhir 24 liter. Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut adalah... (Diketahui: nRT1 = P1V1 dan ln 2 = 0,693)

a. 1,25 x 103 J

b. 2,50 x 103 J

c. 12,5 x 103 J

d. 2,5 x 104 J

e. 1,25 x 105 J

7.       Pada tekanan konstan 106 Pa, suhu 10 mol gas helium naik dari -20°C menjadi 0°C. Perubahan energi dalam dan besar usaha yang dilakukan gas helium jika gas tersebut menyerap kalor sebesar 4 kJ adalah... (R = 8,31 J/K mol)

a. ΔU = 2,49 kJ, W = 1,51 kJ

b. ΔU = 1,51 kJ, W = 2,49 kJ

c. ΔU = -2,49 kJ, W = -1,51 kJ

d. ΔU = -1,51 kJ, W = -2,49 kJ

e. ΔU = 2,49 kJ, W = 6,49 kJ

8.       Sejumlah gas ideal mengalami ekspansi sehingga volumenya menjadi dua kali semula, ternyata energi dalam gas menjadi empat kali semula. Tekanan gas tersebut akan menjadi...

a. tetap

b. 2 kali

c. 4 kali

d. 8 kali

e. 16 kali

9.       Dua mol gas monoatomik mendapatkan kalor sebanyak 1297,14 joule secara isokhorik. Jika R = 8,13 J/mol K, tentukan perubahan suhu gas tersebut !

Diketahui:Isokhorik = volume tetap

n = 2 mol

f = 3 (gas monoatomik dengan derajat kebebasan 3)

Q = 1297,14

R = 8,13 J/mol K

Ditanya: ΔT (perubahan suhu)?

Jawab:  Q = (f/2) n.R.ΔT

1297,14 = (3/2). 2 . 8,13 . ΔT

1297,14 = 24,39 . ΔT

ΔT = 1297,14 / 24,39

ΔT = 53,1 K

10.   Mesin Carnot menerima kalor dari reservoir bersuhu tinggi 900 K dan melepaskannya pada reservoir

Diketahui:           T1 = 900 K

T2 = 495 K

Ditanya: η (efisiensi mesin Carnot)?

Jawab:  η = (1 - (T2/T1) x 100%

η = (1 - (495/900) x 100%

η = ((900/900) - (495/900)) x 100%

η = 405/900 x 100% (100% = 100/100 = 1, jadi bisa diabaikan)

η = 405/900

η = 0,45

η = 45/100 atau sama saja dengan 45%