Materi Fisika : TEORI RELATIVITAS

TEORI RELATIVITAS 

Perambatan gelombang memerlukan medium .

             Gelombang mekanik seperti seperti gelombang bunyi memerlukan medium yang berwujud  yang berwujud padat, cair dan gas. Sedangkanuntuk perambatan gelombang elektromagnetik atau cahaya para ahli menduga adanya sejensi medium yang disebut eter. Eter ini ada di mana – mana , juga di hampa udara. Gelombang cahaya yang berasal dari matahari sampai di bumi akan terjadi jika ada eter..

             Dugaan para ahli ternyata tidak benar setelah Michelson dan Morley mengadakan percobaan untuk menguji kebenaran adanya eter tersebut. Hasil percobaannya menunjukkan bahwa kecepatan cahaya dari segala arah sama dan tidak tergantung  pada gerak bumi. Hal ini membuktikan bahwa tidak ada eter di alam semstesta ini.

11.1. TEORI RELATIVITAS EINSTEIN

Dengan tiadanya teori eter di alam semesta ini Einstein pada tahun 1905 mengumumkan teori relativitas yang terbagi atas dua bagian :

·    Teori Relativitas khusus, yang menyangkut benda – benda yang bergerak beraturan relative terhadap benda – banda lain

·    Teori relativitas umum, yang menyangkut benda – benda yang bergerak dipepe rcepat relative terhadap benda – benda lain

Teori Relativitas Khusus berdasarkan dua postulat yaitu :

·    Postulat pertama

Hukum – hokum fisika boleh dinyatakan dengan susunan persamaan yang sama untuk semua  

Contoh :

Dua percobaan yang sama dilakukan masing – masing di atas kapal dan di daratan. Percobaan – percobaan itu akan memberikan hasil yang sama dan tidak bergantung pada kerangka acuan (kapal) dan kerangka acuan yang diam (daratan).

·    Postulat ke dua :

·    Kecepatan  cahaya di dalam ruang hampa untuk semua pengamat samadan tidak tergantung pada gerak sumber cahaya ataupun pengamatnya.

Contoh :

·         Kecepatan cahaya di alam semesta dalam segala arah selalu sama. Tidak ada kecepatan relative untuk cahaya dalam ruang hampa. Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah suatu tetapan universal.

11.2.   RELATIVITAS KECEPATAN BENDA

             Pengamatan terhadap orang yang berjalan di dalam gerbong kereta sesuai aturan Newton dapat dituliskan dengan : jika kecepatan benda A terhadap benda B dinyatakan dengan VAB dan kecepatan benda B terhadap  benda C = VBC , maka kecepatan benda A terhadap benda benda C dinyatakan dalam bentuk rumus :

VAC = VAB + VBC

Sedangkan menurut aturan Einstein , kecepatan benda A terhadap benda C dinyatakan dalam bentuk rumus :

Untuk benda – benda dengan kecepatan yang jauh di bawah kecepatan cahaya kedua aturan ini memberikan hasil perhitungan yang sama. Tetapi utnuk benda – benda yang mempunyai kecepatan mendekati kecepatan cahaya aturan Einstein menunjukkan keunggulan.

Contoh soal :

1.       Seorang berjalan dengan kecepatan 5 Km / jam di dalam gerbong yang melaju dengan kecepatan 75 km / jam . Arah gerak orang dan arah gerak gerbong sama. Hitung kecepatan orang terhadap tanah

2.       Kecepatan pesawat A terhadap B adalah 0,3c sedang kecepatan pesawat B terhadap pengamat di bumi adalah 0,8c. Tentukan kecepatan pesawat A terhadap pengamat di bumi.

2. Kontraksi Lorentz

Teori relati vitas membawa pengaruh terhadap pengukuran  panjang suatu benda yang bergerak terhadap  kontraksi Lorentz atau penyusutan panjang.atau  ditulis dalam bentuk persamaan:

Keterangan :

l= Panjang benda bergerak yang diamati oleh pengamat yang diam (m)

lo = Panjang benda diam pada  suatu pada suatu kerangka acuan (m)

v = Kecepatan benda terhadap kerangka acuan (m/s)

c = kecepatan cahaya  (3 x 10 m/s)

sejajar den gan kecepatan v, benda akan mengalami perubahan panjang . Dimana panjang benda seolah – olah menyusut

Contoh soal :

1. Sebuah benda dalam keadaan diam panjangnya 10 meter. Benda bergerak dengan kecepatan 0,8 csearah dengan panjangnya. Hitung panjang benda saat bergerak ?

2.   Sebuah batang terikat pada sebuah roket yang sedang meluncur dengan kecepatan   c, menurut awak pesawat , panjang batang adalah 2 meter. Berapakah panjang batang tersebut menurut pengamat yang diam terhadap bumi.

3.   Dilatasi Waktu

Menurut Einstein bahwa waktu adalah sesuatu yang relative. Di dalam suatu kerangka acuan yang bergerak terhadap seorang pengamat yang diamterdapat lonceng yang menunjukkan selang waktu ∆to. Selang waktu yang diamati oleh pengamat tersebut adalah  ∆t lebih lamat dari pada ∆to. Beda waktu yang merupakan perpanjangan waktu pengamatan  bagi pengamat diamdisebut dilatasi waktu. Menurut Einstein hubungan antara kedua selang waktu itu dirumuskan dengan :

 = Selang waktu yang diukur oleh pengamat yang relative bergerak (s)

 =Selang waktu yang diukur oleh pengamat yang relative diam (s)

v = kecepatan relative pengmat yang bergerak terhadap pengamat yang diam (m/s)

c = kecepatan cahaya ( 3 x 108 m / s)

contoh soal :

1.   Sebuah pesawat antariksa bergerak selama satu tahun menurut waktu di dalam pesawat. Jika waktu itu sesuai dengan dua tahun waktu di bumi. Tentukan kecepatan pesawat.

2.   Pesawat bergerak dengan kecepatan 0,6 c terhadap bumi. Orang di bumi melihat nyala lampu selama 8 sekon dari pesawat itu. Nyala lampu menurut orang yang berada di dalam pesawat adalah ….

4.   Massa Realativ istik

Untuk gerakan – gerakan benda dengan kecepatan relative kecil tidak terjadi perubahan massa. Perubahan itu baru tampak jika kecepatannya mendekati kecepatan cahaya. Oleh Einstein hubungan massa diam dan massa bergerak yang ditinjau oleh pengamat dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan :

m = Massa benda dalam keadaan bergerak (Kg)

mo = Massa benda dalam keadaan diam (Kg)

v = Kecepatan benda (m/s)

c = Kecepatan cahaya ( 3 x 108 m / s)

Contoh soal :

1.   Jika massa diam benda 5 Kg , hitunglah massa benda bergerak dengan kecepatan  (12/13) c ?.

2.   Berapakah kecepatan sebuah partikel  yang massanya sebesar 5/3  massa diamnya  ?.

5.   Momentum Relativistik

Sebuah benda yang bermassa bergerak dengan kecepatan v menurut mekanika klasik  dirumuskan dengan  p = mv. Jika kecepatan mendekati kecepatan cahaya maka momentum benda akan mengalami perubahan. Pada saat itu momentum benda dikatan dengan momentum Relativistik.

 Dimana dari persamaan mekanika klasik dapat digunakan massa relativitas, sehingga persamaannya

Keterangan :

m = Massa benda dalam keadaan bergerak (Kg)

mo = Massa benda dalam keadaan diam (Kg)

v = Kecepatan benda (m/s)

c = Kecepatan cahaya ( 3 x 108 m / s)

p = momentum relativistic(Kg m / s)                                                                          

Contoh soal :

1.   Sebuah electron memiliki massa 9,1 x 10-31 Kg, bergerak dengan kecepatan 0,96 c, dimana kecepatan cahaya ( c ) = 3,0 x 108 m/s. Hitunglah momentum electron tersebut ?.

2.   Sebuah benda memiliki massa diam sebesar 5 Kg, bergerak dengan kecepatan    c  hitunglah momentum benda tersebut ?.

6.   Energi Relativistik

Menurut  hukum Newton jika ada sebuah gaya terus menerus diperbesar maka percepatan yang dihasilkan dapat melebihi kecepatan cahaya, sedangkan menurut teori Relativitas ini tidak benar, sehingga untuk benda yang bergerak mendekati cahaya sehingga persamaan Energi kineticnya  :

Sehingga energi kinetik relativistic dapat dituliskan :

    Energi merupakan hasil perkalian antara massa dan kuadrat kecepatan mutlak, Jadi ada keseta raan antara massa dan energy. Bila partikel memiliki massa m , berrarti partikel tersebut memiliki energy total sebesar :

E = m c2

Kesetaraan antara massa dan energy ini dikemukakan pertama kali oleh Einstein dan dikenl dengan

dengan Hukum Kesetaraan massa energy Einstein

Kesimpulan :

Energi kinetic sebuah partikel yang bergerak relativistic ( mendekati kecepatan cahaya ) sama

dengan selisih antara antara en ergi total dengan energy diamnya.

Ek = E - Eo

Contoh soal :

1.   Berapa besar energy yang harus diberikan untuk mempercepat sebuah electron yang bermassa diam 9.1 x 10-31 Kgagar kelajuannya menjadi 0,8 c

Materi Fisika : Alat Optik

Pengertian Alat Optik dan Macam-Macam Alat Optik

 Alat Optik juga memiliki fungsi dari setiap jenis-jenis alat optik. Untuk mengetahui segala hal mengenai Alat Optik, mari kita langsung dengan pertama-tama mengenai Pengertian Alat Optik. Apa itu Alat Optik ?.. Secara umum, Pengertian Alat Optik adalah alat yang memanfaatkan sifat cahaya, hukum pemantulan, dan hukum pembiasan cahaya untuk membentuk bayangan suatu benda. Alat Optik merupakan alat yang berupa prisma, lensa dan cermin sebagai bagian utamanya. Alat Optik terbagi atas dua jenis yaitu alat optik alami dan alat optik buatan. Alat Optik alami berupa mata, sedangkan alat Optik buatan berupa kaca mata, kamera, mikroskop, kaca pembesar atau lup, periskop, dan teropong. 

Macam-Macam Alat Optik -  Setiap dari kita dapat mengabadikan sesuatu baik itu yang berupa apa saja termasuk keindahan dunia ini atau dapat membuat hal tersebut menjadi lebih besar atau tampak lebih kecil dari benda aslinya yaitu dengan menggunakan alat optik. Macam-macam alat optik adalah sebagai berikut.. 

1. Mata

Mata merupakan alat optik manusia yang sangat canggih. Mata berfungsi untuk melihat apapun. Mata membuat kita dapat menikmati keindahan dunia ini, termasuk segala isinya. Perhatikan jika kita tidak mempunyai mata atau buta, tentu kita tak dapat melihat keindahan dunia ini dan yang kita lihat hanyalah gelap gulita. Jika kita mengkaji lebih dalam, mata terdiri atas beberapa bagian yang memiliki fungsi-fungsi tertentu dalam menunjang fungsi mata yaitu melihat. Macam-macam bagian tersebut antara lain sebagai berikut... 

• Pupil, adalah celah sempit yang berbentuk lingkaran dan berfungsi agar cahaya dapat masuk mata, ke dalam mata
• Kornea, adalah bagian luar mata yang tipis, lunak dan transparan serta berfungsi dalam menerima dan meneruskan cahaya yang masuk pada mata serta melindungi bagian mata yang sensitif yang berada dibawahnya. 
• Lensa Mata, adalah lensa yang berbentuk cembung, berserat, elastis, dan bening. Fungsi lensa mata adalah untuk membiaskan cahaya dari suatu benda agar dapat terbentuk bayangan benda itu di retina. 
• Retina, adalah bagian yang berada di belakang mata yang berfungsi sebagai tempat dalam terbentuknya bayangan. 
• Otot Akomodasi, adalah otot yang menempel pada lensa mata yang berfungsi untuk mengatur tebal dan tipisnya lensa mata. 
• Iris, adalah selaput yang berwarna hitam, biru atau coklat dan berfungsi untuk mengatur dalam besarnya kecilnya pupil. Bagian inilah yang anda lihat warna pada mata seseorang. 
• Aquaeus Humour, adalah adalah cairan yang terdapat didepan lensa mata yang digunakan untuk membiaskan cahaya ke dalam mata. 
• Vitreous Humour, adalah cairan yang berada di dalam bola mata yang berfungsi untuk meneruskan cahaya dari lensa mata ke retina. 
• Bintik Kuning, adalah bagian dari retina yang gunanya berfungsi sebagai tempat dalam terbentuknya bayangan yang jelas. 
• Bintik Buta, adalah bagian dari retina yang jika bayangan jatuh pada bagian ini, maka bayangan akan tampak tidak jelas atau kabur. 
• Saraf Mata, adalah saraf yang berfungsi untuk meneruskan rangsangan bayangan dari retina menuju ke otak. 

Baca Juga : Bagian-Bagian Mata dan Fungsinya

2.Lup
Lub atau kaca pembesar adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa cembung. Lub difungsikan untuk melihat benda-benda kecil yang nampak menjadi lebih besar dan jelas. Dalam menggunakan Lub dapat dilakukan dengan dua cara yaitu, dengan mata berakomodasi dan mata tak berakomodasi.

3.Mata
Kamera adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada film negatif. Pasti semua orang pernah menggunakan kamera yang biasanya digunakan untuk mengabadikan kejadian-kejadian yang kita anggap penting dan menarik. Kamera memiliki beberapa bagian antara lain sebagai berikut...

• Diafragma, adalah lubang kecil yang dapat diatur lebarnya yang fungsinya untuk mengatur dalam banyaknya cahaya yang masuk melalui lensa. 
• Pelat film, adalah sebagai tempat bayangan dan menghasilkan bayangan negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya, tembus cahaya. 
• Lensa cambung, memiliki fungsi dalam membiaskan cahaya yang masuk sehingga dapat terbentuk bayangan yang nyata, terbalik dan diperkecil. 
• Apertur, adalah untuk mengatur besar kecilnya diafragma 

4. Mikroskop 

Mikroskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar tampak menjadi lebih besar dan jelas. Mikroskop terdiri dari dua buah lensa cembung. Lensa cembung pertama adalah lensa yang dekat dengan benda yang diamati (objek), yang disebut dengan lensa objektif. Sedangkan lensa yang kedua yang disebut dengan lensa okuler adalah lensa yang dekat dengan pengamat atau mata anda. Mikroskop yang menggunakan 2 lensa adalah mikroskop cahaya lensa ganda. 

5. Teropong

Teropong atau teleskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh agar tampak lebih jelas dan dekat. Teropong terdiri atas dua jenis jika ditinjauh dari objeknya antara lain sebagai berikut..

a. Teropong Bintang

Teropong bintang adalah teropong yang digunakan untuk melihat atau mengatai benda-benda yang ada di langit. misalnya, bintang, satelit, dan planet-planet. Teropong bintang disebut juga dengan teropong astronomi. Teropong bintang terdiri dari dua jenis yang ditinjau dari jalannya sinar antara lain sebagai beriku..

• Teropong Bias adalah teropong yang terdiri dari dua lensa cembung, yaitu sebagai lensa okuler dan lensa objektif. Cara kerja teropong bias adalah sinar masuk ke dalam teropong lalu dibiaskan oleh lensa
• Teropong Pantul adalah teropong yang karena jalannya sinar memantul didalam teropong. Cahaya akan datang lalu dikumpulkan dalam sebuah cermin melengkung yang besar, kemudian di pantulkan ke mata pengamat oleh satu atau lebih cermin yang lebih kecil. 

b. Teropong Medan/Teropong Bumi

Teropong yang difungsikan untuk mengamati benda-benda yang jauh di permukaan bumi. Teropong ini terdiri dari 3 lensa cembung yang masing-masing terdiri dari lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa okuler. Lensa pembalik adalah lensa yang hanya membalikkan bayangan yang terbentuk dari lensa objektif, tidak untuk membesarkan bayangan. Disini lensa okuler berfungsi sebagai lub. Kita ketahui bahwa lensa pembalik hanya untuk membalik bayangan yang berarti bahwa bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif terletak di titik pusat kelengkungan lensa pembalik. 

6. Periskop 

Periskop adalah teropong pada kapal selam yang digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Periskop terdiri dari dua lensa cembung dan dua prisma siku-siku sama kaki. Mekanisme jalannya sinar pada perisko antara lain sebagai berikut.. 

• Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa objektif
• Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2
• Sehingga prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler tepat di titik fokus lensa okuler. 

7. Proyektor Slide

Proyektor slide adalah alat yang digunakan untuk memproyeksikan gambar diapositif sehingga dapat diperoleh bayangan nyata dan diperbesar di layar. Dalam proyektor slide memiliki bagian-bagian penting yaitu lampu kecil yang memancarkan sinar kuat melalui pusat kaca, slide atau gambar diapositif, cermin cekung yang berfungsi sebagai refletor cahaya, lensa cembung untuk membentuk bayangan  

pada layar.

Demikianlah informasi mengenai Pengertian Alat Optik dan Macam-Macam Alat Optik. Semoga teman-teman dapat menerima dan bermanfaat bagi kita semua baik itu pengertian alat optik dan macam-macam alat optik. Sekian dan terima kasih. "Salam Berbagi Teman-Teman". 

Materi Fisika: Gejala Kemagnetan

Gejala Kemagnetan

Pada beberapa abad yang lalu, kira-kira 600 SM, bangsa Yunani telah menemukan batuan di daerah Magnesia yang dapat menarik potongan besi dan baja. Batu inilah yang saat ini dikenal dengan nama magnet. Kemagnetan dapat diartikan sebagai tarikan sebuah magnet pada bahan-bahan magnetik. Benda magnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet, seperti peniti, penjepit kertas, jarum, dan paku payung. Benda magnetik biasanya terbuat dari besi, baja, kobalt, dan nikel. Benda-benda yang tidak dapat ditarik magnet dinamakan benda nonmagnetik atau benda bukan magnetik seperti penghapus, sendok, kertas, pensil, pulpen, dan penggaris. Benda nonmagnetik biasanya terbuat dari tembaga, aluminium, plastik, karet, dan kayu.

Berdasarkan kemampuan menyimpan sifat magnetiknya, bahan magnetik dapat digolongkan menjadi magnet permanen dan magnet sementara. Magnet permanen merupakan magnet yang tetap mempertahankan kekuatannya untuk jangka waktu yang lama. Magnet permanen digunakan dalam berbagai alat pengukur, antara lain voltmeter, galvanometer, alat perekam kardiograf, kompas magnet, magnetometer. Magnet permanen juga digunakan dalam peralatan seperti pengeras suara (loudspeaker), pita kaset, dan disket.

Magnet terdiri atas beberapa jenis. Berdasarkan bentuknya, magnet dibedakan atas magnet batang, magnet silinder, magnet U, magnet ladam, dan magnet jarum. Magnet mempunyai dua buah kutub yang disebut kutub magnet. Kutub-kutub ini dinamakan kutub utara (berwarna merah) dan kutub selatan (berwarna hitam).

Ujung-ujung magnet selalu mengarah ke utara dan selatan bumi. Ujung magnet yang

mengarah ke utara bumi dinamakan kutub utara magnet, sedangkan ujung magnet yang mengarah ke selatan Bumi dinamakan kutub selatan magnet. Bumi memiliki sifat magnetik, sehingga Bumi dapat dianggap sebagai magnet raksasa. Hal inilah yang menyebabkan jarum kompas selalu menunjuk arah yang sama walaupun setelah diberikan gangguan, yaitu arah utara-selatan.

Kutub utara dari magnet bumi terdapat di dekat kutub selatan bumi dan kutub selatan magnet bumi terdapat di dekat kutub utara bumi. Kutub-kutub magnet bumi tidak tepat berhimpit dengan kutub-kutub bumi. Hal tersebut menyebabkan jarum kompas tidak tepat menunjuk arah utara-selatan bumi, tetapi sedikit menyimpang. Sudut penyimpangan ini dinamakan sudut deklinasi.

Jika kita memerhatikan jarum kompas, jarum kompas tidak pernah terletak mendatar atau tidak pernah sejajar dengan bidang horizontal. Jarum kompas tidak pernah sejajar bidang horizontal karena garis-garis gaya magnetik Bumi tidak sejajar dengan permukaan Bumi, tetapi membentuk kemiringan terhadap arah horizontal. Sudut yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap bidang horizontal ini disebut sudut inklinasi. Sudut inklinasi positif bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke bawah terhadap arah horizontal, sedangkan inklinasi negatif sebaliknya.

Membuat Magnet

1. Membuat Magnet dengan Menggosok

Batang besi atau baja yang telah digosok selama beberapa menit dengan magnet batang akan menjadi magnet. Kutub magnet yang dihasilkan di ujung batang besi atau baja yang digosok selalu berlawanan dengan kutub magnet yang menggosoknya.

2. Membuat Magnet dengan Mengalirkan Arus Listrik

Paku dapat dibuat menjadi magnet dengan cara diberi arus listrik melalui kawat yang dililitkan pada paku. Magnet yang dibuat dengan menggunakan arus listrik dinamakan dengan elektromagnet.

3. Membuat Magnet dengan Cara Induksi

Paku dapat dibuat menjadi magnet dengan cara didekatkan pada sebuah magnet kuat. Cara membuat magnet dengan cara mendekatkan batang baja atau besi pada sebuah magnet kuat dinamakan induksi magnetik.

Jika sebuah magnet batang dipotong menjadi beberapa bagian, maka bagian-bagian tersebut merupakan magnet baru dan masing-masing bagian mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Jika magnet batang tersebut dipotong-potong terus-menerus menjadi bagian yang labih kecil, akan didapat bagian terkecil yang disebut magnet elementer. Teori magnet elementer dikemukakan oleh Weber, yang intinya adalah sebagai berikut.

•          Sebuah magnet dapat dibagi-bagi menjadi magnet yang lebih kecil dalam cacah tak terhingga. Magnet kecil ini dinamakan magnet elementer.

•          Benda/zat, terutama besi dan baja, terdiri atas magnet elementer-magnet elementer.

•          Pada benda yang bersifat magnet, susunan magnet elementernya teratur dan membentuk arah yang sama. Sedangkan pada benda yang tidak bersifat magnet, susunan magnet elementernya tidak teratur.

•          Magnet elementer pada besi mudah bergerak, sedangkanmagnet elementer pada baja sukar bergerak. Karena itulah, magnet yang terbuat dari besi bersifat sementara, sedangkan magnet yang terbuat dari baja bersifat tetap.

Medan Magnet

Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet tidak dapat dilihat, namun dapat dijelaskan dengan mengamati pengaruh magnet pada benda lain, misalnya pada serbuk besi.

•          Garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.

•          Garis-garis gaya magnetik tidak pernah saling berpotongan dengan garis-garis gaya magnetik lain yang berasal dari magnet yang sama.

•          Daerah yang garis-garis gaya magnetiknya rapat menunjukkan medan magnetik yang kuat, sedangkan daerah yang garis-garis gaya magnetiknya kurang rapat menunjukkan medan magnetik yang lemah.

Arah medan magnetik dari sebuah kawat yang dialiri arus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oersted. Arah arus listrik ditunjukkan dengan ibu jari dan garis gaya magnetik ditunjukkan dengan keempat jari tangan. Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah kawat penghantar sangatlah lemah, untuk menghasilkan medan magnetik yang cukup kuat dapat digunakan kumparan berarus listrik. Kumparan bersifat sebagai magnet yang kuat ini disebut sebagai elektromagnet. Elektromagnet memiliki sifat kemagnetan sementara. Jika arus listrik diputuskan, sifat kemagnetannya segera hilang.

Kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat karena setiap

lilitan pada kumparan menghasilkan medan magnetik yang akan diperkuat oleh lilitan lainnya. Semakin banyak lilitan suatu kumparan, medan magnetik yang dihasilkannya semakin besar. Pola garis gaya magnetik yang dihasilkan oleh kumparan yang .dialiri arus listrik.

Untuk menentukan kutub magnet pada kumparan berarus listrik, digunakan aturan genggaman tangan kanan. Kutub utara ditunjukkan oleh arah ibu jari, arah arus pada kumparan sama dengan arah genggaman keempat jari.

Materi Fisika : Hubungan antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus Listrik pada Rangkaian Listrik

~Hubungan antara Tegangan, Hambatan, dan Kuat Arus Listrik pada Rangkaian Listrik ~

Oleh: PUTRI LESTARI

Kelas : XI TKJ 02

o   Rangkaian Listrik

                                Rangkaian listrik adalah hubungan beberapa alat listrik yang membentuk suatu sistem kelistrikan. Rangkaian listrik dengan aliran arus listrik merupakan rangkaian listrik tertutup dan rangkaian listrik tanpa aliran listrik merupakan rangkaian listrik terbuka.

                                Arus listrik muncul ketika elektron-elektron bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. Arah gerakan elektron ini berlawanan dengan arah arus listrik. Jadi, akibat pergerakan elektron-elektron ini, muncul arus listrik yang arahnya dari potensial tinggi ke potensial rendah.

o   Tegangan Pada Rangkaian Listrik

                                Tegangan adalah beda potensial antara dua titik rangkaian listrik yang memberi tekanan ke arus listrik untuk mengalir. Tegangan listrik sering diistilahkan dengan beda potensial diberi lambang V singkatan dari Voltase yang artinya tegangan.

              

Beda potensial adalah banyaknya energi yang berfungsi untuk mengalirkan setiap Coulumb muatan dari satu titik ke titik yang lain. Apabila energi W, muatan listrik q, maka beda potensial V dapat dirumuskan :

Dimana:

W = energi, satuan Joule
q = muatan, satuan Coulumb
V = Beda Potensial, satuan Volt

Dua titik dikatakan mempunyai beda potensial 1 Volt, apabila sumber tegangan itu mengeluarkan energi sebesar satu Joule untuk memindahkan muatan listrik sebesar satu Coulumb dari satu titik ke titik yang lain.

o   Hambatan Listrik (Resistor)

                                Hambatan adalah  elektron-elektron yang mengalir di penghantar cenderung mengalami gesekan dan perlawanan. Jika penghambat dihubungkan maka penghambat mengurangi kuat arus listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik tersebut. Dalam radio dan televisi, penghambat digunakan untuk menjaga kuat arus dan beda potensial pada nilai yang tertentu besarnya agar komponen-komponen listrik lainnya dalam rangkaian dapat berfungsi secara baik.

                                Sebuah penghambat sederhana biasanya dibuat dari kawat nikhrom yang tipis. Penghambat variabel yaitu suatu penghambat yang nilai hambatan listriknya dapat diubah-ubah.Penghambat variabel ini dikenal sebagai rheostat, dan digunakan untuk mengubah kuat arus listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik. Dengan menggeser posisi kontak luncur, panjang kumparan kawat yang dihubungkan pada rangkaian listrik berubah, dan ini mengubah nilai hambatan listrik kumparan kawat.

                                Akibatnya, kuat arus listrik yang mengalir dari kutub ke kutub berubah.. Potensiometer yang dihubungkan dengan baterai dapat memberikan nilai tegangan listrik mulai dari nol samai dengan tegangan baterai.

Mengukur Hambatan Listrik

Untuk mengukur hambatan listrik dapat digunakan Ohmmeter. Dengan Ohmmeter besarnya hambatan dapat langsung dibaca pada skala. Salah satu ciri Ohmmeter adalah adanya tanda Ω pada skala alat itu.

o   Kuat Arus Pada Rangkaian Listrik

                                Besar atau kecilnya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap sekon disebut kuat arus listrik. Kuat arus listrik dapat diukur dengan menggunakan alat yang dinamakan amperemeter. Amperemeter disusun secara berurutan (seri) dalam Rangkaian Listrik

 

Cara mengukur arus listrik dengan ampere meter

                Cara membaca skala pada amperemeter adalah sebagai berikut. Setelah amperemeter terpasang pada rangkaian dan saklar ditutup, maka arus listrik mengalir dan jarum amperemeter menunjuk angka tertentu sesuai dengan besar arus yang terukur

                                Apakah yang dimaksud 1 ampere itu? 1 ampere adalah besar muatan listrik 1 Coulumb yang mengalir melalui penghantar setiap 1 sekon. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

I

Dimana:

q = muatan listrik (c = Coulomb)

t = waktu (sekon)

I = kuat arus listrik (C/s atau A)

Satuan kuat arus yang lebih kecil yaitu : miliampere dapat ditulis mA, mikroampere dapat ditulis μA.

 

 

o   Hubungan Antara Kuat Arus dan Tegangan Listrik

Ø  Orang yang pertama kali menyatakan hubungan kuat arus dengan beda potensial adalah George Simon Ohm. Pernyataannya dikenal dengan hukum Ohm yang berbunyi: “Hasil bagi beda potensial dengan kuat arus adalah tetap”.

Ø  Hubungan antara kuat arus (I) dan tegangan (V) merupakan hubungan yang linear, artinya makin besar tegangan makin besar pula kuat arus, makin kecil tegangan makin kecil pula kuat arus.

Hubungan tegangan dengan kuat arus dapat ditulis sebagai berikut:

V ~ I (V sebanding I)

Secara umum dapat ditulis :

V = I . C

C adalah konstanta pembanding yang nilainya selalu tetap untuk berbagai V dan I.

Konstanta inilah yang disebut hambatan sehingga perumusannya menjadi sebagai berikut:

V = I x R

Jadi, hambatan listrik adalah hasil bagi tegangan (beda potensial antara ujungujung penghantar) dengan kuat arus yang melalui penghantar tersebut. Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut:

R=V/I

Dimana:

R = hambatan, satuannya Ohm
V = tegangan, satuannya Volt
I = kuat arus, satuannya ampere

R adalah faktor pembanding yang nilainya tetap, inilah yang disebut hambatan atau resistansi.

o   Hukum Ohm

Arus listrik akan mengalir dalam pengahantar jika memenuhi dua syarat yaitu adanya tegangan dan rangkaiannya tertutup.

Jumlah arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dipengaruhi oleh besarnya tegangan yang diberikan dan juga besarnya hambatan. Jika tegangan dinaikkan, maka arus listrik akan meningkat. Namun, jika hambatannya juga dinaikkan maka arus akan melemah.

o   Hukum Kirchoff Tetang Arus Listrik

 Rangkaian bercabang

                Dalam rangkaian bercabang, kuat arus yang masuk pada titik percabangan sama besar dengan kuat arus yang keluar dari titik percabangan. Jika kuat arus yang masuk ke titik percabangan adalah I, dan arus yang keluar dari titik percabangan adalah I1, I2, I3, dan I4 maka berlaku hubungan:

I = I1+ I2+ I3+ I4

Persamaan ini dikenal sebagai hukum Kirchoff. Secara fisis dapat diartikan kuat arus yang masuk pada titik percabangan sama besarnya dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan.