BAB II

DASAR TEORI

2.1 Gelombang mikro

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang

gelombang 1 meter – 1 mm atau frekuensi 300 Mhz – 300 Ghz (3x109 Hz). Seperti telah

diketahui bahwa hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang adalah: Panjang gelombang

= Kecepatan merambat gelombang/ frekuensi.

Pemanfaatan gelombang elektromagnetik sangat luas dalam kehidupan sehari hari. Pemanfaatan

gelombang elektromagnetik tersebut terutama untuk keperluan telekomunikasi. Berikut akan

diuraikan secara khusus tentang pemanfaatan gelombang mikro

2.1.1. Pemanasan

Kita tentu tidak asing dengan nama microwave oven yang sehari-hari kita pakai untuk

memanaskan makanan. Microwave oven menggunakan gelombang mikro dalam band frekuensi

ISM sekitar 2.45 GHz. Food processing hanyalah salah satu contoh saja yang sederhana.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan untuk pemanasan material dalam bidang industri.

Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu pemanasan lebih merata

karena bukan mentransfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan

tersebut. Pemanasannya juga dapat bersifat selektif artinya tergantung dari dielektrik properties

bahan. Hal ini akan menghemat energi untuk pemanasan. Misalkan dipakai untuk pemanasan

bahan untuk body mobil maka chamber untuk pemanasan tidak akan panas tapi body mobil akan

panas sesuai dengan yang kita inginkan. SIstem autoclave yang konvensional sangat boros energi

karena chambernya ikut panas sehingga perlu proses pendinginan yang memakan energi juga.

Dengan sifat selecting heating tersebut teknik pemanasan gelombang mikro juga dipakai untuk

terapy kanker yang sering disebut dengan hyperthermia. Penngaturan daya dan perangcangan

antena merupakan hal yang utama dari terapi ini. Fokus pemanasan pada volume sel kanker

dapat dioptimasi ari perancangan antenna dan pengaturan daya serta jarak antena dengan sel

kanker tersebut.

2.1.2. Telekomunikasi

Bagi yang senang memanfaatkan fasilitas hotspot tentunya tidak asing dengan WiFi yang

menggunakan band frekuensi ISM. Begitu juga yang gemar menggunakan bluetooth untuk

transfer file antara handphone atau handphone dnegan komputer. Operator telekomunikasi juga

memanfaatkan gelombang mikro untuk komunikasi antara BTS ataupun antara BTS dengan

pelanggannya. di Eropa khususnya di Jerman sudah jarang terlihat penggunaan gelombang mikro

untuk komunikasi dengan metode WDM antara BTS dengan BSC. Jaringan backbone

komunikasi sudah memakai jarinagn fiber optis. Untuk komunikasi ke end user pada sistem

selular tetap menggunakan gelombang mikro. Untuk di indonesia pada tower2 operator

telekomunikasi sangat sering kita jumpai antena directional untuk komunikasi antara BTS .

Untuk komunikasi ke end user operator GSM di indonesia memakai frekuensi di sekitar 800

MHz, 900MHz dan 1800MHz.

2.1.3. Radar dan navigasi

Radar juga memakai gelombang mikro untuk mendeteksi suatu object. Sesuai dengan

namanya radio detection and ranging, radar memanfaatkan pantulan gelombang dari object

tersebut untuk pendeteksian. meskipun sinyal sangat lemah tetapi dapat dikuatkan kembali

sehingga object bisa terdeteksi. Radar biasa dipergunakan untuk mendeteksi benda bergerak.

Pantulan tersebut berasal dari polarisasi horizontal, vertical maupun circular. Waktu antar

transmit dan receive itu yang dipergunakan untuk mengitung jarak objek tersebut. pada sistem

radar, pengolahan sinyal memainkan peranan yang penting untuk mengurangi interferens. Radar

memancarkan dan menerima sinyal pantulan secara bergantian dengan sistem switch.Begitu juga

dengan sistem GPS. GPS mempunyai prinsip yang mirip dengan radar. setiap satelit secara

periodis mengirimkan pesan yang isinya adalah waktu pengiriman pesan dan informasi orbit

satelit. receiver GPS akan menghitung jarak receiver dengan setiap satelit yang mengirimkan

pesan2 tersebut. Dengan membandingkan jarak antara beberapa satelit ini dapat ditentukan letak

gps receiver tersebut.

Ternyata dalam kehidupan sehari-hari kita tidak lepas dari peran gelombang mikro. Lalu

bagaimana dengan penelitian tentang bidang ini di Indonesia? Sangat disayangkan bahwa studi

tentang gelombang mikro secara dasar maupun pemanfaaatannya masih sangat sedikit di

Indonesia. Saya sebagai pengajar di Universitas juga merasa malu bahkan prasarana yang ada di

universitas untuk melakukan penelitian di bidang ini sangat kurang.

Salah satu universitas yang masuk kategori paling ternama di Indonesia bahkan hanya

mempunyai satu buah spektrum analyzer peninggalan jepang (hasil hibah dari Jepang). Lalu

bagaimana dengan alat ukur lain seperti scalar network analyzer, vector network analyzer dan

piranti-piranti komponen-komponen sistem gelombang mikro. Jangan harap tersedia di

universitas, melihatnyapun belum pernah.

Membandingkan dengan Jerman tentu tidak sepantasnya, hanya saja sebagai lecutan

motivasi tentu tidak ada salahnya. Studi intensif tentang gelombang mikro dilakukan oleh

banyak ilmuwan di Jerman. Dimulai dari studi gelombang elektromagnetik yang merupakan

induk dari gelombang mikro oleh Hermann von Helmholtz yang untuk menghormatinya

didedikasikan Hemlmhotz equation. Helmhotz sendiri sebenarnya tidak terlalu berkontribusi

besar tetapi mahasiswa bimbingannya Heinrich Hertz yang kemudian menjadi seorang profesor

di Uni-Karlsruhe melakukan eksperimen tentang keberadaan elektromagnetik membuat

perkembangan studi elektromagnetik dan pemanfaatannya menjadi sangat populer. Sekarang

banyak ilmuwan-ilmuwan yang menekuni bidang ini.Penelitian dan pengembangan teknologi

secara sangat profesional dikelola oleh berbagai institusi. Di institut tempatku bekerja saat ini

sedang dikembangkan gyrotron pembangkit gelombang mikro frekuensi dan daya tinggi. Selain

itu juga ada grup yang mengembangkan penelitian di bidang aplikasi gelombang mikro untuk

pemrosesan material. Itu hanya salah satu contoh pada satu insitut, padahal suatu riset center atau

suatu universitas terdiri dari banyak institut. Jadi studi gelombang mikro dan pemanfaatannya

dalam bidang, komunikasi, radar dan navigasi maupun pemanasan dilakukan secara intensif

diberbagai institut yang tidak saling tumpang tindih. Penelitian kerjasama dilakukan antar institut

untuk mengoptimalkan sumberdaya manusia dan prasarana yang masing-masing mempunyai

keunggulan tersendiri.

Sumber : Dhidik Prastiyanto

Situs : http://dhidik.wordpress.com/2009/05/17/mengenal-permanfaatan-gelombang-mikro/

2.2. Perpindahan Panas

Melalui perpindahan energi, panas disebabkan oleh pergerakan molekul-molekul.

Perpindahan energi ini dapat terjadi dengan 3 cara berbeda, yaitu:

a. Konduksi

Terjadi karena adanya kontak langsung dengan sumber panas, contoh papan pengorengan yang

menjadi panas setelah bersentuhan dengan sumber api pada kompor.

b. Konveksi

Konveksi terjadi ketika uap panas naik atau uap berputar di dalam ruangan tertutup seperti oven.

Panas uap ini akan memanaskan bagian luar makanan dan diteruskan sampai bagian dalam

makanan tersebut.

c. Radiasi

Terjadi karena adanya gelombang elektromagnetik yang membuat molekul-molekul air

bergerak.

Sumber : http://www.bursainternet.com/Microwave-Oven.html

Situs : http://profit-000.blogspot.com/2010/09/microwave-oven.html

2.3. Oven Microwave

Microwave adalah sebuah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang

antara 1 milimeter sampai 1 meter dan berfrekuensi antara 300 megahertz sampai 300

gigahertz.Oven adalah sebuah peralatan dapur yang digunakan untuk memasak atau

memanaskan makanan. Microwave oven adalah adalah sebuah peralatan dapur yang

menggunakan radiasi gelombang mikro untuk memasak atau memanaskan makanan

2.3.1. Karakteristik oven microwave

Makanan yang mengandung lebih banyak air akan lebih cepat dimasak, karena air adalah

komponen makanan yang paling terpengaruh oleh gelombang microwave tersebut.

Tetapi sayangnya gelombang microwave tidak mudah menembus makanan yang tebal sehingga

perlu diperhatikan ukuran makanan, waktu dan intensitas microwave yang digunakan dalam

memasak makanan yang berukuran besar atau tebal.

Microwave menembus banyak tipe dari gelas, kertas, keramik, dan plastik; Karena itu, bahan-

bahan tersebut cocok digunakan sebagai wadah makanan yang akan dimasak dalam oven

microwave.

Bahan logam akan memantulkan pancaran microwave, bahkan bisa juga memantulkan

pancaran microwave ke magnetron yang bisa berakibat kerusakan magnetron tersebut.

Dengan demikian, sebaiknya jangan menggunakan wadah dari bahan logam di dalam oven

microwave.

Pintu oven microwave telah dibuat sedemikian rupa sehingga tidak dapat ditembus oleh

energi pancaran microwave walau pun kita tetap bisa melihat makanan yang sedang dimasak

dalam oven microwave.

Mengingat bahaya microwave, maka para pembuat oven microwave telah membuat

mekanisme tertentu sehingga kalau pintu oven microwave terbuka, maka magnetron akan segera

berhenti memancarkan microwave; Hal ini dibuat untuk menghindari bahaya terbakarnya bagian

tubuh yang terkena pancaran microwave. Oleh karena itu, jangan pernah mencoba untuk

"mengakali" mekanisme tersebut yang bisa berakibat magnetron tetap bekerja sementara pintu

oven dalam keadaan terbuka.

2.3.2. Bentuk Fisik Oven Microwave

Microwave oven yang sekarang beredar dipasaran sangat banyak bentuknya. Teknologi

yang digunakan juga sudah semakin beragam. Pada Gambar dibawah menunjukan sebuah

microwave oven dan komponen-komponen penyusun dari sebuah microwave oven.

Gambar microwave oven

Berikut adalah gambar dari sebuah microwave oven yang biasa digunakan di rumah tangga

untuk memasak.

2.3.2.1. Komponen-komponen microwave oven

2.3.2.1.1. Magnetron

Gambar 2.3.2.1.1.1.

Sanyo Magnetron

Magnetron merupakan bagian inti dari microwave oven. Komponen ini akan mengubah

energi listrik menjadi radiasi gelombang mikro. Pada bagian dalam magnetron, electron

dipancarkan dari sebuah terminal central yang disebut katode. Kutub positif yang disebut anode

mengelilingi katode menarik elektron-elektron. Selama perjalanan pada garis lurus, magnet

permanen memaksa elektron untuk bergerak dalam jalur melingkar. Seiring elektron-elektron

melewati resonansi di dalam ruangan oven, elektron-elektron tersebut menghasilkan gelombang

medan magnet yang terus-menerus.

Gambar 2.3.2.1.1.1.

Skema Magnetron

Waveguide

Gambar 2.3.2.1.1.2.

Waveguide dalam Microwave Oven

Waveguide adalah sebuah komponen yang didesain untuk mengarahkan gelombang.

Untuk tiap jenis gelombang waveguide yang digunakan tidak sama. Waveguide untuk

gelombang mikro dapat dibangun dari bahan konduktor.

2.3.2.1.2. Microwave Stirrer

Gambar 2.3.2.1.2.1.

Microwave Stirrer

Komponen yang menyerupai baling-baling ini digunakan untuk menyebarkan gelombang mikro

di dalam microwave oven. Biasanya dikombinasikan dengan sebuah komponen seperti piringan

yang dapat diputar pada bagian bawah. Kombinasi ini memungkinkan kecepatan tingkat

kematangan yang merata saat memasak.

Sumber : fehd

Situs : http://berita-iptek.blogspot.com/2008/06/bagaimana-microwave-bekerja.html

2.3.3. Cara Kerja Microwave

Bagi orang yang memiliki kesibukan tinggi, terkadang tidak lagi memiliki waktu untuk

menyiapkan sarapan. Bagi mereka menggunakan microwave untuk menghangatkan makanan

dalam waktu singkat dapat menjadi solusi sarapan di pagi hari. Benda ini memang biasa disebut

microwave saja, namun istilah yang lebih tepat adalah oven microwave. Oven microwave

merupakan peralatan alat rumah tangga yang sangat efisien dan hemat energi. Oven microwave

memasak 18 kali lebih cepat dari kompor biasa.

Microwave atau gelombang mikro adalah salah satu gelombang elektromagnet dalam

spektrum gelombang elektromagnet. Gelombang ini tidak dapat dilihat mata kita karena panjang

gelombangnya (walaupun sangat kecil dibanding gelombang radio) jauh lebih besar dari panjang

gelombang cahaya (di luar spektrum sinar tampak). Keduanya sama-sama terdapat dalam

spektrum gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang cahaya berkisar antara 400-700 nm (1

nm = 10-9 m); sedangkan kisaran panjang gelombang mikro sekitar 1-30 cm (1 cm = 10-2 m).

Istilah mikro sendiri yang berarti kecil adalah relatif terhadap jenis-jenis gelombang radio,

karena masih banyak gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya jauh lebih kecil

dari gelombang mikro.

Gelombang mikro dapat digunakan sebagai pemanas makanan karena memiliki tiga buah

sifat dasar yang menjadi dasar prinsip kerja microwave, pertama gelombang mikro akan

dipantulkan oleh bahan logam seperti baja atau besi. Kedua, gelombang ini dapat menembus

bahan non logam tanpa memanaskannya. Terakhir adalah gelombang ini akan diserap oleh air.

Pada dasarnya fungsi utama oven microwave adalah sama dengan kompor yaitu

menaikkan suhu makanan. Namun karena cara kerja microwave menggunakan gelombang

mikro, sedangkan kompor menggunakan api, maka cara memasak makanan dengan kompor juga

sangat berbeda dengan microwave, sehingga dalam penerapannya microwave tidak dapat

disamakan dengan kompor. Pada microwave dengan frekuensi 300 sampai 300.000 mega hertz,

molekul - molekul dan ion dalam makanan bergetar cepat dan berputar, sehingga terjadi gesekan

dan menghasilkan panas yang memasak makanan.

Gambar 2.3.3.1

Saat Oven Microwace memanaskan bahan

Di dalam setiap microwave terdapat sebuah magnetron. Magnetron adalah sejenis tabung

hampa penghasil gelombang mikro. Fungsi magnetron adalah memancarkan gelombang mikro

ke dalam microwave. Sebagai gelombang elektromagnetik, gelombang mikro yang menjalar

membawa energi yang cukup untuk memanaskan cairan pada makanan. Gelombang mikro yang

dipancarkan magnetron ke dalam ruang microwave akan terperangkap di dalamnya karena

terlindung oleh dinding microwave yang terbuat dari logam. Selanjutnya apabila gelombang

mikro mengenai cairan, maka energi gelombang mikro ini akan diserap oleh cairan tersebut. Zat

makanan lain yang juga akan menyerap panas microwave adalah gula, garam dan lemak.

Namun, gelombang mikro pada frekuensi ini tidak diserap oleh bahan-bahan gelas,

keramik, dan sebagian jenis plastik. Bahan logam bahkan memantulkan gelombang ini karena

kerapatan molekul logam lebih rapat dibanding panjang gelombang dari gelombang mikro.

Namun alumunium foil yang tipis masih dapat ditembus oleh gelombang mikro, hal ini dapat

dimanfaatkan untuk memasak makanan yang banyak mengandung air atau lemak yang lebih

mudah panas agar tidak cepat gosong.

Sumber : Yahoo answer

Situs : http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100919043253AAeD9IR

2.3.4. Kerugian microwave

Oven microwave adalah salah satu daftar perabot rumah tangga yang sudah saatnya

dibuang, begitu menurut penulis artikel ini yang merupakan pemerhati nutrisi seimbang dan

enegy healing.

Microwave alias gelombang pendek merupakan energi elek tromagnetik. Gelombang

pendek ini sama dengan gelombang radio, sinyal telepon, siaran TV dan computer yang bisa

melintas tanpa kabel mengirim pesan ke satelit di ruang angkasa.

Semua oven microwave mempunyai tabung yang disebut magnetron.Di dalamnya,

partikel listrik dipengaruhi oleh medan magnet dan listrik sedemikian rupa hingga memproduksi

radiasi gelombang pendek sekitar 2450 Mega Hetz.

Radiasi (pancaran gelombang) ini berinteraksi dengan molekul makanan. Semua

gelombang energi juga mempunyai perubahan polaritas (kutub) positif dan negatif dalam setiap

gelombangnya.

Pada oven microwave, perubahan polaritas ini terjadi jutaan kali dalam setiap detiknya!

Dan Oven ini membutuhkan daya listrik kurang lebih 1000 watt . Arus listrik inilah yang

menyebabkan gelombang mikro ( microwave) keluar dari tabung magnetron dan memborbardir

makanan.

Sedangkan makanan itu sendiri juga benda yang unsur terkecilnya disebut molekul

dengan polaritas postif dan negatif. Di sini serunya, si gelombang mikro oven menyulut polaritas

molekul makanan untuk juga berotasi dengan hitungan yang sama : jutaan per detik !!

Akibatnya timbul kerusuhan antar semua molekul makanan yang seakan – akan berlarian

kesana kemari dan saling bertumbukan. Hal inilah yang menyebabkan makanan menjadi panas.

Celakanya, tipe pemanasan yang tidak lazim ini juga menyebabkan kerusakan substansial pada

molekul makanan yang bersangkutan dan dengan kekuatan penuh mengubah bentuk molekul

tersebut.

Molekul makanan yang rusak dan berubah bentuk ini tidak lagi bersifat alami. Asam

amino (unsur dari protein) menjadi racun. Dapat dikatakan makanan yang telah melalui proses

oven microwave mengandung baik molekul maupun energi yang tidak sama dengan dengan

makanan yang dimasak dengan cara – cara sejak penemuan api.

Ada suatu penelitian yang melibatkan 8 sukarelawan yang memakan berbagai kombinasi

makanan dari jenis yang sama dan dimasak dengan berbagai cara. Ternyata semua makanan yang

diproses melalui oven microwave menyebabkan perubahan dalam darah sukarelawan tsb. Kadar

hemoglobin ( pembawa oksigen dalam sel darah merah ) menurun sedangkan sel darah putih

secara keseluruhan meningkat serta kadar kolestrolpun menjadi meningkat.

Penelitian para ilmuwan Jerman dan Rusia membuat 3 kategori kerusakan yang

disebabkan oleh oven microwave :

-. Efek penyebab kanker

-. Penghancuran zat gizi makanan

-. Efek biologis terhadap paparan microwave.

Ringkasnya dapat dikatakan bahwa mengkonsumsi makanan yang diproses dengan oven

microwave secara terus menerus menyebabkan :

-. Kerusakan otak yang menetap karena impuls listrik di otak mengalami ‘hubungan

pendek’ ( kortsluiting ) melalui de – polarisasi dan de – magnetisasi jaringan otak.

-. Tubuh manusia tidak mampu memetabolisir ( memecah dan mengeluarkan ) produk

sampingan yang tidak dikenal dalam makanan yang diproses dengan microwave.

-. Produksi hormon laki – laki dan perempuan diubah menjadi terhalang.

-. Semua mineral, vitamin dan zat gizi menjadi menurun atau berubah sifatnya sehingga

tubuh tidak dapat menyerap maupun memecahnya.

-. Mineral yang terkandung dalam sayuran diubah menjadi radikal bebas yang

menimbulkan kanker.

-. Efek produk sampingan yang diciptakan oleh makanan yang diproses dengan

microwave bersifat menetap atau permanent dalam tubuh manusia.

-. Pertumbuhan kanker dan tumor lambung serta usus. Hal ini menjelaskan salah satu

sebab peningkatan tajam kanker usus besar di Amerika serikat.

-. Terjadi peningkatan sel – sel kanker dalam darah manusia.

Daya tahan kekebalan tubuh menjadi berkurang akibat perubahan kelenjar getah bening

dan serum darah.

-. Hilangnya daya ingat, konsentrasi, stabilitas emosi dan penurunan kecerdasan.

Sumber : Yahoo answer

Situs : http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100919043253AAeD9IR