KEMAGNETAN DAN INDUKSI ELEKTROMAGNET

A. Mengenal Gejala Kemagnetan1. Medan Magnet oleh Arus Listrik

Terjadinya medan magnet oleh arus listrik pertama kali diketahui oleh Hans Christian Oersted (1771-1851).Oersted mengamati bahwa ketika sebuah kompas diletakkan dekat kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang atau bergerak, segera setelah arus mengalir melalui kawat tersebut. Ketika arah arus tersebut dibalik, jarum kompas tersebut bergerak dengan arah sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik mengalir melalui kawat tersebut, jarum kompas tersebut tetap diam. Karena sebuah jarum kompas hanya disimpangkan oleh suatu medanmagnet, Oersted menyimpulkan bahwa suatu arus listrik menghasilkan suatu medan magnet.

Gambar 1. Pengaruh arus listrik terhadap penunjukan arah jarum kompas

Arah garis-garis medan magnet atau arah induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan atau kaidah sekrup putar kanan. Arah ibu jari tangan kanan menunjukkan arah arus listrik. Jari-jari tangan yang melingkari penghantar tersebut menunjukkan arah medan magnet.

Gambar 2. Kaidah tangan kanan

2. Medan Magnet dari Kutub-kutub MagnetKemagnetan adalah suatu sifat zat yang teramati sebagai suatu gaya tarik atau gaya tolak antara kutub-kutub tidak senama maupun senama. Sedangkan medan magnet adalah daerah di sekitar magnet tempat gaya magnet bekerja. Garis gaya magnet menentukan medan magnet sebuah benda. Seperti halnya garis-garis medan listrik, garis-garis gaya magnet dapat digambar untuk memperlihatkan lintasan medan magnet tersebut.

Gambar 3. Garis gaya magnet yang ditimbulkan oleh serbuk besi yang ditaburkan pada selembar kaca yang diletakkan di atas sebuah magnet .

Garis medan magnet berkeliling dalam lintasan tertutup dari kutub utara ke kutub selatan dari sebuah magnet. Suatu medan magnet yang diwakili oleh garis-garis gaya yang terentang dari satu kutub sebuah magnet ke kutub yang lain, merupakan suatu daerah tempat bekerjanya gaya magnet tersebut. Garis gaya magnet dapat diperlihatkan dengan mudah dengan menaburkan serbuk besi pada selembar kertas yang diletakkan di atas sebuah magnet. Lihatlah Gambar 3. Di manakah garis gaya magnet selalu ditemukan paling banyak dan paling berdekatan satu sama lain? Gambar 4 memperlihatkan garis-garis gaya yang terdapat di antara kutub-kutub senama dua buah magnet batang. Pola serbuk besi memperlihatkan kutub-kutub senama tolak-menolak. Gambar 5 memperlihatkan garis gaya magnet yang terdapat

di antara kutub-kutub tak senama dua buah magnet batang. Pola serbuk besi memperlihatkan kutubkutub tidak senama tarik menarik.

Gambar 4. Kutub-kutub magnet yang sejenis tolak menolak.

Gambar 5. Kutub-kutub magnet yang tidak sejenis tarik-menarik.

Sifat dari garis-garis gaya magnet adalah:1. Garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke

kutub selatan magnet.2. Garis-garis gaya magnetik tidak pernah saling berpotongan dengan garis-garis

gaya magnetik lain yang berasal dari magnet yang sama.3. 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

4. Kemagnetan Bumi

Kompas adalah alat penunjuk arah arah yang menggunakan magnet sebagai bahan utamanya.

Mengapa jarum kompas selalu menunuk arah utara dan selatan?

Ujung magnet yang mengarah ke utara bumi dinamakan kutub utara magnet, sedangkan ujung magnet yang mengarah ke selatan Bumi dinamakan kutub selatan magnet. Sifat magnet yang selalu menunjuk ke arah utara dan selatan ini dimanfaatkan dalam kompas sebagai penunjuk arah.

Gambar 6. Bumi memiliki sifat magnetik.

Gambar 7. Sudut Deklinasi

Gambar 8. Sudut Inklinasi

Dari Gambar 6 kamu dapat mengamati bahwa 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. Kamu juga dapat mengamati bahwa 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, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Besarnya sudut deklinasi di berbagai tempat di permukaan bumi tidaklah

sama dan selalu berbeda dari tahun ke tahun. Sudut deklinasi dikatakan positif apabila kutub utara magnet jarum kompas menyimpang ke timur atau ke kanan, sedangkan sudut deklinasi negatif sebaliknya. Jika kamu memerhatikan jarum kompas, jarum kompas tidak pernah terletak mendatar atau tidak pernah sejajar dengan bidang horizontal. Mengapa hal tersebut dapat

terjadi? Jarum kompas tidak pernah sejajar bidang horizontal karena garis-garis gaya magnetik Bumi tidak sejajar dengan permukaan Bumi, tetapi membentuk kemiringan terhadap arah horizontal. Nah, sudut yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap bidang horizontal ini disebut sudut inklinasi. Perhatikan Gambar 8. Sudut inklinasi positif bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke bawah terhadap arah horizontal, sedangkan inklinasi negatif sebaliknya.

B. Induksi Elektromagnet

Pada suatu titik ada medan magnet bila muatan yang bergerak pada titik tersebut mengalami gaya magnet. Medan magnet ini dikenal juga sebagai induksi magnet. Induksi magnet dapat dilukiskan sebagai garis-garis yang arah singgungnya pada setiap titik pada garisgaris induksi magnet menunjukkan arah vektor induksi magnet di titik-titik tersebut.

1. Medan Magnet di sekitar kawat berarus listrikUntuk menghitung induksi magnet di titik P oleh kawat lurus berarus dapat diguna pendekatan secara integral. Induksi magnet di titik P yang berjarak a dari kawat yang tak berhingga panjang adalah.Dengan:

B = Induksi magnet pada suatu titik (webber/m2 atau Tesla)i = kuat arus (A)

a = jarak titik ke kawat berarus (m)µ0 = 4π x 10-7 Wb/A.m

contoh:Tentukan besarnya induksi magnet di suatu titik yang berjarak 2 cm dari kawat lurus panjang yang berarus listrik 30 A!Dik: a=2 cm = 0,02 m

I= 30 ADit: B=...?Jawab:

B=(4 π x 10−7 ) .30

2 π .(0,02)B=3.10−4Wb /m2

2. Medan Magnet disekitar kawat melingkar berarus

Pada sebuah kawat berarus melingkar akan ada induksi magnet yang arahnya seperti diperlihatkan pada Gambar 9. Pada Gambar 9 tampak bahwa pada tepi kawat arah induksinya melingkari kawat dan makin ke tengah radius lingkarannya semakin besar. Dari Gambar 9 juga dapat disimpulkan bahwa makin besar radius kawat berarus maka radius arah induksi magnet dipusat lingkaran juga semakin besar.

Gambar 9. Arah induksi magnet oleh kawat melingkar

Gambar 10. Medan magnet pada Solenoida

Besarnya induksi magnet dititik P yang berada pada sumbu kaat melingkar berarus adalah:

Adapun besarnya induksi magnet di pusat lingkaran O adalah:

Untuk penghantar melingkar yang terdiri atas N lilitan, maka induksi magnetik yang terjadi di pusat lingkaran adalah:

3. Medan Magnet disekitar Solenoida

Solenoida didefinisikan sebagai sebuah kumparan dari kawat yang diameternya sangat kecil dibanding panjangnya. Apabila dialiri arus listrik, kumparan ini akan menjadi magnet listrik. Medan solenoida tersebut merupakan jumlah vektor dari medan-medan yang ditimbulkan oleh semua lilitan yang membentuk solenoida tersebut. Pada Gambar 10 memperlihatkan medan magnetik yan terbentuk pada solenoida. Kedua ujung pada solenoida dapat dianggap sebagai kutub utara dan kutub selatan magnet, tergantung arah arusnya. Kita dapat menentukan kutub utara pada gambar tersebut adalah di ujung kanan karena garis-garis medan magnet meninggalkan kutub utara magnet.

B=μ0 .i . a sin θ

2r2

Gambar 11. Gambar Toroida

Jika arus I mengalir pada kawat solenoida, maka induksi magnetik ditengah solenoida (kumparan panjang) berlaku:

Sementara itu, untuk mengetahui induksi magnetik di ujung solenoida dengan persamaan:

4. Medan Magnet disekitar Toroida

Solenoida panjang yang dilengkungkan sehingga berbentuk lingkaran dinamakan toroida, seperti yang terlihat pada Gambar 11. Induksi magnetik tetap berada di dalam toroida, dan besarnya dapat diketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Perbandingan antara jumlah lilitan N dan keliling lingkaran 2 π a merupakan jumlah lilitan per satuan panjang n, sehingga diperoleh:

Gambar 12. Arah Gaya Magnet pada muatan yang bergerak dalam medan magnet

F = q v B sin θ

5. Gerak muatan dalam medan magnet

Gerak muatan listrik dalam medan magnet sangat penting dalam pemakaian sehari-hari, misalkan gerak elektron pada tabung sinar katoda, gerak pertikel bermuatan dalam siklotron, gerak elektron yang diproyeksikan dalam layar televisi, gerak ion dalam spektrograf massa dan sebagainya.

Ditinjau muatan positif q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet yang induksi magnetnya B. Muatan +q akan mengalami gaya FB yang arahnya diperlihatkan seperti pada Gambar 12. Besarnya gaya magnet adalah

dimana θ sudut antara arah kecepatan dengan arah induksi magnet.

Jika yang bergerak adalah muatan negatif, arah gaya sebaliknya dengan arah gaya pada muatan positif. Gaya magnet pada muatan yang

bergerak ini dinamakan gaya Lorentz. Gaya Lorentz selalu bergerak tegak lurus arah kecepatan dan juga tegak lurus induksi magnet, dan hanya ada jika arah kecepatan tidak sejajar arah medan magnet.Suatu muatan positif bergerak dalam medan magnet serba sama seperti diperlihatkan pada Gambar 13. Arah kecepatan tegak lurus arah medan magnet.

Karena gaya magnet tegak lurus arah kecepatan, maka gaya magnet tersebut hanya mengubah arah gerak (arah kecepatan), sedang besar kecepatan tetap. Percepatan yang ada adalah percepatan sentripetal,

atau

Akibat bergerak dalam medan magnet, lintasan gerakan partikel bermuatan adalah berbentuk lingkaran, maka kecepatan anguler muatan adalah

Periode dari gerakan muatan adalah

Gambar 13. Gerak melingkar suatu muatan yang bergerak dalam medan magnet B

Gambar 14. Dua kawat sejajar yang dialiri arus.

6. Medan Magnet disekitar kawat sejajar

Tinjaulah sebuah kawat dengan panjang l yang mengangkut arus I yang berada di dalam medan magnet B. Ketika arus mengalir pada kawat, gaya diberikan pada kawat. Arah gaya selalu tegak lurus terhadap arah arus dan juga tegak lurus terhadap arah medan magnetik. Besarnya gaya magnetik adalah:

Apabila arah arus yang terjadi tegak lurus terhadap medan magnet ( θ = 90o), maka diperoleh:

Jika dua penghantar lurus panjang yang terpisah pada jarak d satu sama lain, dan membawa arus I1 dan I2, diperlihatkan pada Gambar 14. Berdasarkan eksperimen, Ampere menyatakan bahwa masing-masing arus pada kawat penghantar menghasilkan medan magnet, sehingga masing-masing memberikan gaya pada yang lain, yang menyebabkan dua penghantar itu saling tarik-menarik.

Apabila arus I, menghasilkan medan magnet B1, maka besar medan magnet adalah:

Besarnya gaya F per satuan panjang l pada penghantar yang membawa arus I2 adalah:

Gaya pada I2 hanya disebabkan oleh I1. Dengan mensubstitusikan persamaan (5.32) ke persamaan (5.31), maka akan diperoleh:

C. Penggunaan Magnet dan Elektromagnet dalam teknologi1. Alat-alat ukur listrik

Interaksi medan magnet dengan kumparan yang dilalui arus listrik memungkinkan dikontruksi alat-alat ukur besaran-besaran listrik, misalnya arus listrik, beda potensial, muatan yang dipindahkan dari dan ke kapasitor, daya dan tenaga listrik.a. Galvanometer

Prinsip dari suatu galvanometer adalah simpangan kumparan yang dilalui arus listrik dalam medan magnet. Akan tetapi gerakannya dibatasi oleh kedua pegas. Makin besar arus listrik yang mengalir, kumparan terputar semakin besar. Akibatnya, jarum penunjuk akan menunjuk ke arah skala yang lebih besar. Galvanometer yang memiliki letak skala nol di tengah dapat digunakan untuk mengukur besar arus listrik tanpa memandang arahnya.Namun apabila titik nolnya berada di ujung sebelah kiri, harus diperhatikan kutub positif dan negatif galvanometer.

b. AmpermeterGalvanometer hanya untuk mengukur arus dalam orde mikroampere, sedang sehari-hari kita memerlukan arus dalam orde Ampere, karena itu perlu alat ukur arus ini disebut ampermeter. Suatu ampermeter adalah suatu galvanometer yang diberi tahanan luar paralel dengan tahanan galvanometer (disebut tahananshunt). Fungsi dari tahanan shunt adalah untuk mengalirkan arus sedemikian hingga arus maksimum yang lewat galvanometer tetap dalam orde mikroamper.

c. VoltmeterPrinsip suatu voltmeter adalah galvanometer yang diberi tahanan muka (tahanan luar yang seri dengan tahanan galvanometer).Agar voltmeter dapat digunaakanuntuk mengukur tegangan yang besar,maka sebuah resistor seri dipasang secara seri dengan galvanometer. Dengan demikian, kelebihan tegangan akan diberikan pada resistor seri.

2. Piranti Komunikasi

Apakah bagian-bagian yang terdapat dalam telepon sehingga telepon dapat mengirimkan suara? Telepon terdiri atas dua bagian utama, yaitu pesawat pengirim dan pesawat penerima. Telepon bekerja dengan cara mengubah gelombang suara menjadi getaran-getaran listrik. Bagaimanakah hal tersebut dapat terjadi? Ketika kamu berbicara pada pesawat pengirim melalui mikrofon, tekanan suaramu menekan diafragma aluminium sehingga serbuk-serbuk karbon tertekan. Akibatnya, hambatan serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan tekanan suaramu. Perubahan hambatan ini menyebabkan besarnya arus yang mengalir melalui rangkaian ikut berubah mengikuti perubahan tekanan suara. Perubahan besar arus yang mengalir tersebut diubah menjadi sinyal yang akan dikirimkan ke pesawat penerima. Pada pesawat penerima, sinyal listrik diubah kembali menjadi tekanan-tekanan suara. Akibatnya, diafragma besi yang ada dalam

pesawat penerima terdorong dan menghasilkan tekanan suara yang sama dengan tekanan suara yang dikirimkan mikrofon. Perhatikan Gambar 15!

3. Penggunaan medan magnet

Medan magnet banyak digunakan dalam peralatan yang digunakan sehari-hari misalnya pada motor listrik, bel listrik, generator listrik, komputer, televisi, tabung sinar katoda, siklotron, spektrograf massa, mikroskoop elektron, dsb.a. Motor listrik

Sebuah motor listrik merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin ini tidak bising, bersih, dan memiliki efisiensi tinggi. Alat ini bekerja dengan prinsip bahwa arus yang mengalir melalui kumparan di dalam medan magnet akan mengalami gaya yang digunakan untuk memutar kumparan. Pada motor induksi, arus bolak-balik diberikan pada kumparan tetap (stator), yang menimbulkan medan magnetik sekaligus menghasilkan arus di dalam kumparan berputar (rotor) yang mengelilinginya. Keuntungan motor jenis ini adalah arus tidak harus diumpankan melalui komutator ke bagian mesin yang bergerak. Pada motor serempak (synchronous motor), arus bolak-balik yang hanya diumpankan pada stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar dan terkunci dengan medan rotor. Dalam hal ini magnet bebas, sehingga menyebabkan rotor berputar dengan kelajuan yang sama dengan putaran medan stator. Rotor dapat berupa magnet permanen atau magnet listrik yang diumpani arus searah melalui cincin geser.

Gambar 15. Skema mikrofon dan penerima pada pesawat telepon.

Gambar 16. a). Bagian-bagian dari motor listrik. b). Skema motor listrik DC.

b. Bel listrikPernahkah kamu melihat bel listrik? Perhatikan skema bel listrik pada Gambar 17.

Bagaimana cara bel listrik tersebut bekerja?Ketika saklar ditekan, arus listrik dari baterai mengalir melalui interuptor (pemutus arus) lalu menuju pegas baja dan akhirnya sampai di kumparan. Ketika kumparan dialiri arus listrik, kumparan tersebut menjadi magnet (elektromagnet) dan menarik jangkar besi lunak sehingga jangkar tersebut memukul bel dan menghasilkan bunyi. Sesaat setelah jangkar besi lunak ditarik oleh elektromagnet, arus listrik yang mengalir melalui interuptor terputus. Terhentinya arus listrik yang mengalir menuju kumparan menyebabkan kumparan kehilangan sifat kemagnetannya sehingga pegas baja menarik jangkar besi lunak pada keadaan semula. Setelah kembali ke kedudukan semula, interuptor terhubung kembali dengan arus listrik dari baterai sehingga kumparan menjadi magnet dan proses yang sama akan terulang kembali. Proses ini terjadi secara berulang-ulang sehingga bel terus menghasilkan bunyi sampai saklar kembali ditekan untuk memutuskan arus dari baterai.

c. RelaiRelai adalah alat elektronika yang dapat menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang besar dengan memanfaatkan arus listrik yang kecil. Relai merupakan saklar yang bekerja dengan menggunakan prinsip elektromagnet.Pernahkah kamu melihat sebuah relai? Perhatikan bentuk relai dan skema relai pada Gambar 18!

Gambar 17. a). Bel listrik. b). Skema bel listrik.

Gambar 18. a). Relai. b). Skema relai.

Ketika ada arus lemah yang mengalir melalui kumparan, inti besi lunak akanmenjadi magnet. Setelah menjadi magnet, inti besi tersebut menarik jangkar besi lunak sehingga kontak saklar akan terhubung dan arus listrik kuat dapat mengalir. Kontak saklar akan terputus jika arus lemah yang masuk melalui kumparan diputuskan.Pada relai terdapat dua buah rangkaian yang terpisah. Rangkaian pertama adalah rangkaian yang menghubungkan arus lemah dengan elektromagnet pada relai. Rangkaian kedua adalah rangkaian yang memanfaatkan kontak saklar pada relai untuk memutuskan atau menghubungkan arus listrik kuat yang terhubung dengan alat listrik lainnya, seperti motor listrik atau lampu.

4. Gelombang Elektromagnetik dan Spektrumnya1. Teori Maxwell

Percobaan yang dilakukan oleh Hans Christian Oersted (1777 - 1851), menunjukkan bahwa arus listrik dapat membuat jarum kompas berubah arah. Hal ini membuktikan bahwa di sekitar arus listrik terdapat medan magnet. Kemudian, ilmuwan Prancis Andre Marie Ampere (1775 - 1836), menemukan bahwa dua kawat yang bermuatan arus listrik dapat dibuat tarik-menarik atau tolak-menolak, persis seperti magnet. Pada tahun 1865, ilmuwan Skotlandia, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), menyatakan bahwa medan listrik dan medan magnet berhubungan erat. Maxwell menyadari bahwa jika suatu arus listrik dialirkan maju-mundur, arus itu dapat menimbulkan gelombang elektromagnetik yang berubah-ubah yang memancar keluar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Perhitungan-perhitungannya menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik itu memancar pada kecepatan cahaya. Berdasarkan hal ini, Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya itu sendiri adalah bentuk gelombang elektromagnetik. Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal. Cepat rambat gelombang elektromagnetik tergantung pada permeabilitas vakum ( µ0 ) dan permitivitas vakum ( ε0 ) sesuai dengan hubungan:

Permeabilitas vakum diketahui sebesar 4 π × 10-7 Wb/A.m dan permitivitas vakum adalah 8,85 × 10-12 C/Nm2, sehingga diperoleh nilai c = 3 × 108 m/s.

2. Teori Hertz

Setelah maxwell meninggal, hipotesis tentaang gelombang elektromagnetik dibuktikan kebenarannya oleh Hertz. Percobaannya dikenal dengan percobaan kumparan bunga api Hertz.

Hasil percobaannya menunjukkan bahwa medan listrik dan medan magnet selal saling tegaklurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatannya.Kesimpulan dari percobaannya adalah bahwa gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.

3. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Manfaat gelombang elektromagnet dapat diterangkan sesuai urutan spektrumnya.1. Gelombang Radio

Daerah frekuensi antara 104 sampai 107 Hz dikenal sebagai gelombang radio, yaitu sebagai salah satu sarana komunikasi. Karena sifat gelombangnya yang mudah dipantulkan ionosfer, yaitu lapisan atmosfir bumi yang mengandung partikel-partikel bermuatan, maka gelombang ini mampu mencapai tempat-tempat yang jaraknya cukup jauh dari stasiun pemancar. Informasi dalam bentuk suara dibawa oleh gelombang radio sebagai perubahan amplitudo (modulasi amplitudo).Daerah frekuensi sekitar 108 Hz digunakan untuk televisi dan radio FM (frekuensi modulasi) dimana informasi dibawa dalam bentuk perubahan frekuensi (modulasi frekuensi).

2. Gelombang RadarDaerah frekuensi sekitar 1010 Hz, digunakan oleh pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging). Informasi yang dikirim ataupun yang diterima berbentuk sebagai pulsa. Bila pulsa ini dikirim oleh pesawat radar dan mengenai suatu sasaran dalam selang waktu t, maka jarak antara radar ke sasaran :

c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/det)s= jrak dari radar ke sasaran (m)Δt=selang waktu antara pengiriman dan

penerimaan

Gambar 19. Bentuk gelombang elektromagnetik pada satu arah rambatan

3. Sinar InframerahDaerah frekuensi 1011 – 1014 Hz, ditempati oleh radiasi infra merah, dimana gelombang ini lebih panjang dari gelombang cahaya tampak dan tidak banyak dihamburkan oleh partikel-partikel debu dalam atmosfir sehingga mengurangi batas penglihatan manusia. Banyak dimanfaatkan untuk pengobatan (physical therapy), diagnosis penyakit (dengan foto inframerah), dan pemotretan (penginderaan jarak jauh) untuk pemetaan sumber aalam dengan satelit.

4. Sinar Cahaya TampakDaerah frekuensi 1014 – 1015 Hz, berisi daerah cahaya tampak (visible light), yaitu cahaya yang tampak oleh mata manusia dan terdiri dari deretan warna-warna merah sampai ungu.

5. Sinar UltravioletDaerah frekuensi 1015 – 1016 Hz, dinamakan daerah ultra ungu(ultra violet). Dengan frekuensi ultra ungu memungkinkan kitamengenal lebih cepat dan tepat unsur-unsur yang terkandung dalamsuatu bahan. Manfaat yang lain dari sinar UV antara lainuntuk proses asimilasi pada tumbuhan, membunuh kuman penyakit kulit.

6. Sinar–XDaerah frekuensi 1016 – 1020 Hz, disebut daerah sinar X. Sinar-X pertama kali diperkenalkan oleh Wilhem Conrad Rontgen sehingga sering disebut sinar Rontgen. Gelombang ini dapat juga dihasilkan dengan menembakkan elektron dalam tabung hampa pada kepingan logam. Karena panjang gelombangnya sangat pendek, maka gelombang ini mempunyai daya tembus yang cukup besar sehingga selain digunakan di rumah sakit (dapat dibuat potret kedudukan tulang atau bagian tubuh yang mempunyai kelainan), banyak pula digunakan di lembaga-lembaga penelitian ataupun industri.

7. Sinar GammaDaerah frekuensi 1020 – 1025 Hz, disebut daerah sinar gamma. Gelombang ini mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar X, dan dihasilkan oleh inti-inti atom yang tidak stabil. Sinar ini dapat menembus pelat timbal atau pelat besi setebal beberapa cm.

EVALUASI

A. Pilihlah jawaban yang paling tepat!1. Medan magnet dapat ditimbulkan oleh .....

1. muatan listrik yang bergerak2. konduktor yang dialiri arus listrik3. konduktor yang dialiri arus bolak – balik4. muatan listrik yang tidak bergerakpernyataan yang benar yaitu ...a. 1,2 dan 3 d. 4 sajab. 1 dan 3 e. Semua benarc. 2 dan 4

2. Berikut yang menyebabkan jarum kompas selalu menunjukkan arah utara dan selatan adalah ...a. magnet jarum kompas sangat ringan sehingga mudah ditarik oleh magnet bumib. adanya gaya tarik menarik antara jarum kompas dengan magnet bumic. jarum kompas terbuat dari bahan nonmagnetikd. jarum kompas dapat mengikuti arah mata angine. medan magnet bumi lebih kecil daripada medan magnet kompas

3. Gambar di bawah menunjukkan tiga buah magnet batang. Jika C kutub utara, B dan C tolak-menolak, serta D dan E tarik-menarik, jenis kutub magnet pada A dan F adalah ...

a. A dan F sama-sama kutub selatanb. A dan F sama-sama kutub utarac. A kutub selatan, F kutub utarad. A kutub utara, F kutub selatane. A dan F tidak berkutub

4. Besar kuat medan magnetik di suatu titik yang letaknya sejauh r dari suatu penghantar lurus yang dialiri arus I adalah sebanding dengan ... .a. I. d. I/rb. rI e. I/Rrc. r/I

5. Arus listrik mengalir di sepanjang kawat listrik tegangan tinggi dari Selatan ke Utara. Arah medan magnetik yang diakibatkan arus listrik di atas kawat tersebut adalah … a. Tenggara d. Utarab. Barat. e. Selatanc. Timur

6. Arah garis gaya magnet dipusat lingkaran O adalah...a. tegak lurus bidang kertas menjauhi pembacab. tegak lurus bidang kertas mendekati pembacac. menuju O melalui A

d. meninggalkan O melalui Ae. meninggalkan O melalui B

7. Sebuah kawat berbentuk lingkaran dengan jari-jari R dialiri arus listrik I, besarnya kuat medan magnetik pada pusat lingkaran adalah … a. tidak tergantung pada Rb. sebanding dengan R/2c. berbanding terbalik dengan Rd. berbanding lurus dengan Re. berbanding terbalik dengan R/2

8. Dari hasil pengukuran diketahui besar induksi magnetik di ujung suatu solenoida adalah 1,8 x 10-3 T. Maka besar induksi magnetik di pusat solenoida adalah ... a. 0,9 x 10-3 Tb. 1,2 x 10-3 Tc. 1,8 x 10-3 T d. 2,4 x 10-3 Te. 3,6 x 10-3 T

9. Suatu solenoida yang terdiri dari 1.200 lilitan kawat dialiri arus 20 A. Apabila induksi magnetik di pusat solenoida 4 x 10-2 T, maka panjang solenoida tersebut adalah ... a. 48 cmb. 36 cmc. 30 cmd. 24 cme. 20 cm

10. Sebuah toroida dengan jari-jari 20 cm dialiri arus 5 A. Jika induksi magnetik yang timbul pada sumbu toroida tersebut adalah 1,8 x 10-4 T, maka jumlah lilitan toroida adalah ... a. 9b. 18c. 24d. 36e. 62

11. Sebuah partikel bermuatan q = 2,5 x 10-8 C yang massanya m = 0,5 gram bergerak dengan kecepatan v = 6 104 m/s, menembus tegak lurus medan magnet homogen. Apabila partikel tetap bergerak dengan arah horizontal, maka besar medan magnetik tersebut adalah ... a. 1,27 Tb. 2,27 Tc. 3,00 Td. 3,07 Te. 3,27 T

12. Dua kawat sejajar yang masing-masing dialiri arus listrik sama besar terjadi gaya yang besarnya 2 x 10-7 N. Jika jarak antara kedua kawat adalah 1 m, maka arus listrik yang mengalir dalam setiap kawat adalah ... a. 2 A

b. 1 Ac. 0,5 Ad. 0,25 Ae. 0,125 A

13. Besar gaya yang dialami seutas kawat berarus listrik tidak tergantung pada ...a. posisi kawat dalam medan magnetikb. panjang kawatc. hambatan kawatd. kuat arusnyae. kuat medan magnetnya

14. Jika dua kawat lurus sejajar dialiri arus listrik masing-masing I1 dan I2 (I2 = 2I1), maka gaya interaksi tiap satuan panjang kawat pertama adalah ... a. 1/2 kali gaya interaksi pada kawat keduab. sama dengan gaya interaksi pada kawat keduac. 2 kali gaya interaksi pada kawat keduad.1/4 kali gaya interaksi pada kawat keduae. 4 kali gaya interaksi pada kawat kedua

15. Prinsip kerja mikrofon telepon adalah ...a. mengubah getaran listrik menjadi gelombang mekanikb. mengubah getaran listrik menjadi gelombang suarac. mengubah gelombang suara menjadi getaran-getaran listrikd. mengubah gelombang suara menjadi gelombang mekanike. mengubah gelombang mekanik menjadi gelobang listrik

B. Jawablah dengan singkat dan benar!1. Hitunglah besar induksi magnetik sebuah titik yang berada pada jarak 10 cm dari

pusat sebuah penghantar lurus berarus listrik 50 A!2. Sebuah solenoida mempunyai panjang 1 m dan diameter 10 cm. Solenoida tersebut

terdiri atas 200 lilitan dan dialiri arus sebesar 10 A. Tentukan:a. induksi magnetik di ujung solenoida,b. induksi magnetik di pusat solenoida!

3. Elektron yang bergerak degan kecepatan 5 × 104 m/s sejajar dengan kawat yang berarus 10 A. Pada jarak 1 cm dari kawat, tentukan besar gaya yang terjadi!

4. Seutas kawat yang panjangnya 10 m dialiri arus listrik sebesar 50 A. Kawat diletakkan di dalam medan magnet homogen yang membentuk sudut 30o terhadap kawat. Jika gaya pada kawat 25 N, tentukan induksi magnetiknya!

5. Dua kawat panjang dan sejajar terpisah sejauh 0,5 m satu sama lain. Kedua kawat tersebut dialiri arus yang searah masing-masing 10 A dan 30 A. Tentukan gaya yang bekerja pada kedua kawat per 1 m panjang kawat!

Daftar Pustaka

Budiyanto, Joko. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Endarko, dkk. 2008. Fisika Jilid 2 untuk SMK Teknologi. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional

Kanginan, Martin. 2003. Fisika 2000 Jilid 2A untuk SMA Kelas 2. Jakarta: ErlanggaSuratman. 2007. Memahami Fisika SMK untuk Kelas XI Kelompok Teknologi, Kesehatan,

dan Pertanian. Bandung: ArmicoWasis, dkk. 2009. Ilmu Pengetahuan Alam 3 : SMP dan MTs Kelas IX. Jakarta: Pusat

Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional