MAGNET

PENGGOLONGAN BENDA BERDASARKAN SIFAT MAGNETNYA.

Berdasarkan sifat magnetnya benda dibagi menjadi 2 macam yaitu ferromagnetik (benda yang dapat diterik kuat oleh magnet), parramagnetik (denda yang dapat ditarik magnet dengan lemah) dan diamagnetik (benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet).
Contoh ferromagnetik adalah besi, baja, nikel dan kobalt.
Contoh parramagnetik adalah platina dan aluminium.
Contoh diamagnetik adalah seng, dan bismut.

Setiap magnet mempunyai sifat (ciri) sebagai berikut :
(1) dapat menarik benda logam tertentu.
(2) gaya tarik terbesar berada di kutubnya.
(3) selalu menunjukkan arah utara dan selatan bila digantung bebas.
(4) memiliki dua kutub.
(5) tarik menarik bila tak sejenis.
(6) tolak menolak bila sejenis.





MEDAN MAGNET

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

KUAT MEDAN MAGNET (H)

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet

dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam N/A.m atau dalam weber/m2.

HUKUM COULOMB

Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya



Keterangan:

F = gaya tarik-menarik/gaya tolak-menolak dalam newton

R = jarak dalam meter

m1 dan m2 = kuat kutub medan magnet dalam Ampere-meter

µ0 = permeabilitas hampa



GARIS GAYA MAGNET

Garis gaya magnet adalah lintasan kutub utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikian hingga kuat medan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya. Garis-garis gaya keluar dari kutub-kutub dan masuk ke kutub selatan.




RAPAT GARIS GAYA MAGNET/FLUX DENSITY (B)

Flux density adalah jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan. Flux density dapat dirumuskan sebagai berikut

LISTRIK DINAMIS

ARUS SEARAH (D.C.)

Arus searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja (tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya).

ARUS LISTRIK

Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu. Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron).


KUAT ARUS LISTRIK (I)
adalah jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor tiap satuan waktu.


I = Q/t = n e v A Q = muatan listrik
n = jumlah elektron/volume
v = kecepatan elektron

Hambatan Jenis dan Hambatan Listrik

r = E/J R = r L/A

r = hambatan jenis (ohm.m)
E = medan listrik
J = rapat arus
R = hambatan (ohm)
L = panjang konduktor (m)




HUBUNGAN HAMBATAN JENIS DAN HAMBATAN DENGAN SUHU

rt = ro(1 + a Dt)

Rt = Ro(1 + a Dt)

rt, Rt = hambatan jenis dan hambatan pada t°C
ro, Ro = hambatan jenis dan hambatan awal
a = konstanta bahan konduktor ( °C-1 )
Dt = selisih suhu (°C )


HUKUM OHM

Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor
I = V / R


HUKUM OHM UNTUK RANGKAIAN TERTUTUP

I = n E
R + n rd I = n
R + rd/p

n = banyak elemen yang disusun seri
E = ggl (volt)
rd = hambatan dalam elemen
R = hambatan luar
p = banyaknya elemen yang disusun paralel



RANGKAIAN HAMBATAN DISUSUN SERI DAN PARALEL

SERI

R = R1 + R2 + R3 + ...
V = V1 + V2 + V3 + ...
I = I1 = I2 = I3 = ...

PARALEL

1 = 1 + 1 + 1
R R1 R2 R3

V = V1 = V2 = V3 = ...
I = I1 + I2 + I3 + ...




ENERGI DAN DAYA LISTRIK

ENERGI LISTRIK (W)
adalah energi yang dipakai (terserap) oleh hambatan R.

W = V I t = V²t/R = I²Rt


Joule = Watt.detik
KWH = Kilo.Watt.jam


DAYA LISTRIK (P) adalah energi listrik yang terpakai setiap detik.

P = W/t = V I = V²/R = I²R


RANGKAIN LISTRIK


HUKUM KIRCHOFF I : jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.


S Iin = Iout


HUKUM KIRCHOFF II : dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (e) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.

Se = S IR = 0


Dalam menyelesaian soal rangkaian listrik, perlu diperhatikan :


1. Hambatan R yang dialiri arus listrik. Hambatan R diabaikan jika tidak
dilalui arus listrik.

2. Hambatan R umumnya tetap, sehingga lebih cepat menggunakan
rumus yang berhubungan dengan hambatan R tersebut.

3. Rumus yang sering digunakan: hukum Ohm, hukum Kirchoff, sifat
rangkaian, energi dan daya listrik.

KAPASITOR

PENGERTIAN KAPASITOR

Kapasitor (kondensator) dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf ‘C’ adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9×1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.


Struktur sebuah kapasitor terbuat fari dua buah pelat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umumnya dikenal misalnya adalah ruang hampa udara, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung pelat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif, dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.


FUNGSI KAPASITOR

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian adalah:

* Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power supply)
* Sebagai filter dalam rangkaian PS
* Sebagai frekuensi dalam rangkaian antenna
* Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon.
* Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar


KAPASITANSI KAPASITOR

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk menampung muatan elektron. Coulomb pada abad ke-18 menghitung bahwa 1 Coulomb = 6,25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan electron sebanyak 1 Coulomb. Dengan rumus dapat ditulis:

Q = C . V

Keterangan:

Q = muatan electron dalam C (Coulomb)

C = nilai kapasitansi dalam F (Farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Kapasitor pelat paralel tersusun atas dua pelat paralel dengan luas A dan jarak antar pelat d. dalam ruang hampa, dengan penjabaran menggunakan hokum Gauss, kapasitansinya adalah :



Kapasitor dengan dielektrik adalah kapasitor dengan material insulator (karet, gelas, kertas, mika, dll). Misalkan sebuah bahan dielektrik disisipkan diantara kedua pelat kapasitor, maka beda potensial antara kedua keping akan turun. Karena jumlah muatan pada setiap keping tetap, kapasitansi naik. Hal ini dapat dirumuskan sebagai




RANGKAIAN KAPASITOR

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini adalah contoh kapasitor yang dirangkai secara seri



Pada rangkaian kapasitor seri, berlaku rumus:

V = V1 + V2 + … + Vn

Q = Q1 = Q2 = Qn



Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar.

Di bawah ini adalah contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.



Pada rangkaian kapasitor paralel, berlaku rumus:

V1 = V2 =V3 = Vn

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Qn





ENERGI YANG DISIMPAN DALAM KAPASITOR

Energi potensial U yang tersimpan di dalam kapasitor didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk mengisi muatan. Misalkan sebuah baterai dihubungkan ke sebuah kapasitor. Baterai melakukan kerja untuk menggerakkan muatan dari satu pelat ke pelat yang lain. Kerja yang dilakukan untuk memindahkan sejumlah muatan sebesar q melalui tegangan V adalah

W = V . q

Dengan menggunakan kalkulus energy potensial muatan dapat dinyatakan sebagai:

LISTRIK STATIS

KLASIFIKASI MATERIAL
1. Konduktor
Konduktor merupakan material yang mudah menghantarkan arus listrik.
Contoh: tembaga.
2. Insulator
Insulator merupakan material yang susah menghantarkan arus listrik.
Contoh: kaca.
3. Semikonduktor
Semikonduktor adalah material yang memilki sifat antara konduktor dan insulator.
Contoh: silikon.

HUKUM COULOMB
Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu.
Dirumuskan:




Keterangan:
F : Gaya Coulomb (N)
k : Konstanta Coulomb =


q1 : besar muatan pertama (C)
q2 : besar muatan kedua (C)
r : jarak antar muatan (m)

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya.

Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan tolak-menolak. Sedangkan muatan yang berbeda jenis akan tarik menarik

Dalam notasi vektor, Hukum Coulomb dapat dituliskan sebagai


MEDAN LISTRIK
Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik.
Satuan listrik memiliki satuan N/C atau Newton/Coulomb.





Jika dalam sebuah sistem terdapat banyak muatan, maka medan listrik di sebuah titik sama dengan jumlah vektor medan listrik dari masing-masing muatan pada titik tersebut.




ENERGI POTENSIAL ELEKTROSTATIK

Jika terdapat dua benda titik bermuatan q1 dan q2 yang terpisah pada jarak r, maka besar energi potensial system tersebut adalah


Jika ada lebih dari dua muatan, maka energi potensial yang tersimpan dalam sistem tersebut adalah jumlah dari energi potensial dari tiap pasang muatan yang ada. Contoh untuk tiga muatan



POTENSIAL LISTRIK

Beda potensial antara titik A dan B didefinisikan sebagai perubahan energi potensial sebuah muatan q yang digerakkan dari A ke B, dibagi dengan muatan tersebut.



Potensial listrik dari muatan titik q pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan tersebut adalah

CAHAYA

Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik.
Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan biasa .



Sebuah gambar cahaya matahari


Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur .
Hukum Pemantulan Cahaya:
1. sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; dan
2. besar sudut datang (i) sama dengan besar sudut pantul (r).

CERMIN

1. Cermin Datar

* Jarak bayangan ke cermin = jarak benda ke cermin.
* Tinggi bayangan = tinggi benda.
* Bayangan bersifat maya, tegak, dan di belakang cermin.

2. Cermin Cekung

Untuk dapat melukis bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung, biasanya digunakan tiga sinar istimewa. Sinar istimewa sinar datang yang lintasannya mudah diramalkan tanpa harus mengukur sudut datang dan sudut pantulnya. Tiga sinar istimewa itu adalah:

1. Sinar yang melalui pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui pusat kelengkungan itu lagi.





2. Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui fokus utama.



3. Sinar yang datang melalui fokus utama akan dipantulkan sejajar sumbu utama.



Sifat Bayangan pada Cermin Cekung

- Benda di ruang I : maya, tegak, diperbesar.

- Benda di ruang II : nyata, terbalik, diperbesar.

- Benda di ruang III : nyata, terbalik, diperkecil.

- Benda tepat di pusat kelengkungan : nyata, terbalik, sama besar.


3. Cermin Cembung

Sama dengan cermin cekung, cermin cembung juga mempunyai tiga sinar istimewa. Karena jarak fokus dan pusat kelengkungan cermin cembung berada di belakang cermin maka ketiga sinar istimewa pada cermin cembung tersebut adalah:

1. Sinar yang datang menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali.



2. Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah - olah dari titik fokus.




3. Sinar yang datang menuju fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.



Sifat Bayangan pada Cermin Cembung

- sifat bayangan selalu maya, tegak, diperkecil.

Hubungan jarak benda (s), jarak fokus (f), dan jarak bayangan (s’)



atau



dengan:

f : jarak fokus cermin (m)

s : jarak benda ke cermin (m)

s’ : jarak bayangan ke cermin (m)

R : pusat kelengkungan cermin (m)

Perbesaran Bayangan Pada Cermin



dengan :

M : perbesaran bayangan

h’ : tinggi bayangan benda

h : tinggi benda

s’ : jarak bayangan benda ke cermin

s : jarak benda ke cermin

Contoh:

Sebuah benda berdiri tegak 10 cm di depan cermin cembung yang mempunyai titik fokus 30 cm. Jika tinggi benda 2 m, maka tinggi bayangan yang terbentuk dan besar perbesaran benda adalah…

Diketahui:

s = 10 cm

f = 30 cm

h = 2 m

Ditanya:

s’ =…..?

M =….?

Jawab:

a)



b)

Pembiasan cahaya

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.

1. Persamaan indeks bias mutlak




2. Hukum Pembiasan Cahaya



Lensa adalah peralatan sangat penting dalam kehidupan manusia. Mikroskop menggunakan susunan lensa untuk melihat jasad-jasad renik yang tak terlihat oleh mata telanjang. Kamera menggunakan susunan lensa agar dapat merekam obyek dalam film. Teleskop juga memanfaatkan lensa untuk melihat bintang-bintang yang jaraknya jutaan tahun cahaya dari bumi.

Kuat lensa berkaitan dengan sifat konvergen (mengumpulkan berkas sinar) dan divergen (menyebarkan sinar) suatu lensa. Untuk Lensa positif, semakin kecil jarak fokus, semakin kuat kemampuan lensa itu untuk mengumpulkan berkas sinar. Untuk Lensa negatif, semakin kecil jarak fokus semakin kuat kemampuan lensa itu untuk menyebarkan berkas sinar. Oleh karenanya kuat lensa didefinisikan sebagai kebalikan dari jarak fokus.

Rumus Kuat Lensa



Pembentukan Bayangan Pada Lensa



Lensa Gabungan

OPTIK

A. LUP

Lup (kaca pembesar) adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa cembung.

Fungsinya, untuk melihat benda benda kecil.

Sifat bayangannya maya, tegak, diperbesar.




Perbesaran Lup Untuk Mata Berakomodasi dengan Jarak x

Perbesaran Lup untuk Mata Berakomodasi Maksimum



Perbesaran Lup untuk Mata Tidak Berakomodasi




B. MIKROSKOP

Sifat Bayangan:

- Lensa Objektif: Nyata, terbalik, diperbesar

- Lensa Okuler: Nyata, terbalik, diperbesar.

Jarak fokus untuk Lensa Objektif



Jarak fokus Lensa Okuler




Perbesaran pada Mikroskop

M = Mob x Mok


C. TEROPONG

1. Teropong Bintang

Sifat bayangan: maya, terbalik, diperbesar.

Perbesaran bayangannya:




2. Teropong Bumi

Sifat bayangan: maya, tegak,diperbesar.

Perbesaran bayangannya:

Soal Gerak Searah

Dua buah mobil bergerak ke arah yang sama seperti gambar di bawah ini. Mobil A bergerak dengan vA dan aA ke kanan di belakang mobil B yang bergerak dengan vB dan aB. Hitunglah t saat mereka bertemu :

Pembahasan :

Soal Gerak Berlawanan

Dua mobil bergerak dari arah yang berlawanan seperti gambar di bawah ini. Mobil A bergerak dengan vA dan aA ke kanan, dan mobil B bergerak dengan vB dan aB ke kiri. Hitunglah t saat mereka bertemu :

Pembahasan :