Lismag Pekan ke-14: Gelombang Elektromagnetik

Assalaamu’alaikum warahmatullah. Akhirnya sampailah kita pada materi terakhir mata kuliah Lismag, yakni tentang gelombang elektromagnetik. Berdasar pada penemuan Faraday bahwa perubahan fluks magnetik dapat menimbulkan medan listrik, seorang maestro Fisika bernama Maxwell mengajukan sebuah hipotesis: “jika perubahan fluks magnetik dapat menimbulkan medan listrik maka perubahan fluks listrik juga harusnya dapat menimbulkan medan magnetik”  Hipotesa ini dikenal dengan sifat simetri medan listrik dan medan magnetik.

Jika hipotesis Maxwell ini benar, maka konsekuensinya perubahan medan listrik akan menghasilkan medan magnetik yang juga berubah dan keadaan ini akan terus berulang. Medan magnetik atau medan listrik yang muncul akibat perubahan medan listrik atau medan magnetik sebelumnya akan merambat menjauhi tempat awal kejadian. Perambatan medan listrik dan medan magnet inilah yang kemudian disebut sebagai gelombang elektromagnetik.

gem

Hubungan antara medan listrik, medan magnetik dan sumber-sumbernya dapat dinyatakan secara terpadu dalam empat persamaan Maxwell. Persamaan Maxwell digunakan sebagai dasar teori untuk memahami gelombang elektromagnetik.

Kemudian ada pula gelombang elektromagentik bidang yang menghasilkan sebuah konstanta yang sangat terkenal, c = 300.000 km/s yakni kecepatan cahaya. Selain itu ada juga gelombang elektromagnetik sinusoidal dan energi gelombang elektromagnetik. Adapun handout materi kuliah dapat diunduh di tautan berikut ini:

Pertemuan 14 Gelombang Elektromagnetik

Lismag Pekan ke-13: Alternating Current

Assalaamu’alaikum warahmatullah. Pekan ini kita insya Allah akan mempelajari tentang alternating current (AC). AC sering diartikan sebagai arus bolak-balik, namun sebagai mahasiswa kalian sepatutnya memahami bahwa terjemahan bolak-balik ini tidak sepenuhnya benar. Karena arti sebenarnya dari kata kerja alternate adalah occur in turn repeatedly, yakni terjadi bergantian dan berulang-ulang. Ada dua hal yang bergantian dan berulang-ulang: besar arus dan arahnya.

Cara paling mudah memahami pergantian besar dan arah ini adalah menggunakan fasor. Fasor adalah sebuah vektor yang berotasi pada pangkalnya pada arah yang berlawanan dengan arah jarum jam dengan laju sudut w konstan yang sama dengan frekuensi sudut dari gerak rotasi tersebut. Proyeksi fasor pada sumbu horizontal dan pada waktu t adalah I cos wt, menyatakan nilai sesaat dari arus tersebut. Sedangkan positif dan negatif dari proyeksi menunjukkan pergantian arah arus. Pergantian besar dan arah arus dapat dituliskan dengan persamaan i = I cos wt.

phasor Selain daripada itu, tedapat beberapa istilah yang perlu kalian ketahui, di antaranya adalah: arus rata-rata yang diluruskan (rav = rectified average current) dan nilai akar rata-rata kuadrat (rms = root-mean square).

Kemudian kalian juga akan mempelajari tentang perilaku resistor, induktor dan kapasitor dalam rangkaian AC. Beberapa istilah yang perlu dipahami di sini adalah: reaktansi induktif, reaktansi kapasitif, impedansi, sudut fasa, resonansi dan transformator.

Dalam ujian nanti, soal tentang AC ini merupakan bagian soal-soal yang paling mudah, karena tidak memerlukan analisis untuk menyelesaikannya. Kalian cukup menghafalkan saja persamaan-persamaan yang terdapat dalam bab ini. Jangan lupa setelah kuliah kalian baca soal-soal latihan dan solusinya di buku elektronik. Adapun handout materi kuliah dapat diunduh di tautan berikut ini:

Pertemuan 13 Arus Bolak-Balik

Lismag Pekan ke-12: Induktansi

Assalaamu’alaikum warahmatullah. Pekan lalu kita telah mengetahui bahwa perubahan fluks magnetik dapat menginduksi rangkaian itu sendiri, sehingga di dalamnya timbul tge induksi. Pekan ini kita akan mempelajari bahwa perubahan arus yang melewati suatu kumparan menimbulkan perubahan fluks magnetik di dalam kumparan yang akan menginduksi tge pada arah yang berlawanan dengan perubahan fluks.

Jika arus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnetik akan menginduksi tge dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa tge induksi ε sebanding dengan laju  perubahan arus yang dirumuskan:

\varepsilon =-L\frac{\Delta I}{\Delta t}

dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa tge yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. Konstanta kesebandingan L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry (H), yang didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan tge satu volt bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.

Demonstrasi tentang induksi elektromagnetik ini dapat disaksikan di tautan berikut ini: https://www.youtube.com/watch?v=PMTOVRyPLOI.

Adapun handout materi kuliah dapat diunduh di tautan berikut ini:

Pertemuan 12 Induktansi

 

Lismag Pekan ke-11: Induksi Elektromagnetik

Assalaamu’alaikum warahmatullah. Pekan lalu kita telah mempelajari cara menghitung medan magnetik yang ditimbulkan oleh arus listrik. Pekan ini kita akan mempelajari cara menghitung arus listrik yang ditimbulkan oleh perubahan medan magnetik.

Setelah mengikuti kuliah pekan ini mahasiswa seharusnya dapat memahami hukum induksi Faraday dan hukum Lenz, serta cara menghitung besar dan arah arus, tegangan dan medan listrik induksi. Materi pekan ini merupakan materi yang paling sulit dan paling penting dalam mata kuliah Lismag ini. Sebelum kuliah sebaiknya kalian baca dan coba pahami bab 30 buku referensi kita khususnya halaman 377-378 tentang arah tge induksi.

Demonstrasi tentang induksi elektromagnetik ini dapat disaksikan di tautan berikut ini: https://www.youtube.com/watch?v=nGQbA2jwkWI.

Adapun handout materi kuliah dapat diunduh di tautan berikut ini:

Pertemuan 11 Induksi Elektromagnetik

Lismag Pekan ke-10: Sumber Medan Magnetik

Assalaamu’alaikum warahmatullah. Pekan sebelumnya kita telah mempelajari cara menghitung gaya magnetik yang ditimbulkan oleh medan magnetik B yang besarnya diketahui. Pekan ini kita mempelajari cara menghitung besar medan magnetik yang ditimbulkan oleh berbagai sumber medan magnetik.

Sumber-sumber medan magnetik adalah muatan titik yang bergerak, segmen arus dan konduktor berbentuk lurus panjang, simpal lingkaran, solenoida dan toroida yang mengangkut arus.

Ada dua cara menghitung besar medan magnetik, yakni menggunakan hukum Biot-Savart dan hukum Ampere. Hukum Ampere memudahkan penghitungan medan magnetik yang tidak bisa diselesaikan dengan hukum Biot-Savart.

Sedangkan handout materi kuliah dapat diunduh di tautan berikut ini:

Pekan 10 Sumber Medan Magnetik

Lismag Pekan ke-9: Medan dan Gaya Magnetik

Assalaamu’alaikum semuanya. UTS telah berlalu, insya Allah sebelum kuliah pekan depan solusinya akan dibahas di kelas. Jika materi kuliah dari pertemuan pertama sampai pekan lalu membahas tentang Listrik, maka mulai pekan depan materi kuliah Lismag adalah tentang Magnetika. Topik pekan depan adalah Medan, Gaya, dan Fluks Magnetik.

Ada banyak kemiripan antara Listrik dan Magnetika. Sebelum kuliah pekan depan kalian harus sudah membaca materi bab 28 buku Young dan Freedman dan jangan lupa membawa catatan kuliah ke kelas pekan depan.

Jika kalian membaca postingan saya pekan lalu kalian pastinya telah mengetahui bahwa pembahasan lengkap soal-soal buku Young dan Freedman tersedia di Internet. Silakan di download dan dijadikan bahan belajar setelah kuliah pekan depan. Sedangkan catatan kuliah dapat diunduh di tautan berikut ini:

Pekan 9 Medan Magnetik dan Gaya Magnetik

Lismag Pekan ke-8: UTS

Assalaamu’alaikum mahasiswa dan mahasiswi yang akan menghadapi ujian tengah semester Lismag pekan depan. Semoga kalian sudah mengerjakan soal-soal latihan yang ada di buku referensi Young dan Freedman. Bagi yang tidak punya buku bisa membaca buku elektroniknya di tautan ini.

Jangan lupa UTS nanti tidak boleh membawa catatan dan HP. Yang perlu dibawa hanya alat tulis dan kalkulator. Yang ketahuan membawa contekan akan dikeluarkan (dengan tidak hormat) walaupun tidak memiliki kesempatan karena telah berniat untuk tidak jujur.

Kalau yang ini hanya untuk yang mau membaca blog saya, jangan diberitahukan kepada mahasiswa yang hanya mau fotokopi catatan kuliah. Selamat belajar, semoga sukses!