Lismag Pekan ke 7: Rangkaian Arus Searah

Assalaamu’alaikum mahasiswa dan mahasiswi yang mengambil Lismag. Semoga kalian telah membaca bab 27 buku Young dan Freedman sebelum kuliah pekan depan. Judul materi kuliah pekan depan adalah Rangkaian Arus Searah. Jika pada pekan lalu kita mempelajari tentang kapasitansi ekuivalen, muatan dan potensial pada setiap kapasitor, maka pekan ini kita mempelajari tentang resistansi ekuivalen, arus dan potensial pada setiap resistor.

Setelah itu kalian akan mempelajari tentang Kaidah Kirchhoff. Kalian harus membaca dan mengerti strategi penyelesaian soal di halaman 263-264 khususnya penjelasan Gambar 27-6 dan 27-7.

Selanjutnya adalah bagaimana mengukur potensial, arus dan resistansi dengan galvanometer d’Arsonval.

Yang terakhir adalah jika sebuah kapasitor diberi muatan oleh sebuah aki yang dihubungkan seri dengan sebuah resistor, maka arus dan muatan kapasitor tidak konstan. Begitu juga ketika kapasitor mengosongkan muatan, arus dan muatan tidak konstan.

Catatan kuliah untuk pekan ini bisa didownload di tautan berikut:

Pekan 7 Rangkaian Arus Searah

Advertisements

Lismag Pekan ke 6: Arus, Hambatan dan TGL

Assalaamu’alaikum mahasiswa dan mahasiswi yang mengambil Lismag. Semoga kalian telah membaca bab 26 buku Young dan Freedman sebelum kuliah pekan depan. Judulnya adalah Arus, Hambatan, dan Tegangan Gerak Listrik. Jika pekan lalu kita mempelajari tentang potensial, maka pekan ini kita mempelajari tentang arus dan hambatan (resistansi) dalam rangkaian listrik.

Arus listrik adalah banyaknya muatan yang bergerak melalui luas tertentu per satuan waktu. Ketika muatan bergerak dalam sebuah rangkaian listrik, maka energi potensial listrik berpindah dari sumber tegangan ke rangkaian listrik tempat energi tersebut disimpan atau dikonversi ke dalam bentuk energi lain.

Resistansi berasal dari resistivitas, yakni rasio medan listrik terhadap kerapatan arus. Hukum Ohm menyatakan bahwa resistivitas sebuah resistor adalah konstan. Kemudian kita akan membahas tentang persamaan yang terkenal, V = IR. Persamaan ini menyatakan bahwa potensial pada sebuah resistor sebanding dengan arus yang melalui resistor tersebut.

Yang terakhir adalah pembahasan tentang tegangan gerak listrik (TGL) yang di buku Fisika SMA dikenal dengan istilah gaya gerak listrik (GGL). Sebuah rangkaian tertutup yang mengangkut arus yang kontinyu harus mengandung sebuah sumber TGE. Sebuah sumber TGE mempertahankan selisih potensial yang konstan dan mempunyai resistansi dalam.

Catatan kuliah dan video untuk pekan depan bisa didownload di tautan berikut:

Current, Resistance dan Ohm’s Law

Pekan 6 Arus, Hambatan dan TGL

Lismag Pekan ke-5: Kapasitansi dan Dielektrika

Assalaamu’alaikum mahasiswa dan mahasiswi yang mengambil Lismag. Semoga kalian telah mengerjakan sendiri latihan soal pekan lalu. Agar dapat mengikuti perkuliahan pekan depan dengan baik, saya ingatkan kalian harus membaca bab 25 buku Young dan Freedman sebelum kuliah.

Judul materi kuliah pekan depan adalah Kapasitansi dan Dielektrika. Kapasitor adalah sepasang konduktor yang dipisahkan oleh ruang hampa. Jika konduktor kapasitor diberi muatan sama besar tapi berlainan jenis, maka diantara konduktor terdapat medan listrik dan potensial listrik. Kapasitansi sebuah kapasitor dinyatakan sebagai rasio muatan terhadap potensial (Q/V). Kalian akan mempelajari bagaimana cara menghitung muatan dan potensial listrik pada rangkaian kapasitor yang tersambung secara seri dan paralel.

Yang juga penting untuk dipahami adalah peran dielektrika yang mengisi ruang hampa di antara konduktor kapasitor. Catatan kuliah untuk pekan depan bisa didownload di tautan berikut:

Pekan 5 Kapasitansi dan Dielektrika

 

Phi

Pagi itu Sophie berdiri di depan kelas dan menulis angka kesukaannya pada papan tulis: 1,618. Kemudian ia berpaling menghadap ke para mahasiswanya yang bersemangat. “Siapa yang dapat mengatakan pada saya, ini nomor apa?”

Dari baris belakang seorang pemuda berkaki panjang mengangkat tangannya, “Itu angka phi”. Dia melafalnya fi.

“Bagus, Sokrates” ujar Sophie. “Semuanya, kenalkan ini phi.”

“Angka phi ini, ” Sophie melanjutkan, “adalah angka yang sangat penting dalam seni. Siapa yang dapat mengatakan mengapa?”

Sokrates mengangkat tangannya lagi, “Karena angka itu cantik.” Semua orang pun tertawa.

“Sebenarnya,” kata Sophie, “Sokrates benar. phi adalah angka tercantik di dunia ini.” Tawa itu langsung berhenti, dan Sokrates pun merasa pongah. Sophie kemudian menjelaskan bahwa phi diperoleh dari deret Fibonacci berikut:

1-1-2-3-5-8-13-21-34-55-89-144-233-377-610-987-1597-2584…

Karakteristik deret ini adalah setiap angka terdiri atas jumlah dua angka sebelumnya. Jika satu angka dalam deret tersebut dibagi dengan angka sebelumnya, maka diperoleh jumlah yang sangat dekat satu sama lain. Bahkan setelah urutan ke-12 dalam seri, proporsi ini adalah tetap. 233/144 = 377/233 = 610/377 = 987/610 = 1597/987 = 2584/1597 = 1,618 phi!

“Terlepas dari asal matematis phi yang tampak mistis,” Sophie menjelaskan, “aspek menggelitik akal sesungguhnya adalah perannya sebagai dasar dari balok bangunan dalam alam. Tumbuhan, hewan dan bahkan manusia memiliki sifat dimensional yang melekat dengan keakuratan pada rasio phi banding 1. Keberadaan phi yang tersebar di alam membuat ilmuwan terdahulu menganggap bahwa angka phi pastilah telah ditakdirkan oleh Sang Pencipta alam ini. Seniman Renaissance menyebarluaskan 1,618 banding 1 sebagai Proporsi Agung, Divine Proportion.”

“Tunggu dulu,” kata seorang gadis dari barisan depan. “Saya jurusan Biologi di SMA dan saya tidak pernah melihat Proporsi Agung dalam alam.”

“Tidak?” Sophie tersenyum. “Pernah belajar hubungan antara betina dan jantan dalam komunitas lebah madu?”

“Tentu, lebah betina selalu berjumlah lebih banyak daripada lebah jantan.”

“Benar. Dan tahukah jika kamu membagi jumlah lebah betina dengan jumlah lebah jantan di setiap sarang lebah di dunia ini, kamu akan mendapatkan hasil yang sama?”

“Benar?”

“Ya, phi.”

Gadis itu terkesiap, “Tidak mungkin!”

“Mungkin saja!” Sophie balas berteriak sambil tersenyum mematikan lampu dan menampilkan slide kerang laut spiral. “Kenal ini?”

“Itu sebuah Nautilus,” kata gadis jurusan Biologi lagi.

“Benar. Dan dapatkah kamu menebak berapa rasio setiap diameter spiral ke spiral berikutnya?”

Gadis itu tampak tak yakin ketika melihat lengkung-lengkung konsentris dari kerang Nautilus itu.

Sophie mengangguk. “Phi. Proporsi Agung 1,618 banding 1.”

Gadis itu tampak tercengang. Sophie melanjutkan dengan slide berikutnya, sebuah tampak dekat dari sebuah kepala biji bunga matahari. “Biji bunga matahari tumbuh melawan arah spiral. Kamu dapat menebak rasio dari setiap diameter rotasi ke rotasi berikutnya?”

“Phi?” semua berkata.

“Tepat sekali.” Sophie kemudian memperlihatkan slide bunga cemara berspiral, susunan daun pada tumpukan tumbuhan, segmentasi serangga. Semuanya memperlihatkan kepatuhan yang mengagumkan.

“Ya,” seorang mahasiswa berkata, “tapi apa hubungannya dengan seni?”

“Aha!” kata Sophie. “Senang kamu bertanya begitu.” Dia menampilkan slide gambar seorang lelaki di dalam sebuah lingkaran, The Vitruvian Man karya Leonardo Da Vinci yang terkenal.

Vitruvian-Man

“Tak seorang pun mengerti lebih baik daripada Da Vinci tentang proporsi agung dalam tubuh manusia. Dialah orang pertama yang memperlihatkan bahwa tubuh manusia betul-betul terbuat dari bagian-bagian yang rasio proporsionalnya selalu sama dengan phi.”

Semua yang berada di kelas itu menatapnya ragu.

“Kalian tidak percaya?” Sophie menantang. “Lain kali jika kalian mau mandi, bawa pita meteran dan kalkulator. Cobalah ukur jarak dari puncak kepalamu ke lantai. Kemudian bagi dengan jarak dari pusar ke lantai. Tebak, angka berapa yang kamu dapat?”

“Ya, phi!” Sophie menjawab sendiri pertanyaannya. “Mau contoh lain? Ukur jarak dari bahu ke ujung jarimu, kemudian bagi dengan jarak dari siku ke ujung jarimu. Phi lagi. Yang lain? Paha ke lantai, dibagi dengan lutut ke lantai. Phi lagi. Ruas jari. Jemari kaki. Divisi tulang belakang. Phi phi phi. Saudara-saudara, masing-masing kalian merupakan penghormatan berjalan terhadap Proporsi Agung.”

Bahkan dalam kegelapan, Sophie dapat melihat semuanya tercengang. Dia merasakan kehangatan yang sudah biasa di dalamnya. Mungkin karena itu dia suka mengajar.

Lismag Pekan ke-4: Potensial Listrik

Assalaamu’alaikum mahasiswa dan mahasiswi yang mengambil Lismag. Semoga kalian telah mengerjakan soal-soal latihan bab 22 dan 23, karena pekan depan ada quiz yang pertama. Materi quiz adalah bab 22 dan 23.

Tujuan quiz ini adalah untuk mengetahui apakah kalian telah belajar atau belum. Asal tahu saja bahwa saya anggap mahasiswa belum belajar kalau belum paham trigonometri, penjumlahan vektor, dan hubungan antara gaya listrik, medan listrik dan fluks listrik.

Pekan depan kita akan mempelajari tentang energi potensial listrik U, yakni gaya listrik F dikalikan dengan jarak r. Dalam mata kuliah Mekanika di semester I, kalian seharusnya telah mempelajari energi potensial gravitasi. Pemahaman energi potensial listrik mirip dengan energi potensial gravitasi. Jadi sebelum kuliah kalian sebaiknya membaca lagi buku referensi Mekanika bab energi potensial gravitasi.

Selain itu kita akan membahas tentang potensial listrik V. Potensial listrik adalah energi potensial listrik per satuan muatan. Dari selisih  potensial listrik inilah kita mendapatkan tegangan listrik. Video kuliah pekan depan dan catatan kuliah pekan depan bisa didownload dari tautan berikut:

Video Kuliah Potensial Listrik

Pekan 4 Potensial Listrik

Sokrates

Ia adalah seorang mahasiswa dengan baju longgar yang mungkin ketinggalan zaman. Ia tidak merokok dan tidak naik Honda. Ia bersepeda. Hampir setiap hari dikayuhnya sepeda itu dengan sepatu yang aneh di ujung kakinya yang kurus, tapi ia sendiri bukan mahasiswa yang aneh. Kecuali bahwa ia bersepeda. Kecuali bahwa ia tidak banyak bicara. Dan kecuali bahwa ia bernama Sokrates.

“Sokrates?” tanya petugas pendaftaran mahasiswa baru dengan heran, ketika ia menyebutkan namanya tiga tahun yang lalu. Sokrates mengangguk, dengan harapan bahwa keheranan itu secara resmi akan selesai. Tapi ia tahu bahwa petugas pendaftaran itu masih menyimpan calon ketawanya di perut. Ia maklum, dan juga maklum bahwa bapaknya menyukai nama-nama besar dari sejarah dunia yang sebenarnya tidak dikuasainya betul.

Maka ia berkata: “What’s in a name? Adik saya bernama Aristoteles.” Tapi sebenarnya ada juga arti nama itu bagi saudara tua Aristoteles yang kelahiran Pekanbaru ini. Sejak kecil ia tahu bahwa Sokrates adalah nama bapak filsafat di Yunani kuno. Sejak dulu ia tahu bahwa Sokrates dihukum mati karena dianggap terlalu sering menodong para pemuda dengan pertanyaan sehingga para pemuda itu berpikir. Dan rupanya berpikir serta bertanya bagi masyarakat tertentu dianggap berbahaya dari segi hankamnas, atau bagi keimanan.

Mungkin itulah sebabnya dia menjadi tak banyak omong. Meskipun tak banyak teman dan dosennya yang menyukai sikap diam Sokrates setelah melontarkan sederet pertanyaan yang bagi orang lain kedengaran justru seperti pameran kecerdasan yang pura-pura. Tapi ia telah memasang sebuah poster besar di kamar kostnya, berbunyi: MALU BERTANYA SESAT DI JALAN. Dan di hari-hari ini ia merasa kesepian karena tak seorang pun mengacuhkan pertanyaannya. Kawan-kawannya sekuliah sedang ramai mendemo pemerintah yang menaikkan harga pertalite. Ia memilih memutar video klip yang sedang ia gemari: Man Ana? Dengan kata lain: juga sebuah pertanyaan.

Maka hanya teman wanitanya yang masih telaten. “Apa pertanyaanmu kali ini Sokrates?”, begitu tanyanya.

“Banyak, banyak sekali,” jawaban Sokrates. “Tapi tak seorang pun mau mendengarkan.”

“Aku mau mendengarkan,” kata teman wanitanya lagi.

“Hebat. Tapi apakah kau tahan? Sebab aku akan bertanya tentang masa depan tanah air ini. Aku akan bertanya manakah yang harus kita pilih lebih dulu: pulihnya hak-hak asasi manusia di sini, atau terjadinya pemerataan pendapatan, atau lahirnya pemerintah yang bersih. Atau bisakah ketiganya terjadi secara simultan?”

“Ah, itu semuanya abstrak, Sokrates.”

“Baiklah. Tapi misalkan kau memilih pemerataan pendapatan. Ukuran apa yang bisa dipakai untuk menilai pemerataan? Siapa yang memiliki wewenang ilmiah menentukan ukuran itu? Dari mana wewenang ilmiah itu diperolehnya? Bagaimana hak asasi orang lain untuk tidak tunduk pada ukuran itu? Perlukah hak tertentu ditiadakan untuk mengurangi peluang hidup yang tak merata?”

Teman wanitanya diam. “Hmm…” Sokrates memang rumit.

Lismag Pekan ke-3: Fluks Listrik

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته.

Malam ini mestinya kalian sudah mengerjakan tugas terstruktur yg pertama, jangan lupa dibawa pekan depan. Bagi yg sudah fotokopi bab 22 dan 23, coba kerjakan soal-soal latihan (kunci jawaban ada di lampiran terakhir). Sangat dianjurkan kalian belajar dari university-physics-13th-edition-solution yang berisi jawaban semua soal latihan dan soal-soal university-physics-13th-edition. Jika ada soal yang tidak paham bisa ditanyakan di kelas.

Pekan depan إن شاء الله kita membahas bab 23 tentang konsep fluks listrik dan hukum Gaüss. Fluks Listrik adalah banyaknya aliran medan listrik yang melalui sebuah luas permukaan. Fluks listrik besarnya sama dengan muatan listrik yang tercakup dalam sebuah permukaan tertutup dibagi dengan konstanta ϵo = 8,85 × 10˜¹², yakni permitivitas ruang hampa.

Hukum Gaüss diaplikasikan dengan mengetahui besar medan listrik di permukaan sebuah benda, kita bisa menghitung jumlah muatan listrik terkandung dalam benda tersebut. Atau sebaliknya dengan mengetahui distribusi muatan, kita bisa menghitung medan listrik di sekitar muatan tsb.

Tugas kalian setelah ini adalah mengunduh catatan kuliah dan membaca bab 23 mulai dari pendahuluan hingga pertanyaan diskusi. Catatan kuliah pekan depan bisa diunduh di tautan di bawah, pelajari dan bawa ke ruang kelas. Kalau ada waktu luang, sebelum kuliah pekan depan kalian sebaiknya sudah nonton video di tautan bawah.

Catatan kuliah 3 Fluks Listrik

Video Electric Flux and Gaüss’s Law