Ringkasan Fisika SMP Kelas IX

BAB 1. LISTRIK STATIS

1.      Mulanya atom didefinisikan sebagai partikel zat yang ukurannya paling kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi.

Namun seiring perkembangan ilmu pengetahuan ternyata atom masih dapat dibagi-bagi lagi.

2.      Atom terdiri dari:

a.       Inti atom (nukleus) tersusun dari:

·         Proton : partikel bermuatan positif (+)

·         Neutron : partikel tidak bermuatan

b.      Elektron: partikel yaang bermuatan negatif (-)

Elektron mengelilingi inti atom. Elektron dapat lepas dari lintasannya dan berpindah ke atom lain.

3.      Berdasarkan jenis muatannya, atom dibedakan menjadi tiga, yaitu:

a.       Atom bermuatan positif : jumlah proton > jumlah elektron (atom kekurangan elektron)

b.      Atom bermuatan netral : jumlah proton = jumlah elektron

c.       Atom bermuatan negatif : jumlah proton < jumlah elektron (atom kelebihan elektron)

4.      Gejala kelistrikan pertama kali diselidiki oleh Thales of Miletus. Dia melakukan percobaan dengan menggosok batu ambar dengan kain wol, ternyata batu ambar dapat menarik benda-benda kecil di sekitarnya.

Contoh gejala kelistrikan dalam kehidupan sehari-hari:

·         Terdengarnya suara gemerisik saat menyetrika pakaian yang terbuat dari bahan campuran poliester atau tetoron.

·         Terdengarnya suara gemerisik saat menyisir rambut kering dengan sisir plastik.

·         Terjadinya petir / halilintar.

5.      Pemberian muatan listrik pada benda dapat dilakukan dengan cara:

a.       Menggosok

No.	Benda yang menggosok	Benda yang digosok	Muatan benda	Keterangan
i.	Kain wol	Penggaris plastik	Ø  Kain wol = positif (+) Ø  Penggaris plastik = negatif (-)	Elektron berpindah dari kain wol ke penggaris plastik
ii.	Kain wol	Sisir plastik	Ø  Kain wol = positif (+) Ø  Sisir plastik = negatif (-)	Elektron berpindah dari kain wol ke sisir plastik
iii.	Kain wol	Ebonit	Ø  Kain wol = positif (+) Ø  Ebonit = negatif (-)	Elektron berpindah dari kain wol ke ebonit
iv.	Kain sutera	Kaca	Ø  Kain sutera = negatif (-) Ø  Kaca = positif (+)	Elektron berpindah dari kaca ke kain sutera

b.      Induksi adalah pemisahan muatan listrik pada suatu benda karena benda tersebut didekati benda lain yang bermuatan listrik.

·         Jika benda A netral didekatkan dengan benda B yang bermuatan positif, maka elektron benda A akan berpindah ke ujung yang paling dekat dengan benda B, sehingga benda A bermuatan negatif.
·         Jika benda A netral didekatkan dengan benda B yang bermuatan negatif, maka elektron akan berpindah ke ujung yang yang paling jauh dengan benda B, sehingga benda A bermuatan positif.

c.       Sentuhan

Suatu konduktor bermuatan disentuhkan pada konduktror lain yang tidak bermuatan, maka konduktror akan saling berbagi muatan sehingga konduktor yang semula tidak bermuatan menjadi bermuatan.

6.      Interaksi benda-benda bermuatan listrik

Ø  Dua benda yang bermuatan listrik sama jika didekatkan akan tolak-menolak.

Contoh : penggaris plastik (-) didekatkan dengan ebonit (-) akan tolak-menolak.

Ø  Dua benda yang bermuatan listrik berbeda jika didekatkan akan tarik-menarik.

Contoh : kain wol (+) didekatkan dengan sisir plastik (-) akan tarik menarik.

7.      Hukum Coulomb : “ Besar gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda yang bermuatan.”

Rumus:

Keterangan:

Keterangan: F = gaya tarik-menarik/gaya tolak-menolak/gaya Coulomb (N)

k = konstanta pembanding = 9x10⁹ Nm²/C²

Q₁, Q₂ = besar muatan listrik 1 dan 2 (C)

r = jarak antara dua muatan (m)

Mencari besaran lain:

·        

·        

·        

	Mula-mula	Akhir
		r diperbesar n kali	r diperkecil kali
Muatan 1	Q1	Q1	Q1
Muatan 2	Q2	Q2	Q2
Jarak	r	r’ = nxr	r’ =
Gaya	F	F’=	F’ =

Catatan
1 µC = 10-6 C 1 cm = 10-2 m 1 mm = 10-3 m	§  Tanda positif (+) atau tanda negatif (-) tidak ikut dalam perhitungan. §  Jika Q1dan Q2 berlawanan tanda artinya F adalah gaya tarik-menarik. §  Q1dan Q2 sama tanda artinya F adalah gaya tolak-menolak.

8.      Contoh soal tentang Gaya Coulomb

Contoh soal 1

Dua muatan sejenis besarnya  +4x10^-6 C dan +6x10^-6 C terpisah sejauh 6 cm. Berapa gaya Coulomb yang dialami kedua muatan ? (k = 9x10⁹ Nm²/C²)

Penyelesaian:

Diketahui:  Q₁ = +4x10^-6 C

Q₂ = +6x10^-6 C

r = 6 cm = 6x10^-2 m

k = 9x10⁹ Nm²/C²

Ditanya : F ?

Jawab :

 =

Contoh soal 2

Dua muatan besarnya +3µC dan - 64µC mengalami gaya Coulomb sebesar 27.000 N. Berapa jarak kedua muatan ? (k = 9x10⁹ Nm²/C²)

Penyelesaian:

Diketahui : Q₁ = +3µC

Q₂ = - 64µC

F = 27.000 N

k = 9x10⁹ Nm²/C²

Ditanya : r ?

Jawab :

Jadi, jarak kedua muatan sejauh 8 mm.

Contoh 3

Dua muatan besarnya 5 µC dan Q₂ belum diketahui besarnya terpisah sejauh 3 mm dan mengalami gaya Coulomb sebesar 35.000 N. Tentukan besar Q₂ ? (k = 9x10⁹ Nm²/C²)

Penyelesaian:

Diketahui : Q₁ = 5 µC

r = 3 mm = 3 x 10^-3 m

F = 35.000 N = 35x10³ N

k = 9x10⁹ Nm²/C²

Ditanya : Q₂ ?

Jawab :

Jadi, besar Q₂ adalah 7x10-⁶ C.

Contoh 4

Dua muatan berjarak sejauh r memiliki gaya Coulomb sebesar DF. Berapa besar gaya Coulomb jika kedua muatan jaraknya diubah menjadi 3 kali semula ?

Penyelesaian :

Jarak diperbesar n kali maka F’ =

Diketahui n = 2 maka F’ =

9.      Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik.

Gaya listrik adalah gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik.

Benda bermuatan listrik yang menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber.

Medan listrik dinyatakan dengan garis gaya listrik dengan arah dari muatan listrik positif ke muatan negatif.

Garis gaya listrik pada muatan positif mengarah ke luar, dan pada muatan muatan negatif mengarah ke dalam.

Gambar garis gaya antara                 Gambar garis gaya antara Muatan positif dan negatif                dua  muatan positif

Rumus:  atau

Keterangan:  E = kuat medan listrik (N/C)

F = gaya Coulomb (N)

Q = besar muatan listrik (C)

k = konstanta pembanding =  9x10⁹ Nm²/C²

r = jarak muatan (m)

Kuat medan listrik dinyatakan dengan kerapatan garis-garis gaya listrik. Semakin besar kuat medan listrik maka semakin rapat garis gaya listriknya.

10.  Energi potensial listrik adalah energi / usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari suatu titik ke titik lainnya.

Rumus:

Keterangan : V = potensial listrik (V)

W = energi listrik (J)

Q = muatan listrik (C)

11.  Elektroskop

Fungsi elektroskop ada 2, yaitu:

a.       Untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada sebuah benda.

Cara kerja:

Elektroskop yang tidak bermuatan, daun-daunnya akan tertutup. Jika elektroskop disentuhkan pada benda yang bermuatan listrik maka daun-daunnya akan terbuka.

b.      Untuk mengetahui jenis muatan listrik suatu benda,

Cara kerja:

Elektroskop diberi muatan tertentu lalu didekatkan dengan sebuah benda.

ü  Jika daun elektroskop terbuka berarti muatan benda sama dengan muatan elektroskop.

ü  Jika daun elektroskop tertutup berarti muatan benda berbeda dengan muatan elektroskop.

12.  Proses terjadinya petir (halilintar) dan guntur.

Awan yang bermuatan listrik dapat menginduksi awan lain/bagian bumi, akibatnya awan lain/bagian bumi tersebut bermuatan listrik yang jenisnya berlawanan dengan awan yang menginduksi sehingga terjadi gaya tarik-menarik. Bila gaya tarik-menarik cukup besar akan terjadi perpindahan muatan listrik yang diikuti energi panas dan cahaya yang disebut petir. Petir menyebabkan pemuaian udara yang mendadak sehingga menghasilkan bunyi ledakan menggelegar yang disebut guntur.

13.  Penangkal petir berfungsi melindungi gedung dari sambaran petir.

Penangkal petir berupa sebatang logam tembaga berujung runcing yang diletakkan pada bagian atap gedung dan ujung bawahnya dihubungkan dengan lempeng logam yang ditanam di dalam tanah.

Cara kerja penangkal petir:

Ø  Loncatan elektron dari awan mengalir melalui penangkal petir dan masuk ke dalam tanah.

Ø  Molekul-molekul udara bermuatan listrik positif yang berkumpul di sekitar ujung runcing penangkal petir akan mengalir keluar sehingga muatan listrik induksi pada atap gedung berkurang dan sebagian muatan negatif pada awan menjadi netral. Maka kemungkinan sambaran petir dapat diperkecil.

14.  Generator Van de Graff merupakan mesin pembangkit listrik yang biasa dipakai untuk penelitian di laboratorium.

Bagian-bagian generator Van de Graff	Gambar generator Van de Graff
·        Dua ujung lancip yang terdapat di bagian atas dan bawah. ·        Sebuah silinder logam yang terdapat di bagian bawah. ·        Sebuah silinder politen yang terdapat di bagian atas. ·        Sabuk karet yang menghubungkan kedua silinder. ·        Konduktor berongga berbentuk bola (kubah)

Prinsip kerja generator Van de graff:

Silinder logam bawah dijalankan dengan motor listrik sehingga menggerakkan sabuk karet. Gerakan tersebut menimbulkan gesekan antara sabuk karet dengan silinder logam bagian bawah menghasilkan muatan listrik negatif, sedangkan gesekan antara sabuk karet dengan silinder politen bagian atas menimbulkan muatan listrik positif pada sabuk karet. Gerakan sabuk karet ke atas membawa muatan negatif mengalir ke kubah melalui ujung lancip di bagian atas sehingga elektron akan tersebar ke seluruh permuakaan kubah. Sedangkan gerakan sabuk karet ke bawah membawa muatan positif mengalir ke tanah melalui ujung lancip di bagian bawah untuk dinetralkan.

Jika sabuk karet bergerak terus-menerus menghasilkan muatan negatif yang mengalir ke kubah, maka terbentuk muatan listrik yang besar pada kubah generator Van de Graff.

BAB 2. LISTRIK DINAMIS

1.        Arus dinamis adalah aliran muatan-muatan listrik dalam suatu penghantar.

Arus listrik mengalir dari potensial tinggi (kutub positif) ke potensial rendah (kutub negatif).

Arus listrik akan mengalir dalam suatu rangkaian jika:

·           Rangkaian tertutup

·           Ada sumber arus listrik

·           Ada beda potensial sehingga terjadi perpindahan elektron

Elektron berpindah dari potensial rendah ke potensial tinggi

Contoh menentukan arah arus listrik dan arah arus elektron

2.        Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu penghantar tiap satuan waktu.

       Rumus:

       Sehingga Q = n x e

Keterangan :

I = kuat arus listrik (A)

Q = besar muatan listrik (C)

t = waktu (s)

e = besar muatan 1 elektron = 1,6 x 10^-19 C

Catatan : 1 Ampere diartikan sebagai besarnya muatan listrik 1 Coulomb yang mengalir melalui penghantar setiap sekon.

Contoh soal:

Sebuah lampu mengalirkan muatan listrik sebesar 7.200 C. Jika dinyalakan selama 1 jam, berapa kuat arus listrik dan jumlah elektron yang mengalir pada lampu? (e = 1,6 x 10^-19 C)

Penyelesaian:

Diketahui : Q = 7.200 C

                   t = 1 jam = 3.600 s

Ditanya : a) I = ......?

                b) n = .....?

Jawab :

a)     

b)     

c)      Jadi, lampu mengalirkan arus listrik sebesar 2 A dan elektron sebanyak 4,5x10²² elektron.

3.        Amperemeter merupakan alat ukur kuat arus listrik.

Ø  Lambang Amperemeter dalam rangkaian listrik :

Ø  Cara pemasangan Amperemeter : Amperemeter harus dipasang seri dengan peralatan listrik yang akan diukur.

Ø  Cara pembacaan nilai pada Amperemeter :

Rumus:

Contoh soal:

Diketahui : skala ukur = 9 A                    Skala maksimum = 25 A                    Batas ukur = 5 A Ditanya : I = .....? Jawab : Jadi, kuat arus yang terbaca pada Amperemeter sebesar 1,8 A

4.        Beda potensial / tegangan adalah banyaknya energi listrik yang diperlukan untuk mengalirkan muatan listrik dari titik yang potensialnya tinggi ke titik yang potensialnya rendah.

Rumus:

Keterangan :

V = beda potensial / tegangan listrik (V)

W = energi listrik (J)

Q = besar muatan listrik (C)

Catatan :

1 Volt diartikan sebagai besarnya energi listrik 1 joule yang digunakan untuk memindahkan muatan listrik 1 Coulomb.

Contoh soal:

Suatu penghantar memerlukan energi listrik sebesar 30 joule untuk memindahkan muatan sebesar 6 Coulomb dari titik A ke titik B. Berapa beda potensial antara titik A dan titik B ?

Penyelesaian:

Diketahui : W = 30 J

                   Q = 6 C

Ditanya : V = ....?

Jawab : 

Jadi, beda potensial antara titik A dan titik B sebesar 5 volt.

5.        Voltmeter merupakan alat untuk mengukur beda potensial / tegangan listrik.

Ø  Lambang voltmeter dalam rangkaian listrik :

Ø  Cara pemasangan voltmeter : voltmeter harus dipasang paralel dengan alat listrik yang akan diukur beda potensialnya.

Ø  Cara pembacaan nilai pada voltmeter:

Rumus:

Ø 

              Contoh soal:

Nilai yang terukur: V=

6.        Hukum Ohm berbunyi : “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar dalam rangkaian tertutup sebanding dengan beda potensial listrik antara kedua ujung penghantar.”

Rumus:  atau

Keterangan:

R = hambatan listrik (Ω)

V = beda potensial atau tegangan listrik (V)

I = kuat arus listrik (A)

Catatan:

1 Ohm diartikan sebagai besarnya beda potensial yang dibutuhkan di antara ujung-ujung penghantar untuk mengalirkan arus listrik sebesar 1 Ampere.

Alat ukur hambatan disebut Ohmmeter.

      Gambar arus listrik dalam rangkaian

Contoh soal:

Suatu kawat penghantar kedua ujungnya memiliki beda potensial sebesar 6 volt mampu mengalirkan arus listrik sebesar 2 A. Berapa hambatan kawat penghantar tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui : V = 6 V

                   I = 2 A

Ditanya : R = .......?

Jawab :

Jadi, hambatan kawat penghantar tersebut sebesar 3 Ω.

7.        Penerapan Hukum Ohm dalam kehidupan sehari-hari

Filamen lampu pijar yang telah putus terkadang bisa tersambung kembali dengan cara digoyang-goyangkan secara perlahan-lahan. Nyala lampu yang tersambung tersebut menjadi lebih terang karena filamen yang terputus menjadi lebih pendek sehingga hambatannya menjadi lebih kecil. Maka kuat arus menjadi lebih besar, akibatnya nyala lampu menjadi lebih terang.

8.        Hambatan kawat penghantar

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya hambatan kawat penghantar:

·           Hambatan jenis kawat penghantar : makin besar hambatan jenis kawat penghantar makin besar hambatannya.

·           Panjang kawat penghantar : makin panjang kawat penghantar makin besar hambatannya.

·           Luas penampang kawat penghantar : makin luas penampang kawat penghantar makin kecil hambatannya.

Rumus:

Keterangan :

R = hambatan kawat (ohm atau Ω)

= hambatan jenis kawat (Ω.m)

l = panjang kawat (m)

A = luas penampang kawat (m²)

Contoh soal 1:

Sebuah kawat tembaga mempunyai panjang 25 m, luas penampang 5 mm² dan hambatan jenis sebesar   1,68 x 10^-8Ω.m. Berapa hambatan kawat tembaga tersebut ?

Penyelesaian:

Diketahui : l = 25 m

                  A = 5 mm² = 5 x 10^-6 m²

= 1,68 x 10^-8 Ω.m

Ditanya: R =.......?

Jawab:

Jadi, hambatan kawat tembaga tersebut sebesar 8,4 x 10^-2 Ω

Contoh soal 2:

Dua buah kawat terbuat dari bahan yang sama dan mempunyai luas penampang yang sama. Panjang kawat pertama = 5 x panjang kawat kedua. Jika hambatan kawat pertama sebesar 150 Ω, berapa hambatan kawat kedua ?

Penyelesaian:

Diketahui: (karena terbuat dari bahan yang sama)

                  A₁ = A₂

L₁ = l₂

R₁ = 150 Ω

Ditanya : R₂ = ...?

Jawab:    →   → 5.R₂ = 150 → R₂ =

Jadi, hambatan kawat kedua sebesar 30 Ω.

9.        Pengaruh penggunaan kawat penghantar yang panjang pada jaringan listrik PLN

Penggunaan kawat penghantar yang panjang menyebabkan turunnya tegangan sehingga arus listrik yang mengalir kecil. Oleh karena itu diperlukan tegangan yang tinggi untuk mengalirkan arus listrik agar dapat dinikmati oleh masyarakat yang jarajnya jauh.

10.    Berdasarkan daya hantarnya listrik (konduktivitas listrik), bahan dibedakan menjadi 3, yaitu:

a.       Konduktor adalah bahan yang mudah menghantarkan arus listrik.

Ciri-ciri bahan konduktor:

·           Hanbatan jenisnya kecil

·           Gaya tarik elektron pada kulit terluar terhadap inti atom lemah

Contoh konduktor: tembaga, perak, aluminium, besi, air, tanah basah, tubuh manusia.

b.      Semikonduktor adalah bahan yang daya hantar listriknya berada di antara konduktor dan isolator.

Ciri-ciri bahan semikonduktor:

·         Elektron pada kulit terluar terikat kuat oleh gaya inti atom, namun tidak sekuat pada isolator

·         Pada suhu kamar semikonduktor bersifat isolator dan pada suhu tertentu dapat berubah menjadi konduktor.

Contoh semikonduktor : silikon, germanium, karbon

c.       Isolator adalah bahan yang sulit atau bahkan tidak bisa menghantarkan arus listrik.

Ciri-curu bahan isolator:

·         Hambatan jenisnya besar

·         Gaya tarik elektron pada kulit terluar terhadap inti atom sangat kuat

Contoh isolator : plastik, karet, kayukering, marmer, udara kering, porselen, mika

11.    Hukum I Kirchoff berbunyi : “Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik cabang tersebut.”

Rumus : ∑ I _masuk = ∑ I _keluar

Keterangan:

∑ I _masuk = jumalh kuat arus listrik yang masuk titik percabangan (A)

∑ I _keluar = jumalh kuat arus listrik yang keluar titik percabangan (A)

Contoh soal:

Perhatikan gambar berikut !

Tentukan nilai I3 ! Penyelesaian : I3 = I – I1 – I2 = 10 – 3 – 2 = 5 Jadi, I3 sebesar 5 A.

12.    Rangkaian hambatan listrik ada 3 jenis, yaitu:

a.       Hambatan seri adalah dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan.

Hambatan seri berfungsi untuk membagi tegangan listrik.

Rumus-rumus yang berlaku: Ø  Rs = R1 + R2 + R3 Ø  I = I1 = I2 = I3 Ø  V = V1 + V2 + V3 Ø  V1 = I1 x R1  atau V1 = I x R1 Ø  V2 = I2 x R2 atau V2 = I x R2 Ø  V3 = I3 x R3 atau V3 = I x R3 Ø  Keterangan: Rs = hambatan total atau hambatan pengganti pada rangkaian seri (Ω)

Contoh soal:

Perhatikan gambar berikut!

Jika R₁ = 2Ω , R₂ = 1Ω, dan R₃ = 3Ω serta V = 6 V.

Tentukan:

a)      Hambatan pengganti

b)      Arus listrik yang mengalir pada rangkaian

c)      Beda potensial pada masing-masing hambatan

Penyelesaian:

Diketahui: R₁ = 2Ω , R₂ = 1Ω, dan R₃ = 3Ω serta V = 6 V

Ditanya: a)  Rs               b)  I                 c) V₁, V₂, dan V₃

Jawab:

a)      Rs = R1 + R2 + R3 = 2Ω + 1Ω + 3Ω = 6Ω

b)     

c)      V₁ = I x R₁ = 1A x 2Ω = 2 V

V₂ = I x R₂ = 1A x 1Ω = 1 V

V₃ = I x R₃ = 1A x 3Ω = 3 V

b.      Hambatan paralel adalah dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan satu sama lainnya sehingga membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik.

Hambatan paralel berfungsi untuk membagi kuat arus listrik.

Rumus-rumus yang berlaku: Ø  Ø  I = I1 + I2 + I3 Ø  V = V1 = V2 = V3 Ø  Ø  Ø  Ø  Keterangan: Rp = hambatan total atau hambatan pengganti pada rangkaian paralel (Ω) Jika R1 = R2 = R3 maka Rp =

Contoh soal:

Perhatikan gambar berikut!

Jika R₁ = 6Ω , R₂ = 12Ω, dan R₃ = 4Ω serta V = 12 V.

Tentukan:

a)      Hambatan pengganti

b)      Arus listrik yang mengalir pada rangkaian

c)      Arus yang mengalir pada masing-masing hambatan

Penyelesaian:

Diketahui: R₁ = 6Ω , R₂ = 12Ω, dan R₃ = 4Ω serta V = 12 V

Ditanya: a)  Rp               b)  I                 c) I₁, I₂, dan I₃

Jawab:

a)     

b)     

c)     

c.       Hambatan gabungan adalah tiga hambatan atau lebih yang disusun secara seri dan paralel.

Rumus-rumus yang berlaku: Ø  Ø  Rtotal = R1 + Rp Ø  I = I1 = I2 + I3 Ø  Ø  Ø   atau Ø   atau Ø  V = V1 + V2 atau V = V1 + V3 Keterangan: Rtotal = hambatan total atau hambatan pengganti pada rangkaian seri dan paralel (Ω)

Contoh soal:

Perhatikan gambar berikut!

Jika R₁ = 6Ω , R₂ = 10Ω, dan R₃ = 15Ω serta V = 12 V.

Tentukan:

a)      Hambatan pengganti

b)      Arus listrik yang mengalir pada rangkaian

c)      Beda potensial antara titik a dan b serta c dan d

d)      Arus yang mengalir pada masing-masing hambatan

Penyelesaian:

Diketahui: R₁ = 6Ω , R₂ = 12Ω, dan R₃ = 4Ω serta V = 12 V

Ditanya: a)  R_total               b)  I                 c)  V_ab dan V_bc                  d)  I₁, I₂, dan I₃

Jawab:

a)     

R_total = R1 + Rp = 6Ω + 6Ω = 12Ω

b)     

c)      I = I₁ = 1A

V_ab = V₁ = I x R₁ = 1A x 6Ω = 6V

V_bc = V₂ = V - V₁ = 12V - 6Ω = 6V

d)     

13.    Tabel hambatan jenis beberapa bahan

No.	Jenis bahan	Hambatan jenis (Ω.m)
a.	Konduktor
	Perak	1,59 x 10-8
	Tembaga	1,68 x 10-8
	Emas	2,44 x 10-8
	Aluminium	2,65 x 10-8
	Besi	9,7 x 10-8
	Platina	1,06 x 10-7
	Raksa	9,8 x 10-7
	Mangan	4,4 x 10-7
	Baja	4,0 x 10-7
	Timbal	2,1 x 10-7
	Nikrom	1,2 x 10-6
b.	Semikonduktor
	Karbon / grafit	3,5 x 10-5
	Silikon	2,0 x 10-1
	Germanium	4,5 x 10-1
	Dioksid tembaga (CuO)	103
c.	Isolator
	Kayu	108 - 1011
	Kaca	109- 1012
	Mika	1011- 1015
	Karet	1013- 1016
	Kuarsa	1018

14.    Rangkaian komponen listrik

a.       Sakelar berfungsi untuk memutuskan dan menyambung arus listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik. Sakelar dipasang seri dengan alat listrik utama.

b.      Sekering berfungsi memutus arus listrik saat terjadi korsleting

Korsleting (hubungan arus pendek) adalah terjadinya arus yang mengalir dalam kabel tanpa mengalami hambatan atau seharusnya kabel tidak terhubung menjadi terhubung karena isolasinya terkelupas. Sekering dipasang seri dengan alat listrik utama.

Tujuan pemasangan sekering:

Ø  Mencegah bahaya lebih lanjut pada peristiwa korsleting, misalnya: kebakaran atau kerusakan alat-alat listrik.

Ø  Mencegah pemakaian beban listrik yang berlebihan atau penggunaan daya listrik yang melebihi ketentuan.

15.    Simbol-simbol komponen listrik

	j. sekering

BAB 3. SUMBER ARUS LISTRIK

1.      Sumber arus listrik adalah alat yang dapat mengubah suatu energy menjadi energi listrik.

2.      Sumber arus listrik dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:

a.       Sumber arus listrik bolak-balik (AC = Alternating Current) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus listrik yang dapat mengalir berbalik arah.

Contoh: generator dan dynamo arus bolak-balik

b.      Sumber arus listrik searah (DC = Direct Current) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus listrik yang mengalir satu arah.

Contoh: elemen kering (baterai), akumulator (aki), sel Volta (elemen Volta), solar sel, dan dynamo arus searah.

3.      Elektrokimia adalah sumber arus listrik searah yang dihasilkan dari reaksi kimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

a.       Elemen primer adalah elemen yang setelah habis muatannya tidak dapat diisi kembali.

Elemen primer ada 2 jenis, yaitu:

(1)   Elemen primer basah yaitu elemen primer yang menggunakan zat-zat kimia sebagai bahan pereaksi berupa larutan.

Contoh: Elemen Volta dan Elemen Daniel.

(2)   Elemen primer kering yaitu elemen primer yang menggunakan zat-zat kimia sebagai bahan pereaksi berupa padatan.

Contoh: batu baterai

b.      Elemen sekunder adalah elemen yang setelah habis muatannya dapat diisi kembali.

Elemen sekunder ada 2 jenis, yaitu:

(3)   Elemen sekunder basah yaitu elemen sekunder yang menggunakan zat-zat kimia sebagai bahan pereaksi berupa larutan.

Contoh: akumulator (aki).

(4)   Elemen sekunder kering yaitu elemen sekunder yang menggunakan zat-zat kimia sebagai bahan pereaksi berupa padatan.

Contoh: baterai HP dan baterai pada mainan anak-anak.

4.      Elemen Volta

Gambar Elemen Volta

Keterangan

Bagian-bagian elemen Volta Ø  Kutub positif (anoda) terbuat dari tembaga (Cu) Ø  Kutub negatif (katoda) terbuat dari seng (Zn) Ø  Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer Elemen Volta mempunyai beda potensial antara kutub-kutubnya (tegangan listrik) sebesar ± 1 volt. Pada saat elemen Volta dipakai terjadi perubahan energi kimia menjadi energi kalor (panas) dan energi listrik. Kelemahan elemen Volta Ø  Arus yang mengalir kecil dan hanya sebentar karena terjadi polarisasi. Polarisasi adalah timbulnya gelembung-gelembung gas hidrogen yang menempel pada lempeng tembaga yang menyebabkan terhentinya arus listrik. Ø  Kurang praktis karena mengandung larutan asam sulfat encer yang dapat membasahi peralatan lain. Ø  Tidak dapat dipakai sebagai sumber tegangan permanan. Cara kerja elemen Volta Lempeng tembaga memiliki potensial tinggi, sedangkan lempeng seng memiliki potensial rendah. Jika kedua lempeng logam dihubungkan dengan lampu maka lampu akan menyala. Larutan elektrolit akan bereaksi dengan tembaga menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen tidak dapat bereaksi dengan tembaga, sehingga hanya menempel dan menutupi lempeng tembaga. Hal tersebut menghalangi aliran electron dari seng menuju tembaga sehingga arus listrik hanya mengalir sebentar.

5.        Elemen Daniell

Gambar elemen Daniell

Keterangan

Bagian-bagian Elemen Daniell Ø  Kutub positif (anoda) terbuat dari tembaga (Cu) Ø  Kutub negatif (katoda) terbuat dari seng (Zn) Ø  Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer Ø  Dispolarisator terbuat dari tembaga sulfat (CuSO4) untuk mencegah polarisasi gas hidrogen. Ø  Bejana berpori untuk memisahkan larutan asam sulfat (H2SO4) encer dengan larutan tembaga sulfat (CuSO4) sehingga ion-ion masih dapat mengalir dari elektroda satu ke elektroda lainnya melalui larutan elektrolit dan depolarisator.

6.        Batu baterai / Elemen kering

Gambar baterai

Keterangan

Bagian-bagian batu baterai Ø  Kutub positif (anoda) terbuat dari karbon (C) Ø  Kutub negatif (katoda) terbuat dari seng (Zn) Ø  Larutan elektrolit terbuat dari ammonium klorida (NH4Cl) Ø  Dispolarisator terbuat dari mangan dioksida (MnO2) Batu baterai mempunyai beda potensial antara kutub-kutubnya (tegangan listrik) sebesar 1,5 volt. Cara kerja batu baterai Batang karbon (C) mempunyai potensial tinggi, sedangkan lempeng seng (Zn) mempunyai potensial rendah. Jika kedua elektroda itu dihubungkan dengan lampu maka lampu akan menyala. Larutan elektrolit akan bereaksi dengan seng menghasilkan gelembung-gelembung gas hydrogen (H2). Gas hydrogen akan bereaksi dengan mangan dioksida (MnO2) menghasilkan air (H2O).

7.        Akumulator/aki

Gambar aki	Keterangan
bejana	Bagian-bagian batu baterai Ø  Kutub positif (anoda) terbuat dari timbal dioksida (PbO2) Ø  Kutub negatif (katoda) terbuat dari timbal (Pb) Ø  Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer Ø  Bejana terbuat dari karet keras/kaca
Proses pengisian akumulator Pada saat aki digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Pada anoda terjadi perubahan yaitu timbal dioksida (PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4) dan air (H2O). Pada katoda terjadi perubahan yaitu timbale (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Karena PbO2 dan Pb masing-masing berubah menjadi PbSO4 maka kedua kutub memiliki potensial yang sama sehingga arus listrik berhenti mengalir. Terbentuknya air (H2O) pada reaksi kimia menyebabkan kepekatan asam sulfat (H2SO4) berkurang, sehingga mengurangi massa jenisnya. Keadaan ini yang dinamakan aki kosong (habis).
Proses pengisian akumulator/penyetruman akumulator Pada saat aki diestrum terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Untuk menyetrum aki diperlukan sumber tegangan DC lain yang memiliki beda potensial yang lebih besar. Anoda sumber tegangan dihubungkan dengan anoda aki sehingga timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal dioksida (PbO2). Katoda sumber tegangan dihubungkan dengan katoda aki sehingga timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal (Pb). Pada penyetruman aki terjadi penguapan air (H2O) sehingga asam sulfat (H2SO4) menjadi lebih pekat dan permukaan asam sulfat (H2SO4) turun, sehingga perlu ditambah air aki lagi.

8.        Perbedaan Gaya Gerak Listrik (GGL) dan Tegangan Jepit (Vj)

Ø  Gaya gerak listrik (GGL) adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan sebelum mengalirkan arus listrik.

Gambar GGL	Keterangan
	Rumus umum: E = I(R+r) Keterangan: E = gaya gerak listrik (V) I  = kuat arus (A) R = hambatan (Ω) r = hambatan dalam (Ω)

Ø  Tegangan jepit (Vj) adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan pada saat mengalirkan arus listrik.

Gambar tegangan jepit	Keterangan
	Rumus umum: Vj = I.R atau Vj = E –I.r Keterangan: Vj = tegangan jepit (V) E  = gaya gerak listrik (V) I   = kuat arus (A) R  = hambatan (Ω) r  = hambatan dalam (Ω)

Contoh soal

Perhatikan gambar berikut! V                       Tentukan besar tegangan jepit yang terukur pada voltmeter!

Penyelesasian: Diketahui: R1 = 4Ω, R2 = 8Ω, R3 = 6Ω, E = 12 V, dan r = 2Ω Ditanya: Vj ? Jawab: Rs = 4Ω + 8Ω = 12Ω → Rp = Vj = I.Rp = 2A.4Ω = 8V Jadi, tegangan jepit yang terukur pada voltmeter adalah 8V.

9.        Hubungan antara gaya gerak listrik (GGL) dan tegangan jepit (V_j)

Sumber arus listrik seperti baterai dan aki memiliki hambatan dalam (r), sehingga ketika arus listrik dialirkan mengalami kehilangan tegangan sebesar V_h. Maka nilai GGL selalu lebih besar dari pada tegangan jepit (E > V_j)

Rumus: E = V_j + V_h

Keterangan:

E = GGL (V)

V_j = tegangan jepit (V)

V_h = tegangan yang hilang atau kerugian tegangan (V)

10.    Susunan elemen listrik atau sumber listrik arus searah

a.       Susunan seri

Rumus-rumus yang berlaku:

E _total = E₁ + E₂ + … + E_n = n.E

r _total = r₁ + r₂ + … + r_n = n.r

Sehingga:

Keterangan:

I   = kuat arus (A)

E  = gaya gerak listrik (V)

R  = hambatan (Ω)     

r   = hambatan dalam (Ω)

n  = banyak elemen

b.      Susunan paralel

Rumus-rumus yang berlaku:

E _total = E₁ = E₂ = E_n = E

 →

Sehingga:

Keterangan:

I   = kuat arus (A)

E  = gaya gerak listrik (V)

R  = hambatan (Ω)     

r   = hambatan dalam (Ω)

n  = banyak elemen

11.     Contoh-contoh soal tentang susunan elemen listrik dan kerugian tegangan

(1)   Dua baterai masing-masing mempunyai GGL sebesar 1,5V dengan hambatan dalam sebesar 0,5Ω dihubungkan dengan hambatan 14Ω secara seri.

Tentukan:

a)      Besar tegangan jepit

b)      Besar tegangan yang hilang

Penyelesaian:

Diketahui: E = 1,5V ; r = 0,5Ω ; R = 14Ω ; n = 2

Ditanya: a) V_j = ….?

              b) V_h = …?

Jawab:

a)      A

Vj = I.R = 0,2A x 14Ω = 2,8V

b)      E = V_j + V_h maka V_h = E – V_j = (2x1,5) – 2,8 = 3 – 2,8 = 0,2 V

Jadi, tegangan jepit sebesar 2,8V dan tegangan yang hilang sebesar 0,2V.

(2)   Dua baterai masing-masing mempunyai GGL sebesar 3V dengan hambatan dalam sebesar 2Ω dihubungkan dengan hambatan 9Ω secara paralel.

Tentukan:

c)      Besar tegangan jepit

d)      Besar tegangan yang hilang

Penyelesaian:

Diketahui: E = 3V ; r = 2Ω ; R = 9Ω ; n = 2

Ditanya: a) V_j = ….?

              b) V_h = …?

Jawab:

a)      A

Vj = I.R = 0,6A x 9Ω = 5,4V

b)      E = V_j + V_h maka V_h = E – V_j = (2x3) – 5,4 = 6 – 5,4 = 0,6V

       Jadi, tegangan jepit sebesar 5,4V dan tegangan yang hilang sebesar 0,6V.

BAB 4. ENERGI DAN DAYA LISTRIK

1.        Energi listrik adalah energi yang dikeluarkan oleh sumber arus listrik untuk mengalirkan arus listri dalam penghantar.

Rumus: W = VxIxt   atau  W = IxRxIxt     atau           atau W = Pxt

Keterangan:

W = energi listrik (J)

V = tegangan listrik = beda potensial listrik (V)

I = kuat arus (A)

t = selang waktu (s)

R = hambatan listrik (Ω)

P = daya listrik (watt)

Catatan:

Ø  Satuan energi listrik dalam SI adalah joule (J). 1 KJ = 1 kilojoule = 1.000 J

Ø  Satuan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari adalah kilowatt hour (KWh).

1 Kwh = 1kilo x 1 watt x 1 jam = 1.000 x 1 watt x 3.600 sekon = 3.600.000 watt sekon = 3,6 x 10⁶ J

Ø  Satuan energi dalam cgs adalah kalori atau disingkat kal.

1 kal = 4,2 joule   dan 1 joule = 0,24 kal 1kkal = 1 kilokalori = 4200 J

2.       Contoh-contoh soal tentang energi listrik

1)      Sebuah lampu tegangannya 220V mampu mengalirkan arus listrik sebesar 3A selama 5 menit. Tentukan besar energi listrik yang diperlukan oleh lampu?

Penyelesaian:

Diketahui: V = 220V    ; I = 3A       ; t = 5 menit = 5x60 sekon = 300 sekon

Ditanya: W=….?

Jawab: W = VxIxt = 220 x 3 x 300 = 198.000 J = 198 KJ

Jadi, energi listrik yang diperlukan lampu sebesar 198 KJ.

2)      Sebuah alat listrik hambatannya 300Ω digunakan selama 10 menit dan memerlukan energy listrik sebesar 5 KJ. Tentukan tegangan listrik pada alat tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: R = 300Ω     ; W = 5KJ = 5.000J        ; t = 10 menit = 10x60 sekon = 600 sekon

Ditanya: V =…..?

Jawab:

Jadi, tegangan listrik pada alat tersebut sebesar 50V.

3)      Sebuah setrika hambatannya 50Ω digunakan selama 15 menit dan memerlukan energi listrik sebesar 180KJ. Tentukan besar kuat arus listrik yang mengalir pada setrika!

Penyelesaian:

Diketahui: R = 50Ω     ; t = 15 menit = 15x60 sekon = 900 sekon    ; W = 180KJ = 180.000J

Ditanya: I =….?

Jawab: W = I²xRxt  maka

Jadi, kuat arus yang mengalir pada setrika sebesar 2A.

4)      Sebuah elemen pemanas mempunyai tegangan listrik sebesar 220V dan kuat arus sebesar 3A. Jika elemen pemanas tersebut dicelupkan ke dalam 2 kg air bersuhu 5⁰C selama 7 menit dan kalor jenis air 4200J/kg⁰C, berapa suhu akhir air tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: V = 220 V                       T_awal = 5⁰C

                  I = 3A                             t = 7 menit = 7x60 sekon = 420 sekon

                 m_air = 2 kg                      c _air = 4200J/kg⁰C

Ditanya: T _akhir =….?

Jawab: VxIxt = mxcx

              

             T_akhir =

Jadi, suhu akhir air tersebut adalah 38⁰C.

3.        Daya listrik adalah jumlah energi listrik yang digunakan tiap detik.

Rumus:

Keterangan:

W = energi listrik (J)

V = tegangan listrik = beda potensial listrik (V)

I = kuat arus (A)

t = selang waktu (s)

R = hambatan listrik (Ω)

P = daya listrik (watt)

Catatan:

Ø  Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (W)

Ø  Satuan daya listrik untuk listrik yang besar adalah kilowatt (KW) atau megawatt (MW)

1KW = 1000 watt = 103 W 1MW = 1.000.000 watt = 106 W

Ø  Satuan daya listrik yang lain adalah horse power (HP) dimana 1 HP = 746watt

4.        Contoh-contoh soal tentang daya listrik

1)      Dua buah lampu disusun seri masing-masing mempunyai hambatan 12Ω dan 8Ω dinyalakan pada tegangan 10V. Tentukan daya listrik pada masing-masing lampu!

Penyelesaian:

Diketahui: R₁ = 12Ω     ; R₂ = 8Ω      ; V = 10V

Ditanya: a)  P₁ =…..?

              b)  P₂ =…..?

Jawab:

R_s = R₁ + R₂ = 12Ω + 8Ω = 20Ω

a)      P₁ = I² x R₁ = (0,5A)² x 12Ω = 3W

b)      P₂ = I² x R₂ = (0,5A)² x 8Ω = 2W

Jadi, daya listrik pada masing-masing lampu sebesar 3W dan 2W.

2)      Sebuah lampu bertuliskan angka 50W/220V.

a)      Apa artinya?

b)      Berapa hambatan lampu tersebut?

Penyelesaian:

a)      50W/220V artinya lampu tersebut akan menyala dengan daya 50 watt jika dipasang pada tegangan 220 volt.

b)      Diketahui: P = 50W   dan V = 220V

Ditanya: R =….?

Jawab:

Jadi, hambatan lampu tersebut adalah 968Ω.

3)      Sebuah lampu bertuliskan angka 60W/220V dipasang pada tegangan 110V.

Berapa daya lampu sekarang?

Penyelesaian:

Diketahui: P₁ = 60W     ; V₁ = 220V       ; V₂ = 110V

Ditanya: P₂ =…..?

Jawab:

Jadi, daya lampu sekarang sebesar 15W.

5)      Sebuah elemen pemanas dengan daya sebesar 70 watt untuk memanaskan air selama 10 menit sehingga air mengalami kenaikan suhu sebesar 20⁰C.. Jika kalor jenis air 4200J/kg⁰C, berapa massa air tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: P = 70 W                                                                   T= 20⁰C

                  t = 10 menit = 10x60 sekon = 600 sekon                  c _air = 4200J/kg⁰C

Ditanya: m_air =….?

Jawab: Pxt = mxcx

           

Jadi, massa air tersebut adalah 0,5 kg.

5.        Menghitung pemakaian energi listrik dalam rumah tangga

Alat yang digunakan untuk mengukur pemakaian energi listrik dalam rumah tangga disebut kWh-meter.

Satuan energi listrik dalam rumah tangga adalah kilowatt-hour (kWh).

Rumus: Biaya rekening listrik = energi listrik yang digunakan 1 bulan x harga per kWh

Bila terdapat biaya beban/abunemen, maka:

Rumus: Biaya rekening listrik = (energi listrik 1 bulan x harga per kWh)+biaya beban

Contoh soal:

Sebuah rumah tangga setiap hari menggunakan alat-alat listrik sebagai berikut:

·         4 buah lampu masing-masing 10 watt menyala 10 jam

·         Sebuah setrika 300 watt menyala 2 jam

·         Sebuah TV 100 watt menyala 5 jam

·         Sebuah tape recorder 60 watt menyala 2 jam

Jika tarif listrik sebesar Rp500,00 per kWh, hitunglah rekening listrik yang harus dibayar selama 1 bulan (30 hari)!

Penyelesaian:

Diketahui: P₁ = 10W x 4 = 40W            ; t₁ = 10 jam

P₂ = 300W x 1 = 300W        ; t₂ = 2 jam

P₃ = 100W x 1 = 100W        ; t₃ = 5 jam

P₄ = 60W x 1 = 60W            ; t₄ = 2 jam

Tarif listrik sebesar Rp500,00 per kWh

Ditanya: Rekening listrik 1 bulan=…?

Jawab:  W₁ = P₁ x t₁ = 40W x 10 jam = 400 Wh

W₂ = P₂ x t₂ = 300W x 2 jam = 600 Wh

W₃ = P₃ x t₃ = 100W x 5 jam = 500 Wh

W₄ = P₄ x t₄ = 60W x 2 jam = 120 Wh

Wtotal = (400 + 600 + 500 + 120) Wh = 1620 Wh = /

Rekening 1 bulan (30 hari) = 30 hari x 1,62 kWh/hari x Rp500,00/kWh = Rp24.300,00.

Jadi, rekening listrik yang harus dibayar selama 1 bulan sebesar Rp24.300,00.

6.        Perubahan energi listrik menjadi energi lain

a.       Energi listrik menjadi energi cahaya dan panas (kalor)

Contoh: lampu pijar dan lampu TL

b.      Energi listrik menjadi energi kimia

Contoh: penyepuhan logam dan pengisian/penyetruman aki

c.       Energi listrik menjadi energi panas (kalor)

Contoh: setrika listrik, kompor listrik, rice cooker, dan solder listrik

d.      Energi listrik menjadi energi bunyi

Contoh: radio/tape recorder dan bel listrik

e.       Energi listrik menjadi energi gerak (kinetik)

Contoh: mixer dan kipas angin

f.       Energi listrik menjadi energi cahaya dan bunyi

Contoh: TV dan komputer

7.        Usaha-usaha penghematan energi listrik

a.       Mematikan sakelar alat-alat listrik yang tidak digunakan

b.      Menyalakan lampu setelah gelap

c.       Mengganti lampu pijar dengan lampu TL

d.      Memilih alat-alat listrik yang berdaya rendah

e.       Membuat ruangan berjendela sehingga mengurangi penggunaan AC/kipas angin dan lampu

f.       Mencari sumber-sumber energi alternatif yang dapat diperbarui

g.       Menemukan alat-alat baru yang menggunakan tenaga surya

BAB 5. KEMAGNETAN

1.      Magnet adalah suatu benda yang dapat menarik benda-benda yang terbuat dari besi, baja, nikel, kobalt, dan logam tertentu lainnya.

2.      Berdasarkan dapat/tidaknya ditarik oleh magnet, benda dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:

a.       Benda magnetik yaitu benda yang dapat ditarik oleh magnet.

Contoh: besi, baja, dan nikel.

b.      Benda nonmagnetik yaitu benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet.

Contoh: kertas, kayu, dan plastik.

3.      Berdasarkan kuat lemahnya gaya tarik magnet terhadap benda, maka benda dikelompokkan dalam 3 jenis, yaitu:

a.       Ferromagnetik yaitu benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet.

Contoh: besi, baja, nikel, dan kobalt.

b.      Paramagnetik yaitu benda yang ditarik lemah oleh magnet.

Contoh: platina, aluminium, tembaga, dan mangan.

c.       Diamagnetik yaitu benda yang ditolak oleh magnet.

Contoh: timah, emas, dan bismut.

4.      Macam-macam magnet

a.       Menurut asal-usulnya, magnet dibedakan menjadi 2, yaitu:

i)          Magnet alami yaitu magnet yang telah tersedia di alam.

Contoh: magnet yang ditemukan di Magnesia.

ii)        Magnet buatan yaitu magnet yang sengaja dibuat oleh manusia untuk keperluan tertentu.

Contoh: magnet yang terbuat dari besi dan baja.

b.      Menurut sifatnya, magnet dibedakan menjadi 2, yaitu:

i)          Magnet permanen (tetap) yaitu magnet buatan yang dibuat dari baja campuran baja dan kobalt atau baja dan wolfarm yang sifat kemagnetannya sulit hilang.

ii)        Magnet sementara yaitu magnet buatan yang dibuat dari besi yang kemagnetannya bersifat sementara. 

c.       Menurut bentuknya, magnet dibedakan menjadi 6, yaitu:

i)        Magnet batang ii)      Magnet silinder iii)    Magnet jarum iv)    Magnet U v)      Magnet ladam (tapal kuda) vi)    Magnet lingkaran

Gambar bentuk-bentuk magnet

5.      Magnet elementer adalah magnet-magnet kecil penyusun benda magnetik.

Magnet elementer pada benda bukan magnet arahnya tidak beraturan.

Magnet elementer pada benda magnet arahnya searah dan teratur.

Prinsip membuat magnet adalah mengubah susunan magnet elementer yang tidak beraturan menjadi searah dan teratur.

Gambar susunan magnet elementer besi/baja sebelum menjadi magnet	Gambar susunan magnet elementer besi/baja sesudah menjadi magnet

Pada baja magnet-magnet elementernya sulit diatur sehingga sulit dibuat magnet, tetapi sifat kemagnetannya sulit hilang.

Pada besi magnet-magnet elementernya mudah diatur sehingga mudah dibuat magnet, tetapi sifat kemagnetannya mudah hilang.

6.      Sifat-sifat magnet:

a.       Dapat menarik benda-benda yang terbuat dari logam tertentu, seperti: besi, baja, nikel, dan kobalt.

b.      Memiliki dua kutub magnet yaitu kutub utara dan kutub selatan.

c.       Gaya tarik magnet terbesar terletak pada kedua kutubnya.

d.      Dalam keadaan bebas magnet selalu menunjuk arah utara selatan karena pengaruh medan magnet bumi.

e.       Kutub-kutub yang senama jika didekatkan akan tolak-menolak dan kutub-kutub yang tidak senama jika didekatkan akan tarik-menarik.

7.      Cara membuat magnet ada 3 cara, yaitu:

a.       Dengan menggosok

Cara: Besi/baja yang semula tidak bersifat magnet digosokkan dengan salah satu ujung magnet tetap ke satu arah secara teratur sehingga menjadi magnet. Ujung terakhir besi/baja yang digosok akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penggosok. Sifat-sifat magnet hasil gosokan: Ø  Jika benda yang digosok terbuat dari besi maka magnet bersifat sementara Ø  Jika benda yang digosok terbuat dari baja maka magnet bersifat tetap Contoh: Pada gambar di samping, ujung A menjadi kutub selatan dan ujung B menjadi kutub utara.

b.      Dengan induksi

Cara: Bahan feromagnetik seperti besi/baja yang semula tidak bersifat magnet didekatkan dengan magnet tetap sehingga besi/baja tersebut menjadi magnet. Jenis kutub hasil induksi berlawanan dengan kutub magnet penginduksi. Sifat magnet hasil induksi: sementara Contoh: Pada gambar di samping, ujung kutub A menjadi kutub selatan dan ujung kutub B menjadi kutub utara.

c.       Dengan mengalirkan arus listrik searah (DC)

Cara: Besi/baja yang semula tidak bersifat magnet dililiti dengan kawat nikelin yang dihubungkan dengan baterai sehingga menjadi magnet. Magnet yang dibuat dengan mengalirkan arus listrik disebut elektromagnet. Untuk menentukan jenis kutub pada elektromagnet digunakan aturan tangan kanan menggenggam. Jari-jari yang menggenggam menunjukkan arah arus listrik sedangkan ibu jari menunjukkan kutub utara magnet. Sifat magnet yang dihasilkan: sementara, jika arus listrik diputus/dialiri arus listrik bolak-balik (AC) maka sifat kemagnetannya akan hilang. Contoh: Pada gambar di samping, ujung A menjadi kutub utara dan ujung B menjadi kutub selatan.

8.      Cara menyimpan magnet

Agar sifat kemagnetan magnet tahan lama maka dalam menyimpan magnet diperlukan angker (sepotong besi). Pemasangan angker bertujuan untuk mengarahkan magnet elementer hingga membentuk rantai tertutup.

Untuk menyimpan dua buah magnet batang diperlukan dua angker yang dihubungkan dengan dua kutub magnet yang berlawanan.
Untuk menyimpan magnet U diperlukan satu angker yang dihubungkan pada kedua kutubnya.

9.      Cara menghilangkan sifat kemagnetan ada 5, yaitu:

a.       Dipanaskan/dibakar

b.      Dipukul-pukul

c.       Mengalirkan arus listrik bolak-balik (AC) atau memutus arus listrik searah (DC)

d.      Dijatuhkan ke lantai

e.       Salah menyusun waktu disimpan

Prinsip menghilangkan kemagnetan yaitu membuat posisi magnet elementer menjadi tidak teratur dan tidak searah.

10.  Teori kemagnetan bumi

Bumi merupakan magnet yang memiliki 2 kutub, yaitu: a.       Kutub utara magnet bumi : terletak di sekitar kutub selatan geografis bumi. b.      Kutub selatan magnet bumi : terletak di sekitar kutub utara geografis bumi. Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi gaya tarik/gaya tolak magnet. Garis gaya magnet adalah garis-garis lengkung yang menggambarkan pola medan magnet. Garis gaya magnet keluar dari kutub utara menuju kutub selatan. Sehingga medan magnet bumi digambar dengan garis gaya magnet yang berasal dari sekitar kutub selatan bumi menuju sekitar kutub utara bumi.
Sudut deklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara-selatan jarum kompas terhadap arah utara-selatan geografis bumi. Ø  Jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke kanan dinamakan deklinasi positif. Ø  Jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke kiri dinamakan deklinasi negatif. Ø  Deklinasi terbesar bersudut 900 terhadap daerah katulistiwa. Ø  Agon adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat di bumi yang sudut deklinasinya 00 yaitu terletak di kutub utara dan kutub selatan geografis bumi. Ø  Isagon adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat di bumi yang sudut deklinasinya sama.	arah utara bumi                                            arah utara kompas           sudut deklinasi              U                      S                arah selatan bumi
Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas terhadap bidang datar/permukaan bumi. Ø  Jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke atas dinamakan inklinasi positif. Hal ini terjadi jika kompas dibawa mendekati kutub selatan bumi. Ø  Jika kutub utara kompas menyimpang ke bawah dinamakan inklinasi negatif. Hal ini terjadi jika kompas dibawa mendekati kutub utara bumi. Ø  Inklinasi terbesar bersudut 900 : terdapat kutub utara dan kutub selatan geografis bumi. Ø  Inklinasi terkecil bersudut 00 : terdapat di daerah katulistiwa, disebut aklin. Ø  Isoklin adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat di bumi yang sudut inklinasinya sama.	U sudut deklinasi                                                                                              bidang datar                                                                                                     S

11.  Kutub magnet adalah ujung magnet yang memiliki gaya tarik paling kuat.

Ujung magnet yang menunjuk arah utara bumi disebut kutub utara magnet.

Ujung magnet yang menunjuk arah selatan bumi disebut kutub selatan magnet.

Kompas merupakan alat yang digunakan untuk menunjuk arah utara bumi.Kompas menggunakan magnet jarum.

Dua kutub magnet senama jika didekatkan akan tolak-menolak.

Dua kutub magnet tak senama jika didekatkan akan tarik-menarik.

Gambar arah garis-garis gaya dua kutub magnet batang yang tak senama

Gambar arah garis-garis gaya dua kutub magnet batang yang senama

Gambar arah garis-garis gaya magnet batang

Gambar arah garis-garis gaya magnet U

12.  Medan magnet di sekitar kawat berarus

Hans Christian Oersted menemukan bahwa di sekitar kawat berarus listrik, magnet jarum kompas akan bergerak (menyimpang).

U                       I       U                U       S                  S                                   I         S                                                                (a)                       (b)                          (c) Gambar perubahan penyimpangan kutub magnet di sekitar kawat berarus

Keterangan: I = kuat arus (a)    Kutub utara - selatan jarum kompas sebelum kawat dialiri arus listrik berimpit dengan kawat yang ada di atasnya. (b)   Penghantar dialiri arus listrik dari arah utara, maka kutub utara jarum kompas menyimpang ke timur atau ke kanan (searah dengan arah putaran jarum jam) (c)    Penghantar dialiri arus listrik dari arah selatan, maka kutub utara jarum kompas menyimpang ke timur atau ke kanan (searah dengan arah putaran jarum jam)

13.  Pola medan magnet di sekitar kawat berarus listrik.

Arah medan magnet yang ditimbulkan arus listrik ditentukan dengan kaidah genggaman tangan kanan.

Ø  Arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I) dan letak kutub utara.

Ø  Arah keempat jari menunjukkan arah medan magnet (B).

14.  Solenoida adalah penghantar melingkar yang berbentuk kumparan panjang.

Medan magnet yang ditimbulkan oleh solenoida lebih besar daripada sebuah penghantar melingkar, apalagi oleh sebuah penghantar lurus (medan magnet solenoida > medan magnet penghantar melingkar > medan magnet penghantar lurus). Pada solenoida juga berlaku aturan genggaman tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet dan letak kutub utara. Kekuatan medan magnet yang dihasilkan oleh solenoida berarus listrik bergantung pada besar kuat arus listrik dan banyaknya kumparan.

I           I Gambar medan magnet penghantar melingkar

Gambar arah garis-garis gaya magnet pada solenoida

15.  Elektromagnet adalah magnet yang terjadi karena aliran arus listrik pada kumparan yang disisipi inti besi lunak.

Kekuatan elektromagnet tergantung pada:

Ø  Besar kuat arus listrik yang mengalir pada kumparan

Ø  Jumlah lilitan kumparan

Ø  Besar inti besi yang disisipkan pada kumparan

Cara memperkuat medan magnet pada elektromagnet:

Ø  Memperbesar kuat arus listrik yang mengalir pada kumparan

Ø  Memperbanyak jumlah lilitan kumparan

Ø  Memperbesar inti besi yang disisipkan pada kumparan

Beberapa keunggulan elektromagnet:

Ø  Sifat kemagnetannya dapat diperbesar/diperkecil dengan cara memperbesar/memperkecil salah satu faktor.

Ø  Sifat kemagnetannya mudah ditimbulkan/dihilangkan dengan cara menyambung/memutus arus listrik.

Ø  Letak kutub-kutubnya dapat diubah dengan cara mengubah arah arus listrik.

Ø  Bentuk dan ukurannya dapat dibuat sesuai kebutuhan.

Beberapa peralatan yang menggunakan elektromagnet:

a.      Bel listrik

Bel listrik terdiri atas dua elektromagnet dengan setiap solenoida dililitkan pada arah yang berlawanan.

Gambar susunan bel listrik

Cara kerja bel listrik

Apabila saklar ditekan, arus listrik akan mengalir melalui solenoida. Teras besi akan menjadi magnet dan menarik kepingan besi lentur dan pengetuk akan memukul bel (lonceng) menghasilkan bunyi. Tarikan kepingan besi lentur oleh elektromagnet akan memisahkan titik sentuh dan sekrup pengatur sebagai interuptor. Arus listrik akan putus dan teras besi hilang kemagnetannya. Kepingan besi lentur akan kembali ke kedudukan semula. Proses ini terus berulang saat bel berbunyi.

b.      Relai berfungsi sebagai sakelar untuk menyambung/memutus arus listrik yang besar pada rangkaian lain menggunakan arus listrik yang kecil.

Gambar diagram relai

Cara kerja relai

Ketika sakelar tertutup, arus listrik kecil mengalir pada kumparan. Teras besi akan menjadi magnet dan menarik kepingan besi lentur. Titik sentuh C akan tertutup, sehingga rangkaian lain yang membawa arus besar akan tersambung. Apabila sakelar terbuka, teras besi hilang kemagnetannya, sehingga kepingan besi lentur kembali ke kedudukan semula. Titik sentuh C terbuka dan rangkaian listrik lain akan terputus.

c.       Telefon

Gambar susunan telefon

Telefon terdiri dari 2 bagian yaitu bagian pengirim (mikrofon) dan bagian penerima (telefon).

1)      Bagian pengirim (mikrofon)

Ø  Prinsip kerja: mengubah gelombang suara menjadi getaran listrik.

Ø  Cara kerja:

Ketika seseorang berbicara akan menggetarkan diafragma aluminium. Serbuk karbon akan tertekan sehingga hambatannya mengecil. Getaran berupa sinyal listrik mengalir melalui rangkaian listrik.

2)      Bagian penerima (telefon)

Ø  Prinsip kerja: mengubah sinyal listrik menjadi gelombang bunyi.

Ø  Cara kerja:

Sinyal listrik yang dihasilkan mikrofon diterima oleh pesawat telefon. Apabila sinyal listrik yang berubah-ubah mengalir pada kumparan, maka teras besi menjadi elektromagnet yang kekuatannya berubah-ubah. Diafragma besi lentur di hadapan elektromagnet tertarik dengan gaya yang berubah-ubah, sehingga diafragma bergetar. Getaran diafragma mengakibatkan udara di hadapannya akan dimampatkan dan direnggangkan. Tekanan bunyi yang dihasilkan sesuai dengan tekanan bunyi yang dikirim melalui mikrofon.

d.      Katrol listrik digunakan untuk mengangkat sampah logam yang tidak terpakai.

Keunggulan katrol listrik:

Ø  Dapat mengangkat sampah besi dalam jumlah besar

Ø  Dapat mengangkat/memindahkan bongkahan besi tanpa rantai

Ø  Membantu memisahkan logam feromagnetik dan bukan feromagnetik

Cara kerja:

Jika arus listrik dihidupkan, katrol listrik akan menarik sampah logam dan memindahkannya ke tempat lain yang dikehendaki. Jika arus listrik dimatikan, maka sampah logam akan jatuh.

e.       Alat ukur listrik, misalnya: galvanometer.

16.  Gaya Lorentz

Gaya Lorentz terjadi jika kawat penghantar arus listrik berada di dalam medan magnet.

Gaya Lorentz berbanding lurus dengan kuat medan magnet, kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar, panjang kawat penghantar, dan sudut yang dibentuk oleh arah arus listrik dengan arah medan magnet.

Jika arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, maka besar gaya Lorentz dirumuskan:

F = B x I x l

Rumus:

Keterangan:   F = Gaya Lorentz (Newton)

                      B = kuat medan magnet (Tesla)

                      I  = kuat arus listrik (Ampere)

                    l  = panjang kawat penghantar (meter)

Arah gaya Lorentz bergantung pada arah arus listrik dan arah medan magnet.

Untuk menentukan arah gaya Lorentz digunakan kaidah tangan kanan.

Cara: rentangkan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah sehingga membentuk sudut 90⁰ (saling tegak    lurus).

Ø  Ibu jari menunjuk arah arus listrik (I)

Ø  Jari telunjuk menunjuk arah medan magnet (B)

Ø  Jari tengah menunjuk arah gaya Lorentz (F)

Dalam bentuk tiga dimensi digunakan 2 simbol, yaitu:

      Menunjuk arah yang tegak lurus mendekati pembaca

      Menunjuk arah yang tegak lurus menjauhi pembaca

Y                                                   -Z                                     B                                         B                                                                                                                 -X                                          X                       F              I                                                 I                                 F                       Z                    Gambar arah gaya lorentz pada bidang tiga dimensi

17.  Contoh soal tentang gaya Lorentz

1)      Kawat panjangnya 1 m berada tegak lurus dalam medan magnet 20 T. Jika kuat arus listrik yang mengalir sebesar 500 mA, berapa besar gaya Lorentz yang dialami kawat?

Penyelesaian:

Diketahui: l = 1 m

                 B = 20 T   

                 I = 500 mA = 0,5 A

Ditanya: F = ....?

Jawab: F = B x I x l = 20 x 0,5 x 1 = 10

Jadi, gaya Lorentz yang dialami kawat sebesar 10 Newton.

2)      Tentukan arah gaya Lorentz pada gambar berikut!

 

               I           B

Jawab:

   F

 

                  B

   I           

   

BAB 6. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

1.      Michael Faraday menemukan bahwa perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik.

Hal tersebut dibuktikan dengan menggerakkan magnet batang keluar-masuk ke dalam kumparan kawat yang kedua ujungnya dihubungkan dengan galvanometer.

Galvanometer merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir.

(a)    Ketika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan, jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan bertambah, sehingga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi ini menyebabkan arus listrik induksi mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer ke kanan.

(b)   Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan, jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan berkurang, sehingga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi ini menyebabkan arus listrik induksi mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer ke kiri.

(c)    Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan tetap, sehingga tidak menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak.

2.      Induksi elektromagnet adalah gejala perubahan jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan.

Induksi elektromagnet menghasilkan GGL induksi.

GGL induksi adalah beda potensial (tegangan) di antara kedua ujung kumparan yang ditimbulkan karena induksi elektromagnet saat arus listrik (arus induksi) tidak mengalir.

Cara menghasilkan GGL induksi:

a.       Menggerakkan magnet batang ke dalam/keluar kumparan

b.      Memutar kumparan di dekat magnet

c.       Memutar magnet di dekat kumparan

d.      Memutus dan menyambung arus listrik pada kumparan primer sehingga terjadi GGL induksi di kumparan sekunder

Tiga faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi:

a.       Kecepatan gerak magnet atau kecepatan perubahan garis gaya magnet

b.      Jumlah lilitan pada kumparan

c.       Kuat medan magnet atau kekuatan magnet yang digunakan

Cara memperbesar GGL induksi:

a.       Mempercepat gerak kumparan di dalam medan magnet

b.      Memperbanyak jumlah lilitan pada kumparan

c.       Menggunakan magnet yang kuat

d.      Melengkapi kumparan dengan inti besi

Besar GGL induksi dirumuskan dengan:

Eind = -N.

Rumus:

Keterangan:   E_ind = GGL induksi (volt)

                       N = jumlah lilitan pada kumparan

                       = perubahan garis gaya magnet (weber)

                       = selang waktu (sekon)

3.      GGL induksi dapat menghasilkan arus listrik induksi, sehingga dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik.

Pembangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik antara lain:

a.      Generator

Generator ada 2 macam, yaitu:

(i)       Generator arus bolak balik/generator AC disebut juga Alternator.

Susunan generator arus bolak-balik:

(1)   Dua magnet tetap berbentuk U yang dipasang kutub U berhadapan dengan kutub S

(2)   Sebuah kumparan

(3)   Dua cincin logam

(4)   Dua sikat karbon

(5)   Sebuah galvanometer

Cara kerja generator arus bolak-balik:

Gerakan turbin menggerakkan kumparan di dalam medan magnet, maka terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang menghasilkan GGL induksi antara kedua ujung kumparan. Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan rangkaian listrik maka akan menghasilkan arus listrik induksi melalui cincin logam sehingga dihasilkan arus listrik bolak-balik.

(ii)     Generator arus searah/genetaror DC

Susunan generator arus searah:

(1)   Magnet ladam

(2)   Kumparan

(3)   Cincin belah (komutator) yang berfungsi mengubah arah arus listrik sehingga menjadi arus searah.

(4)   Sikat karbon

Cara kerja generator arus searah:

Gerak turbin menggerakkan kumparan di dalam medan magnet, maka terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang menghasilkan GGL induksi antara kedua ujung kumparan. Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan rangkaian listrik maka akan mengalirkan arus listrik induksi melalui cincin belah sehingga dihasilkan arus listrik searah.

b.      Dinamo

Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan sehingga terjadi perubahan energi gerak menjadi energi listrik.

Dinamo terdiri dari 2 bagian, yaitu:

1)      Rotor yaitu bagian dinamo yang berputar, berupa magnet silinder.

2)      Stator yaitu bagian dinamo yang tidak bergerak, berupa kumparan kawat tembaga yang dilengkapi dengan inti besi.

Dinamo ada 2 macam, yaitu:

(i)         Dinamo arus bolak-balik (AC)

Dinamo arus bolak-balik (AC) digunakan pada dinamo sepeda.

Cara kerja dinamo sepeda:

Jika roda berputar akan menggerakkan roda penggerak, sumbu pemutar, dan magnet seilinder sehingga terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet. Akibatnya terjadi GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan menghasilkan arus listrik induksi yang dialirkan melalui kawat menuju lampu. Lampu sepedapun menyala.

(ii)       Dinamo arus searah (DC)

4.      Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan/menurunkan tegangan bolak-balik (AC).

Trafo mempunyai 3 bagian utama, yaitu:

a.       Kumparan primer yang dihubungkan ke tegangan sumber (PLN) sebagai tegangan masukan (input)

b.      Kumparan sekunder yang dihubungkan ke beban sebagai tegangan keluaran (output)

c.       Inti besi yang terbuat dari susunan plat-plat besi tipis (teras besi) berfungsi memperkecil arus pusaran yang dapat menimbulkan panas, sehingga energi listrik yang berubah menjadi panas dapat diperkecil.

Cara kerja trafo:

Pada kumparan primer dialiri arus listrik bolak-balik (AC) sehinga inti besi yang dililiti kumparan menjadi magnet (elektromagnet). Karena arus AC, pada elektromagnet selalu terjadi perubahan garis gaya magnet. Perubahan garis gaya magnet tersebut bergeseer sehingga kumparan sekunder juga mengalami perubahan garis gaya magnet yang menghasilkan GGL induksi. Akibatnya dihasilkan arus induksi AC yang besarnya sesuai dengan jumlah lilitan sekunder.

Trafo ada 2 macam, yaitu:

a.       Trafo step up yaitu trafo yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC.

Ciri-ciri trafo step up:

Ø  Jumlah lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder (Np < Ns)

Ø  Tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder (Vp < Vs)

Ø  Kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder (Ip > Is)

b.      Trafo step down yaitu trafo yang berfungsi untuk menurunkan tegangan AC.

Ciri-ciri trafo step down:

Ø  Jumlah lilitan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns)

Ø  Tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder (Vp > Vs)

Ø  Kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder (Ip < Is)

Trafo dikatakan ideal jika tidak ada energi yang hilang menjadi kalor (panas), yaitu ketika jumlah energi yang masuk ke kumparan primer sama dengan jumlah energi yang keluar dari kumparan sekunder. Pada trafo ideal, daya primer sama dengan daya sekunder (Pp = Ps) dan efisiensi trafo = 100%.

Rumus:

Keterangan: Vp = tegangan primer (Volt)

Vs = tegangan sekunder (Volt)

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Ip = kuar arus primer (Ampere)

Is = kuat arus sekunder (Ampere)

Catatan:

v  Primer = input = masuk

v  Sekunder = output = keluar

Contoh soal:

Sebuah trafo step up digunakan untuk menaikkan tegangn AC dari 20 V menjadi 220 V.

Hitunglah:

a.       Kuat arus primer, jika kuat arus sekunder 1 A

b.      Jumlah lilitan sekunder, jika jumlah lilitan primer 50 lilitan

Penyelesaian:

Diketahui: Vp = 20 V

                  Vs = 220 V

                   Is = 1 A

                   Np = 50 lilitan

Ditanya: a.  Ip = .......?

               b.  Ns = ......?

Jawab:

a.      

b.     

Jadi, kuat arus primernya sebesar 11 A dan jumlah lilitan sekundernya 550 lilitan.

Efisiensi trafo adalah perbandingan antara daya sekunder dengan daya primer atau perbandingan antara energi sekunder dengan energi primer yang dinyatakan dalam persen.

Rumus:

Keterangan:

Ws = energi sekunder (J)

Wp = energi primer (J)

Ps = daya sekunder (W)

Pp = daya primer (W)

Vs = tegangan sekunder (V)

Vp = tegangan primer (V)

Is = kuat arus sekunder (A)

Ip = kuat arus primer (A)

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Contoh soal:

Sebuah trafo step down dihubungkan dengan sumber tegangan 5.000 V. Jika kuat arus yang mengalir pada kumparan primer 6 A dan daya listrik pada kumparan sekunder 24.000 W, berapa efisiensi trafo tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: Vp = 5.000 V

                   Ip = 6 A

                   Ps = 24.000 W

Jadi, efisiensi trafo tersebut sebesar 80 %.

5.      Beberapa peralatan listrik di rumah yang menggunakan trafo

a.       Power supply (catu daya) yaitu alat yang digunakan untuk menurunkan tegangan 220 V menjadi beberapa tegangan AC yang besarnya antara 2 V sampai 12 V.

b.      Adaptor (penyearah arus) yaitu alat yang digunakan untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Adaptor terdiri dari trafo step down dan rangkaian penyearah arus listrik yang berupa diode.

c.       Transmisi daya listrik jarak jauh yaitu proses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik (konsumen) yang jaraknya jauh.

Transmisi daya listrik jarak jauh menggunakan 3 alat, yaitu:

1)      Trafo step up berfungsi menaikkan tegangan yang dihasilkan oleh generator pembangkit listrik hingga ratusan ribu volt.

2)      Kabel jaringan listrik yang panjang berfungsi menyalurkan listrik menuju konsumen.

3)      Trafo step down berfungsi menurunkan tegangan sebelum listrik masuk ke rumah-rumah pelanggan.

6.      Peralatan sehari-hari yang memanfaatkan induksi elektromagnet

a.       Tungku induksi

Misalnya: pada kumparan yang digunakan untuk pemanas air.

Alat pemanas air mengubah energi listrik menjadi energi panas.

b.      Rem magnetik yaitu fenomena bahwa suatu bahan tertentu yang dialiri arus listrik induksi dalam selang waktu tertentu dapat menghasilkan sifat kemagnetan sisa yang kuat.

Misalnya: digunakan untuk menyimpan memori pada komputer.

c.       Induktor Ruhmkorff yaitu alat yang dapat menghasilkan GGL induksi dari sumber arus listrik searah (DC).

Induktor Ruhmkorff terdiri atas: (1)   Sumber arus listrik searah (2)   Sakelar (3)   Kumparan primer (4)   Inti besi (5)   Interuptor yang berfungsi memutus dan menyambung arus listrik secara otomatis pada kumparan primer (6)   Silinder logam (7)   Kumparan sekunder

Gambar diagram induktor Ruhmkorff

Cara kerja induktor Ruhmkorff:

Setelah sakelar ditutup, arus listrik mengalir dalam kumparan primer sehingga inti besi menjadi magnet. Maka silinder logam tertarik oleh inti besi. Arus listrik terputus karena kumparan primer dan interuptor tidak terhubung, sehingga kemagnetan inti besi hilang dan silinder logam terlepas kembali ke posisi semula. Saat silinder logam menempel pada interuptor, arus listrik mengalir lagi pada kumparan primer, sehingga inti besi bersifat magnet dan silinder logam tertarik lagi ke inti besi. Hal tersebut terjadi berulang-ulang dalam waktu singkat sehingga terjadi perubahan medan magnet pada kumparan primer yang menimbulkan induksi elektromagnetik pada kumparan sekunder. Maka pada kumparan sekunder dihasilkan GGL induksi.

Misalnya: pada kendaraan yang menggunakan sistem platina dimana platina berfungsi sebagai interuptor yaitu pemutus dan penyambung arus listrik secara otomatis.

BAB 7. TATA SURYA

1.      Tata surya adalah susunan benda-benda langit yang terdiri atas matahari sebagai pusatnya dan planet-planet, komet, meteoroid, serta asteroid yang mengelilingi matahari.

2.      Matahari merupakan pusat tata surya yang berupa bola gas yang bercahaya. Matahari merupakan salah satu bintang dalam galaksi Bima Sakti. Matahari disebut bintang karena mampu memancarkan cahayanya sendiri.

Susunan matahari dari dalam ke luar, yaitu:

a.       Inti matahari

Inti matahari merupakan lapisan matahari paling dalam yang suhunya mencapai 15.000.000 ⁰C. Pada inti matahari terjadi reaksi fusi yaitu reaksi penggabungan inti atom hidrogen menjadi inti atom helium dengan menghasilkan menghasilkan energi yang sangat besar.

b.      Fotosfer

Fotosfer merupakan lapisan cahaya berwarna kekuning-kuningan yang menyinari bumi. Fotosfer bersuhu 6.000 ⁰C dengan ketebalan sekitar 320 km. Batas sebelah luarnya merupakan tepi cakram matahari yang kita lihat seperti cahaya putih.

c.       Kromosfer (bola warna)

Kromosfer berfungsi sebagai atmosfer matahari. Kromosfer menghasilkan cahaya yang lemah sehingga tidak sampai ke bumi. Kromosfer berbentuk gelang merah yang mengelilingi bulan pada waktu terjadi gerhana matahari total. Kromosfer bersuhu 4.000 – 10.000 ⁰C dengan ketebalan 10.000 km.

d.      Korona

Korona merupakan lapisan luar matahari yang berbentuk seperti mahkota berwarna keabu-abuan, bersuhu 1.000.000 – 3.000.000 ⁰C. Korona dihasilkan dari reaksi ionisasi atom-atom yang suhunya sangat tinggi. Korona tampak ketika terjadi gerhana matahari total. Tebal korona mencapai 2.500.000 km.

Gangguan-gangguan pada matahari:

a.       Gumpalan-gumpalan pada fotosfer (granulasi) : terjadi karena rambatan gas panas dari inti matahari ke permukaan sehingga permukaan matahari bergumpal-gumpal.

b.      Bintik matahari (sun spot) merupakan daerah munculnya medan magnet yang sangat kuat berbentuk lubang-lubang di permukaan matahari dimana gas panas menyembur dari inti sehingga dapat mengganggu telekomunikasi gelombang radio di permukaan bumi.

c.       Lidah api matahari (prominensa/protuberan) merupakan hamburan gas dari tepi kromosfer yang dapat mengganggu sistem komunikasi gelombang radio.

d.      Letupan (flare) yaitu letupan gas di permukaan matahari yang dapat mengganggu sistem komunikasi radio.

3.      Planet adalah benda langit yang bergerak mengelilingi matahari yang tidak menghasilkan cahaya tetapi hanya memantulkan cahaya dari matahari. Secara umum planet bergerak dari barat ke timur, kecuali venus dan uranus.

Susunan planet-planet dalam tata surya:

Keterangan:

(1)   Merkurius

(2)   Venus

(3)   Bumi

(4)   Mars

(5)   Yupiter

(6)   Saturnus

(7)   Uranus

(8)   Neptunus

Pengelompokan planet:

a.       Pengelompokan planet dengan bumi sebagai pembatas, yaitu: planet inferior dan planet superior.

Ø  Planet inferior yaitu planet yang orbitnya di sebelah dalam orbit bumi.

Contoh: Merkurius dan Venus.

Ø  Planet superior yaitu planet yang orbitnya di sebelah luar orbit bumi.

Contoh: Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

b.      Pengelompokan planet dengan lintasan asteroid sebagai pembatas, yaitu: planet dalam dan planet luar.

Ø  Planet dalam yaitu planet yang orbitnya di sebelah dalam orbit asteroid.

Contoh: Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars.

Ø  Planet luar yaitu planet yang orbitnya di sebelah luar orbit asteroid.

Contoh: Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

c.       Pengelompokan planet berdasarkan ukuran dan komposisi bahan penyusunnya, yaitu: planet terestrial dan planet jovian.

Ø  Planet terestrial yaitu planet yang ukuran dan komposisi bahan penyusunnya mirip dengan bumi.

Contoh: Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars.

Ø  Planet Jovian yaitu planet yang ukuran dan komposisi bahan penyusunnya mirip dengan Yupiter.

Contoh: Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

Orbit planet adalah garis edar planet mengelilingi matahari. Orbit planet berbentuk elips.

Bidang edar adalah bidang tempat planet beredar mengelilingi matahari.

Revolusi adalah peredaran planet pada orbitnya mengelilingi matahari.

Periode revolusi (kala revolusi) adalah waktu yang diperlukan planet untuk satu kali revolusi.

Rotasi adalah perputaran planet pada porosnya.

Periode rotasi (kala rotasi) adalah waktu yang diperlukan planet untuk satu kali rotasi.

Tabel Perbandingan Antar Planet

No	Nama	Massa=...x massa bumi (Massa bumi = 6,6x1024 kg)	Diameter (km)	Jarak rata-rata ke matahari (juta km)	Kala revolusi	Kala rotasi
1.	Merkurius	0,053	4.897	58	88 hari	59 hari
2.	Venus	0,815	12.104	108	224,7 hari	244 hari
3.	Bumi	1	12.743	150	365,25 hari	23,9 jam
4.	Mars	0,106	6.787	228	687 hari	24,6 jam
5.	Yupiter	318	141.700	778	11,9 tahun	9,9 jam
6.	Saturnus	94,1	120.000	1.426	29,5 tahun	10,4 jam
7.	Uranus	14,4	50.800	2.872	84 tahun	10,8 jam
8.	Neptunus	17,1	48.000	4.490	164,8 tahun	15,7 jam

4.      Komet (bintang berekor) adalah benda langit yang mengelilingi matahari dengan orbit yang berbentuk lonjong.

Bagian-bagian komet, yaitu:

a.       Inti komet yaitu bagian komet yang kecil dan padat, tersusun dari debu dan gas.

b.      Koma yaitu daerah kabut di sekeliling inti komet.

c.       Ekor komet yaitu bagian yang memanjang, panjangnya bisa mencapai satu satuan astronomi (jarak bumi ke matahari). Arah ekor komet selalu menjauhi matahari karena terdorong oleh radiasi dan angin matahari.

Beberapa contoh komet:

a.      Komet Enche: tampak setiap 3,3 tahun sekali.

b.      Komet Brooks: tampak setiap 7 tahun sekali.

c.       Komet Halley: tampak setiap 76 tahun sekali.

5.      Meteoroid adalah benda langit dengan ukuran bervariasi yang melayang-layang di luar angkasa. Meteoroid banyak mengandung unsur besi dan nikel.

Meteor (bintang jatuh) adalah benda langit yang bergesekan dengan atmosfer bumi dan habis terbakar sebelum sampai di permukaan bumi.

Meteorit adalah benda langit yang tidak habis terbakar dan sampai di permukaan bumi.

6.      Asteroid/planetoid adalah benda langit mirip planet yang terletak di antara orbit Mars dan Yupiter. Orbit asteroid sejajar dengan ekliptika bumi. Orbit asteroid hampir berbentuk lingkaran, namun ada juga yang berbentuk elips.

Contoh asteroid: Ceres dan Icarus.

7.      Satelit adalah benda langit sebagai pengiring planet.

Satelit mempunyai 3 gerakan, yaitu: rotasi (berputar pada porosnya), revolusi (mengelilingi planet), dan bergerak bersama planet mengelilingi matahari.

Satelit ada 2 jenis, yaitu:

a.      Satelit buatan adalah satelit yang sengaja dibuat oleh manusia, diletakkan di luar angkasa dan diorbitkan mengelilingi bumi untuk tujuan tertentu.

Satelit buatan ada 5 macam, yaitu:

1)      Satelit komunikasi untuk memberi layanan radio, televisi dan keperluan komunikasi bagi penduduk bumi. Contoh: Satelit Palapa.

2)      Satelit cuaca untuk menunjukkan formasi awan yang menyelimuti permukaan bumi. Contoh: Satelit Nimbus 6.

3)      Satelit navigasi untuk membantu navigasi di darat dan laut.

4)      Satelit militer berfungsi menyampaikan informasi untuk kepentingan militer.

Contoh: Satelit Midas dan Samos

5)      Satelit penelitian untuk meneliti matahari dan planet lain.

Contoh: Satelit Sputnik I dan Explorer

b.      Satelit alamiah adalah satelit yang terbentuk secara alami bersamaan dengan proses pembentukan planet. Dalam tata surya terdapat sekitar 85 satelit alamiah yang diketahui.

Ø  Merkurius dan Venus tidak mempunyai satelit.

Ø  Bumi mempunyai 1 satelit yaitu bulan.

Ø  Mars mempunyai 2 satelit yaitu Phobos dan Deimos.

Ø  Yupiter mempunyai 16 satelit, antara lain: Ganymede (satelit terbesar) dan Callisto.

Ø  Saturnus mempunyai 26 satelit, antara lain: Titan dan Telesto.

Ø  Uranus mempunyai 27 satelit, antara lain: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, dan Oberon.

Ø  Neptunus mempunyai 13 satelit, antara lain: Proteus, Triton, dan Nereid.

8.      Bentuk bumi tidak benar-benar bulat, tetapi agak lonjong.

Ø  Rotasi bumi adalah perputaran bumi pada porosnya. Rotasi bumi memerlukan waktu 23 jam 56 menit 4 detik. Arah rotasi bumi dari barat ke timur.

Beberapa akibat rotasi bumi:

a.       Gerak semu harian matahari. Matahari seolah-olah terbit di sebelah timur dan terbenam di sebelah barat.

b.      Pergantian siang dan malam.

c.       Perbedaan waktu

ü 

Waktu di daerah bujur timur :

ü 

Waktu di daerah bujur barat :

Keterangan: T = waktu di daerah tertentu

                     GMT (Greenwich Mean Time) = waktu di bujur 0⁰

                     BT = bujur timur

                     BB = bujur barat

Bujur 180⁰ ditetapkan sebagai Batas Penanggalan Internasional (International Date Line). Artinya: tanggal di belahan bumi bagian timur (0⁰ – 180⁰ BT) lebih dahulu 1 hari daripada tanggal di belahan bumi bagian barat (0⁰ – 180⁰ BB).

d.      Pembelokan arah angin.

Di belahan bumi selatan, angin membelok ke kiri, sedangkan di belahan bumi utara, angin membelok ke kanan.

e.       Pembelokan arah arus laut.

Di belahan bumi utara, arus laut membelok searah jarum jam, sedangkan di belahan bumi selatan, arus laut membelok berlawanan arah jarum jam.

f.       Bumi menggembung di katulistiwa dan memepat di kedua kutubnya.

Ø  Revolusi bumi adalah peredaran bumi mengelilingi matahari. Revolusi bumi memerlukan waktu 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik (365 ¼ hari). Arah revolusi bumi berlawanan arah dengan perputaran jarum jam (dari barat ke timur). Dalam berevolusi, sumbu bumi 23 ½⁰ terhadap garis yang tegak lurus bidang ekliptika dengan arah tetap.

Selama berevolusi, bumi menempuh lintasan berbentuk elips. Lintasan peredaran bumi disebut ekliptika. Bidang edar bumi saat berevolusi disebut bidang ekliptika.

Beberapa akibat revolusi bumi:

a.       Gerak semu tahunan matahari. Matahari seolah-olah bergerak bolak-balik dari daerah katulistiwa selama 1 tahun.

v  Pada tanggal 21 Maret, matahari terbit di atas garis katulistiwa.

v  Pada tanggal 21 Juni, matahari terbit di atas garis balik utara (23 ½⁰ LU)

v  Pada tanggal 23 September, matahari terbit di atas garis katulistiwa.

v  Pada tanggal 22 Desember, matahari terbit di atas garis balik selatan (23 ½⁰ LS)

b.      Perbedaan lamanya siang dan malam di belahan bumi utara dan selatan.

c.       Pergantian musim.

Periode waktu	Belahan bumi utara	Belahan bumi selatan
21 Maret – 21 Juni	Musim semi	Musim gugur
21 Juni – 23 September	Musim panas	Musim dingin
23 September – 22 Desember	Musim gugur	Musim semi
22 Desember – 21 Maret	Musim dingin	Musim panas

d.      Terlihatnya rasi bintang yang berbeda setiap bulan.

9.      Kala revolusi bumi (365 ¼ hari) digunakan sebagai dasar perhitungan tahun syamsiah (masehi) yaitu        1 tahun = 365 hari. Untuk tahun-tahun kelipatan 4 (tahun kabisat), 1 tahun = 366 hari sehingga Februari berjumlah 29 hari.

10.  Karakteristik bulan

a.       Berbentuk bulat

b.      Permukaannya tandus dan banyak kawah

c.       Massanya 8,1 x 10²² kg

d.      Jarak dengan bumi = 384.403 km

e.       Gaya gravitasi bulan =  x gaya gravitasi bumi

f.       Diameter bulan = ¼ x diameter bumi

g.       Beredar mengelilingi bumi dari barat ke timur

h.      Tidak memiliki atmosfer, akibatnya:

ü  Suhunya sangat ekstrim, yaitu: pada siang hari mencapai 110⁰ C dan malam hari mencapai – 173⁰ C

ü  Bunyi tidak dapat merambat

ü  Langitnya berwarna hitam kelam

ü  Tidak ada siklus air

i.        Bulan melakukan 3 gerakan sekaligus, yaitu: gerak berputar pada porosnya (rotasi), gerak mengelilingi bumi, dan gerak bersama-sama bumi mengelilingi matahari.

Kala rotasi bulan sama dengan kala revolusi bulan mengelilingi bumi sehingga permukaan bulan yang menghadap ke bumi selalu sama.

11.  Beberapa akibat gerakan bulan

a.       Pembagian bulan Sideris dan Sinodis

Gambar Bulan Sideris	Gambar Bulan Sinodis

Ø  Satu bulan sideris adalah waktu yang diperlukan bulan untuk sekali berputar mengelilingi bumi.

Satu bulan sideris = 27,3 hari. Karena bulan dan bumi bersama-sama mengelilingi matahari, maka bentuk muka bulan yang tampak dari bumi belum seperti semula meskipun bulan sudah selesai dalam sekali putaran.

Ø  Satu bulan sinodis adalah waktu yang diperlukan bulan agar tampak seperti semula.

Satu bulan sinodis = 29,5 hari. Periode sinodis menjadi dasar perhitungan tahun Komariah (Hijriah). Satu tahun Hijriah = 354 hari. Untuk tahun-tahun kelipatan 4 (tahun kabisat),                  1 tahun = 355 hari.

b.      Fase-fase bulan

Fase bulan adalah perubahan bentuk bulan yang terlihat dari bumi.

Gambar Fase-fase bulan

c.       Gerhana matahari dan gerhana bulan

i)          Gerhana matahari

Gerhana matahari terjadi jika matahari, bulan, dan bumi berada dalam satu garis lurus, sehingga sinar matahari ke bumi terhalang bulan. Gerhana matahari terjadi pada saat bulan baru.

Gerhana matahari ada 3 jenis, yaitu:

(a)    Gerhana matahari total

Terjadi di daerah yang berada di bayangan inti (umbra) bulan, sehingga cahaya matahari tidak tampak sama sekali. Gerhana matahari total berlangsung selama 6 menit.

(b)   Gerhana matahari sebagian

Terjadi di daerah yang berada di bayangan kabur (penumbra) bulan, sehingga cahaya matahari hanya tampak sebagian.

(c)    Gerhana matahari cincin

Terjadi jika bulan berada di titik terjauh (titik aphelium) dari bumi. Gerhana matahari cincin terjadi di daerah yang terkena perpanjangan bayangan inti (umbra), sehingga cahaya matahari tampak seperti cincin.

ii)        Gerhana bulan

Gerhana bulan terjadi jika matahari, bumi, dan bulan berada dalam satu garis lurus, sehingga sinar matahari ke bulan terhalang bumi. Gerhana bulan terjadi pada saat bulan purnama.

Gerhana bulan ada 3 jenis, yaitu:

(a)    Gerhana bulan total

Terjadi ketika bulan berada di bayangan inti (umbra) bumi, sehingga cahaya bulan tidak tampak sama sekali. Gerhana bulan total berlangsung 40 menit.

(b)   Gerhana bulan sebagian

Terjadi ketika bulan berada sebagian di umbra bumi dan sebagian di penumbra bumi.

(c)    Gerhana bulan penumbra

Terjadi ketika bulan berada di penumbra bumi. Gerhana bulan penumbra berlangsung selama 6 jam.

d.      Pasang surut air laut

Pasang adalah peristiwa naiknya permukaan air laut, sedangkan surut adalah peristiwa turunnya permukaan air laut. Pasang surut air laut disebabkan oleh gaya gravitasi bulan dan gaya gravitasi matahari. Sebenarnya gaya gravitasi matahari lebih besar daripada gaya gravitasi bulan, tetapi karena bulan lebih dekat dengan bumi sehingga pengaruh gaya gravitasi bulan terhadap bumi lebih kuat dibanding gaya gravitasi matahari. Karena bumi berotasi maka setiap daerah di bumi mengalami pasang surut secara bergantian 2 kali setiap hari.

Pasang air laut ada 2 macam, yaitu:

1)      Pasang purnama

Disebabkan oleh gaya gravitasi bulan, terjadi pada malam hari saat bulan baru dan bulan purnama. Pasang mencapai maksimum saat gerhana matahari.

2)      Pasang perbani

Pasang perbani dipengaruhi oleh gaya gravitasi bulan dan matahari yang saling tegak lurus, yaitu saat bulan kuartir pertama dan kuartir ketiga. Permukaan air laut turun serendah-rendahnya.

12.  Hukum-hukum Kepler

a.       Hukum I Kepler

Berbunyi: “Orbit setiap planet berbentuk elips dan matahari terletak pada salah satu fokusnya”

Keterangan:

Ø  Titik aphelium adalah titik terjauh planet dari matahari.

Bumi berada pada titik aphlium pada tanggal 5 Juli dengan jarak 152 juta km dari matahari.

Ø  Titik perihelium adalah titik terdekat planet dari matahari.

Bumi berada pada titik perihelium pada tanggal 5 Januari dengan jarak 147 juta km dari matahari.

b.      Hukum II Kepler

Berbunyi: ”Dalam jangka waktu yang sama, garis yang menghubungkan planet dengan matahari selama revolusi planet tersebut akan melewati bidang yang luasnya sama.”

c.       Hukum III Kepler

Berbunyi: “Kuadrat kala revolusi planet berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari.”

Rumus:

Keterangan: T₁ = kala revolusi planet 1

                     T₂ = kala revolusi planet 2

                     R₁ = jarak planet 1 ke matahari

                     R₂ = jarak planet 1 ke matahari

13.  Cara menempatkan satelit buatan pada orbitnya

Keterangan:

Satelit buatan yang akan dipasang dibawa oleh pesawat ulang-alik atau diluncurkan dengan roket. Awalnya satelit ditempatkan pada orbit transfer yang berbentuk elips. Orbit transfer mempunyai titik terjauh dari bumi (apogee) sekitar 36.000 km di atas permukaan bumi dan titik terdekat dari bumi (perigee). Setelah itu roket pendorong pada satelit akan mendorong satelit hingga berada titik perigee. Lalu satelit akan keluar dari orbit transfer dan memasuki orbit geosinkron yang berbentuk lingkaran.

14.  Lapisan litosfer bumi (kerak bumi) adalah lapisan terluar/kulit bumi yang tersusun atas batu-batuan. Ketebalan di bawah laut sekitar 3 km, sedangkan di benua mencapai 35 km.

15.  Bentang alam mempunyai 3 unsur yaitu kemiringan medan, ketinggian puncak, dan cara terdapatnya muka daratan.

16.  Lereng adalah bentang alam yang miring.

Berdasarkan kemiringannya, lereng ada 4 macam, yaitu:

a.       Lereng landai dengan kemiringan 5⁰

b.      Lereng curam dengan kemiringan 45⁰

c.       Lereng terjal dengan kemiringan 70⁰

d.      Lereng tegak (dinding) dengan kemiringan 90⁰

17.  Berdasarkan ketinggian dan kemiringannya, bentuk permukaan daratan ada bermacam-macam, yaitu:

a.       Dataran rendah adalah daratan yang melandai hampir rata dengan sedikit kemiringan, terletak pada ketinggian kurang dari 200 meter di atas permukaan laut.

b.      Dataran tinggi adalah daratan yang melandai (daerah datar) yang terletak di gunung-gunung/pegunungan.

c.       Lembah adalah daratan yang memanjang sepanjang sungai dan berada di antara gunung-gunung.

d.      Ngarai adalah lembah yang kiri-kanannya dibatasi oleh tebing-tebing terjal.

e.       Cekungan adalah bentuk muka bumi yang lebih rendah daripada daerah sekelilingnya.

f.       Bukit adalah muka bumi yang mempunyai puncak dan kemiringan sampai jarak 500 meter dari tempat sekelilingnya.

g.       Perbukitan adalah muka bumi yang terdiri dari kelompok-kelompok bukit yang tingginya antara 200 – 300 meter.

h.      Gunung adalah bukit yang ketinggiannya lebih dari 1000 meter.

i.        Pematang adalah suatu pegunungan/perbukitan yang mempunyai puncak berderet dan kakinya bersatu.

18.  Bentuk-bentuk dasar laut

a.       Paparan adalah dataran di dasar laut yang terhampar di tepi benua, landai, dan membentuk dangkalan.

b.      Cekungan adalah paparan benua ke arah laut dan berbentuk cekung dengan kedalaman 130 – 4000 meter.

c.       Lereng benua adalah paparan di tepi benua yang melandai ke arah laut sampai ke dasar cekungan.

d.      Palung adalah cekungan yang berupa lembah yang sempit, dalam, dan berdinding curam.

e.       Ambang laut adalah bentuk gunung laut yang puncaknya muncul ke permukaan air laut.

19.  Proses-proses yang terjadi di lapisan litosfer

a.       Pelapukan adalah peristiwa rusaknya batuan dari batuan besar menjadi batuan kecil, bahkan sampai halus.

Pelapukan ada 3 jenis, yaitu:

1)      Pelapukn mekanik (fisik) yaitu pelapukan karena proses mekanik oleh suhu, cuaca, dan erosi tanpa mengubah komposisi benda.

2)      Pelapukan organik (biologis) yaitu pelapukan yang disebabkan oleh makhluk hidup (tumbuhan, lumut, dan bakteri).

3)      Pelapukan kimiawi yaitu pelapukan yang disebabkan oleh reaksi-reaksi kimia sehingga mengubah komposisi zat.

b.      Gempa bumi adalah goncangan dengan kekuatan sangat besar di permukaan bumi.

Berdasarkan penyebab gempa bumi ada 3 jenis, yaitu:

1)      Gempa tektonik yaitu gempa yang disebabkan pergeseran lempeng kerak bumi.

2)      Gempa vulkanik yaitu gempa yang disebabkan aktivitas gunung berapi.

3)      Gempa runtuhan yaitu gempa yang disebabkan tanah yang runtuh.

Pusat gempa disebut hiposentrum. Alat untuk mengukur kekuatan gempa disebut seismograf. Lukisan grafik pada seismograf disebut seismogram.

c.       Gunung meletus

Vulkanisme adalah peristiwa naiknya magma ke permukaan bumi.

Erupsi adalah gejala munculnya magma di atas permukaan bumi.

20.  Atmosfer adalah selubung udara yang menyelimuti bumi.

Atmosfer terdiri dari debu, uap air, dan gas. Komponen gas antara lain: nitrogen (78 %), oksigen (21 %), argon (0,9 %), karbondioksida (0,03 %), dan gas lain sebanyak 0,07 %. Tebal lapisan atmosfer mencapai 10.000 km dari permukaan bumi.

Fungsi atmosfer:

Ø  Melindungi penduduk bumi dari benda-benda angkasa

Ø  Menjaga suhu permukaan bumi

Ø  Tempat pengaturan cuaca

Berdasarkan suhunya, atmosfer dibagi menjadi 5 lapisan, yaitu:

1)      Troposfer

Lapisan yang paling dekat dengan permukaan bumi. Ketebalannya sekitar 15 km. Tempat terjadinya cuaca (seperti: suhu, tekanan udara, angin), dan awan. Pesawat terbang melintas pada lapisan ini. Terdapat uap air, terdapat percampuran udara, mengandung 80% gas-gas yang ada di atmosfer. Tiap naik 1 km, suhunya turun 6,5⁰ C.

2)      Stratosfer

Berada pada ketinggian 15 – 50 km dari permukaan bumi. Terdapat lapisan ozon untuk menyerap sinar ultraviolet. Abu letusan gunung berapi dan pesawat supersonik dapat mencapai lapisan stratosfer. Semakin tinggi suhunya semakin naik. Tidak terdapat percampuran udara secara vertikal.

3)      Mesosfer

Terletak pada ketinggian 50 – 80 km dari permukaan bumi. Mempunyai lapisan yang mengalami ionisasi yang disebut lapisan ionosfer. Lapisan ionosfer mampu memantulkan gelombang radio.

4)      Termosfer

Terletak pada ketinggian 80 – 500 km dari permukaan bumi. Suhu dapat mencapai 300⁰ C.

5)      Eksosfer

Terletak pada ketinggian 500 km hingga mencapai luar angkasa. Pada ketinggian 3000 km, molekul udara dapat bergerak dengan bebas hingga dapat meninggalkan bumi menuju luar angkasa.

Catatan:

v  Lapisan peralihan antara troposfer dan stratosfer disebut tropopause. Ketebalannya sekitar 12 km.

v  Lapisan peralihan antara stratosfer dan mesosfer disebut stratospuase. Ketebalannya sekitar 50 km.

v  Lapisan peralihan antara mesosfer dan termosfer disebut mesopause. Suhu terendahnya mencapai – 120⁰ C yang merupakan suhu terendah di atmosfer.

21.  Permasalahan lingkungan

a.       Pemanasan global adalah peningkatan suhu permukaan bumi secara menyeluruh (global).

Penyebab pemanasan global:

1)      Pengalihan kandungan karbon dari litosfer ke atmosfer sehingga karbon bersenyawa dengan oksigen membentuk karbondioksida.

Contoh: pertambangan batu bara, pembusukan jasad makhluk hidup yang mengandung CO₂, dan gunung meletus.

2)      Peningkatan gas rumah kaca di atmosfer terutama karbondioksida (CO₂) menyebabkan efek rumah kaca. Efek rumah kaca adalah keadaan dimana lapisan CO₂ bumi mampu ditembus sinar matahari tetapi tidak mampu ditembus pantulan sinar matahari setelah mengenai bumi.

Gas-gas rumah kaca antara lain:

·         Karbondioksida (CO₂) berasal dari hasil oksidasi makhluk hidup

·         Metana (CH₄) berasal dari kotoran ternak

·         Freon (FCF) berasal dari aerosol, parfum semprot, dan pendingin lemari es (AC).

·         Nitrogen monoksida (NO) berasal dari pupuk.

Dampak pemanasan global:

1)      Peningkatan suhu permukaan bumi

2)      Mencairnya es di kutub utara dan selatan

3)      Kenaikan permukaan air laut

4)      Banjir rob (luapan air laut)

5)      Angin badai

6)      Perubahan cuaca dan iklim yang tidak menentu (ekstrim)

b.      Pencemaran lingkungan berupa pencemaran air, tanah, udara, dan suara. Zat pencemar disebut polutan.

1)      Pencemaran air dan tanah disebabkan oleh:

§  Limbah zat padat yang mengandung zat kimia berbahaya. Misal: limbah sisa pabrik, rumah sakit, dan industri.

§  Sampah plastik

§  Limbah cair yang mengandung zat kimia berbahaya. Misal: merkuri.

2)      Pencemaran udara disebabkan oleh:

§  Gas-gas berbahaya seperti karbonmonoksida

§  Gangguan medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh jaringan listrik tegangan tinggi

3)      Pencemaran suara, misalnya: bising suara pabrik