Magnet pada makhluk hidup
Beberapa jenis hewan memiliki magnet. Lebah, merpati, ikan paus, dan lumba-lumba memiliki gaya magnet. Gaya magnet pada makhluk hidup ini merupakan kompas yang memungkinkan merekadapat menemukan jalannya.
Sebuah burung merpati memilii gaya magnet di dalam kepala dan lehernya. Gaya magnet itu dapat membimbing burung yang terbang pada cuaca yang gelap ketika tidak tampak sinar matahari. Bila gaya magnet pada merpati itu melemah, ia tidak dapat menemukan jalan pulang.
A. Migrasi Mengarungi Samudera
Beberapa ilmuwan mempercayai bahwa ikan paus dan lumba-lumba memiliki sejenis kompas. Ini dapat menolong mereka dalam mengikuti magnet bumi ketika mereka melakukan migrasi mengarungi samudera. Kita sering melihat ikan paus terdampar di pantai. Ini tampaknya terjadi jika suatu pantai atau pulau berada di seberang jalur rombongan ikan paus bergerak.
Ketika arus samudra bergerak menuju medan magnet bumi, mereka membuat arus listrik sangat kecil. Beberapa ikan dapat mendeteksi arus listrik ini dan menggunakannya sebagai kompas elektromagnetis. Ikan hiu, sebagai contoh, dapat mendeteksi arus listrik lebih kecil dari sebuah baterai senter.
B. Manusia memiliki magnet
Bahkan, manusia pun mempunyai suatu kompas! Tahukah kamu bahwa kamu mempunyai magnet di belakang hidungmu? Beberapa ilmuwan sudah melakukan eksperimen dengan para tunanetra. Para tunanetra dapat kembali pulang walaupun berjarak beberapa kilometres dari rumah mereka. Orang-orang ini dapat menunjuk arah rumah mereka dengan teliti dibanding orang-orang yang dapat melihat. Orang-Orang yang ditutup matanya dengan kain mungkin menggunakan suatu kompas yang ada di dalam dirinya sebagai ganti penglihatannya. Jika memakai suatu topi yang berisi magnet, mungkin saja bahwa indera perabamu tidak akan bekerja dengan baik!
Showing posts with label Magnet. Show all posts
Showing posts with label Magnet. Show all posts
Sunday, 21 August 2016
Mengenal Peralatan yang Menggunakan Magnet
Mengenal peralatan yang menggunakan magnet
Dapatkah kamu menyebutkan berbagai peralatan yang menggunakan magnet. Lalu, bagaimanakah prinsip kerjanya? Di sekitar kita banyak sekali peralatan yang menggunakan magnet. Contoh sederhana, lihatlah lemari es di rumahmu! Pintu lemari es menggunakan magnet untuk dapat ditutup.
Berikut ini ayo kita kenali lebih dalam manfaat magnet dalam berbagai peralatan di sekitar kita!
A. Motor Listrik
Motor listrik tidak mengahsilkan gas buangan yang mencemari udara dan memperbesar efek rumah kaca (penyebab suhu bumi naik) seperti terjadi pada mesin bahan bakar bensin atau solar (mesin diesel). Motor listrik bekerja berdasarkan prinsip eletromagnet. Motor listrik dikembangkan oleh fisikawan asal Inggris Michael Faraday (1791-1867), pada 1831. Dengan memanfaatkan sifat magnet yang saling tolak dan saling tarik berdasarkan kutubnya, ditambah dengan elektromagnet yang memiliki medan magnet besar bila dialiri listrik, maka motor listrik dapat mengasilkan tenaga putar.
Contoh sederhana motor listrik dapat kita jumpai pada dinamo sepeda dengan tenaga putar ban sehingga menghasilkan energi listrik. Atau sebaliknya pada motor listrik mobil-mobilan dengan tenaga batere menghasilkan tenaga putar.
Motor listrik sangat berpotensi untuk dikembangkan. Hal ini mengingat ramah lingkungan dan diharapkan dapat menjadi energi alternatif. Sebagai contoh: Belanda mengembangkan kincir angin yang menggunakan dinamo guna menciptakan pembangkit listrik.
B. loadspeaker
Pengeras suara atau yang sering kita kenal loudspeaker adalah perangkat yang mengubah getaran listrik menjadi suara. Alat ini biasanya terdapat pada bagian akhir rangkaian elektronika, seperti telepon, televisi, radio, atau hi-fi. Metode pembangkitan suara dari sinyal-sinyal rangkaian penguat telah dikembangkan sejak tahun 1874 oleh warga Jerman, Wemer von Siemens, dan juga di Inggris pada tahun 1898 oleh Oliver Lodge. Pengeras suara sederhana terdiri atas osilator yang mengubah sinyal listrik menjadi gerak mekanik dan pembungkusnya, yang meneruskan gerak mekanik menuju udara di sekitamya.
Sebagian besar pengeras suara dibuat atas dasar prinsip elektrodinamika. Pengeras suara ini pertama kali dipatenkan pada tahun 1924 oleh Chester W. Rice dan Edward W. Kellogg di Amerika Serikat. Jenis lainnya menggunakan prinsip elektrostatika, yang ge- taran suaranya dihasilkan dari perubahan tegangan antara lempeng-lempeng yang bermuatan listrik.
Berdasarkan prinsip elektrodinamika, umumnya, pengeras suara tersusun atas magnet permanen berbentuk gelang yang dilekatkan pada lempeng belakang, dengan kutub elektrode besi lunak tepat di tengahnya. Susunan ini menghasilkan fluks magnetik radial. Kumparan suaranya, yang terbuat dari kabel sangat halus, mengelilingi kutub elektrode. Salah satu ujung kumparan suara ditempelkan pada bagian bergerak yang disebut diafragma. Diafragma ini bebas bergerak maju-mundur pada celah udara. Diafragma bisa terbuat dari kertas, plastik, logam, atau kadang-kadang gabungan dua atau lebih bahan-bahan tersebut. Agar dapat bergetar maju-mundur secara menyeluruh, tepi diafragma biasanya berombak. Arus bolak-balik yang masuk menyebabkan kumparan suara bergetar, lalu menggerakkan diafragma. Gerakan ini diteruskan menuju udara dan memancar berupa suara.
Pengeras suara elektrostatik tersusun atas sebuah lempeng bergerak atau elektrode, dan lempeng tak bergerak. Lempeng tak bergerak menerima muatan listrik sebagai tegangan polarisasi, agar terdapat medan listrik di antara kedua jenis lempeng tak bergerak dan bergerak. Bila ada sinyal listrik masuk, lempeng bergerak akan mengubah-ubah medan listrik; dan perubahan gaya elektrostatik yang terjadi di antara lempeng-lempeng itu akan menyebabkan bergetarnya lempeng bergerak, yang kemudian mengeluarkan suara. Pengeras suara yang banyak digunakan umumnya memakai dua lempeng bergerak, dengan kedudukan berselingan, lempeng bergerak, tak bergerak, bergerak.
Gerakan yang dihasilkan pengeras suara memiliki frekuensi resonansi alamiah, mirip benda yang ditempelkan pada pegas; peran pegas dijalankan oleh kerucut kertas. Umumnya pengeras suara dirancang dengan frekuensi resonansi alamiah serendah mungkin.
Karena caranya berperan, pengeras suara elektro-dinamik bisa dispesialisasikan untuk mencapai rancangan optimal dalam fungsi-fungsi khusus. Contohnya, woofer adalah pengeras suara untuk suara berfrekuensi rendah, atau suara bas, yakni pengeras suara yang dirancang untuk mereproduksi kelompok nada rendah dari rentang frekuensi dengan fidelitas maksimum. Pada saat yang sama dilakukan pembatasan terhadap suara-suara berfrekuensi tinggi. Jadi untuk mereproduksi seluruh rentang frekuensi dibutuhkan juga pengeras suara khusus yang berfrekuensi tinggi. Jenis yang disebut tweeter ini menarnpung suara-suara nada tinggi. Woofer berat dan berukuran relatif besar, dengan garis tengah antara 25- 45 sentimeter, sedangkan tweeter lebih kecil dan lebih ringan, umumnya berbentuk kerucut dengan garis tengah 5-15 sentimeter.
Tweeter tak memiliki bagian yang bergetar. Sebagai gantinya, jenis ini mengurai muatan-muatan listrik udara (ion gas) yang terkurung dalam suatu tabung kecil di dalam pengeras suara itu. Ketika terpengaruh oleh sinyal-sinyal rangkaian penguat, ion gas ini bergetar. Getaran ini diteruskan melewati suatu ruangan yang berbentuk seperti terompet kecil, sehingga dihasilkan suara dengan nada tinggi saja.
Dalam sistem hi-fi, berkenaan dengan pembagian frekuensi, umumnya digunakan juga pengeras suara untuk frekuensi interval tengah; suatu unit yang secara fisik dan elektrik berada di antara woofer dan tweeter. Bila sistem hi-finya hanya menggunakai woofer dan tweeter, sistem itu disebut sistem pengras suara dua jalur, dan bila ditambahkan pengeras suara interval tengah, disebut sistem tiga jalur.
Pada sistem hi-fi, umumnya digunakan pembagi frekuensi suara atau jaringan crossover, agar dapat dilakukan pemisahan frekuensi. Jaringan ini berfungsi membagi interval frekuensi menjadi dua atau tiga bagian dan membawanya menuju pengeras suara masing-masing, sehingga mencegah masuknya frekuensi yang tak dikehendaki ke pengeras yang salah. Contohnya, menyaring nada rendah yang menuju tweeter agar semua nada rendah mengalir ke woofer. Rangkaian khusus ini ditempatkan di antara rangkaian penguat dan pengeras suara.
C. kaset dan sejenisnya
Tentunya kamu di rumah memiliki kaset, dan sejenisnya. Tidakkah kamu menyadari bahwa barang-barang berteknologi itu menggunakan magnet sebagai utama yang menentukan.
1. Kaset
Kaset merupakan perangkat kompak yang berisi pita magnetik untuk menyimpan dan menyajikan rekaman suara dan gambar. Kaset dapat dibagi dua, yaitu kaset perekam suara (kaset audio) dan kaset perekam gambar (kaset video). Kaset audio dapat dimainkan pada perekam pita (tape recorder), sedangkan kaset video dapat dimainkan pada perekam pita video (video tape recorder).
lde untuk merekam suara pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Alva Edison, ilmuwan AS, dengan menciptakan fonograf pada tahun 1877. Alat itu dapat merekam suara dengan menggunakan sebuah silinder berlapis aluminium sebagai media penyimpan. Suara yang hendak direkam ditangkap dengan menggunakan sejenis diafragma. Getaran diafragma akibat bunyi tersebut diteruskan pada sebuah jarum yang kemudian menuliskan getaran suara tersebut pada silinder alumunium yang berputar Sebuah jarum lainnya digunakan untuk memperdengarkan hasil rekaman tersebut dengan cara memutar kembali silinder yang telah direkam. Suara hasil rekaman tersebut dapat didengarkan dengan mengguna-kan semacam corong yang berfungsi sebagai speaker.
Cara Kerja Kaset
Kaset yang lazim diputar pada alat tape recorder terdiri dari rumah kaset, pita kaset, dan dua buah gulungan pita. Pita kaset yang terbuat dari plastik itu dilapisi oleh lapisan oksida terrik, yaitu semacam serbuk halus yang bersitat magnetik. Dalam suatu tape recorderada bagian yang disebut recording head (kepala rekam) atau biasa disebut sebagai head saja. Head ini adalah sebuah elektromagnet yang menginduksikan daya magnetnya pada pita yang berputar pada saat rekaman (recording). Daya magnet tersebut berubah-ubah sesuai dengan aliran listrik yang dikirimkan oleh mikrofon. Perubahan magnetik itu mempengaruhi pita kaset dan membentuk semacam pola. Pada saat rekaman tersebut diputar kembali (playback) pola magnetik tersebut dibaca kembali oleh head yang kemudian mengirimkan sinyal kepada penguat sinyal (amplifier) sehingga kemudian dapat keluar menjadi suara melalui speaker.
2. Kaset Video
Pita kaset video terbuat dari plastik yang berlapis oksida terrik. Pada proses perekaman ketika pita melalui kepala rekam partikel-partikel oksidanya dimagnetisasi ke dalam pola-pola yang bersesuaian dengan isyarat-isyarat televisi. Pita merekam arus listrik hasil ubahan isyarat televisi melalui kumparan kabel ke dalam elektromagnet yang disebut head. Pola rekaman video terdiri atas tiga jalur, yaitu jalur suara, jalur gamba dan jalur kontrol. Jalur gambar terletak di tengah pita dan memerlukan tempat yang lebih banyak, sedangkan jalur suara dan jalur kontrol berada pada tepi pita. Jalur kontrol menjaga keseluruhan jalur agar gambar yang tercipta tidak tumpang tindih atau miring pada saat muncul di layar televisi.
D. Cakram magnetik
Cakram magnetik adalah salah satu jenis perangkat keras sebagai tempat penyimpanan sekunder pada komputer (jenis lain adalah pita magnetik, drum magnetik, dan penyimpanan teras besar). Cakram ini terbuat dari logam atau plastik yang disalut secara khusus. Informasi direkam dnegan memagnetkan sel-sel pada permukaan cakram, informasi itu tersimpan dalam bentuk digit biner (0-1).
Pada komputer besar, sejumlah cakram ditumpuk dalam suatu pak cakram yang ditaruh dalam unit penyimpanan. Pengaksesan data atau instruksi yang telah terekam pada cakram lebih mudah daripada pengaksesan pada pita magnetik.
1. Disket
Mikrokomputer dan minikomputer menggunakan cakram kecil dan lentur yang dalam bahasa inggis sering disebut ploppy disk atau disket. Disket ini mampu menyimpan beberapa ratus ribu karakter (huruf).
Ploppy disk terbuat dari piringan plastik berukuran diameter yang cukup kecil, yaitu 3.5 inchi yang dapat dimasukkan ke dalam saku baju. Piringan dari micro disk dibungkus ke dalam suatu tempat yang terbuat dari plastik keras sehingga lebih awet, tidak mudah tergores, dan tidak mudah tertekuk.
Mikrodisk terbuat dari piringan plastik yang lentur, disebut juga dengan micro flopy. Microdisk meruapakn perkembangan dari minidisk dan mulai banyak digunakan di komputer-komputer mikro.
Pada tahun 1972, IBM memperkenalkan mini disk sebagai media penyimpanan program untuk mainframe komputer. Ini disk disebut juga dengan nama flopy disk, mini flopy disk. Mini disk terbuat dari plastik tipis yang lentur dan dilapisi dengan lapisan magnetik serta dibungkus dengan suatu jaket pelindung.
Suatu minidisk diorganisasikan dengan dibagi menjadi beberapa lingkarang konsentris yang disebut dengan track serta dibagi dalam potongan-potongan melintang yang disebut dengan sector. Jumlah dari sector tergantung dari sistem disk yang dipergunakan untuk masing-masing komputer.
2. Harddisk
Mikro komputer dapat juga dilengkapi dengan cakram keras (hard disk) yang mampu menyimpan jutaan karakter dan biasanya tidak mudah diambil-ambil. Cakram keras lebih cepat kerjanya dan tidak merepotkan, tetapi lebih mahal dari disket.
Harddisk terbuat dari piringan keras dari bahan alumunium atau keramik yang dilapisi zat magnetik. Karena piringan dari hard disk bentunya keras dan kaku, maka suatu hard disk dapat terdiri dari 5 sampai 100 piringan yang disusun. Ukuran dari diameter iringan umumnya adalah 14 inchi atau 8 inchi atau 5,25 inchi. diameter 14 inchi dan 8 inchi banyak digunakan di komputer besar dan komouter mini sedang yang berdiameter 5, 25 inchi banyak digunakan untuk komputer mikro.
Komputer mikro sekarang banyak yang menggunakan hard disk dengan kapasitas 80 gigabyte, 160 gigabyte atau bahkan lebih. Harddisk yang terpasang di hard disk drive berputar dengan kecepatan tinggi, berkisar 40-1000 putaran per detiknya.
e. Generator
Generator pada prinsipnya dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Secara umum, generator dapat didefinisikan sebagai alat yang mengubah beberapa bentuk energi menjadi energi listrik. Energi yang dibutuhkan untuk memutar generator dapat diperoleh dari mesin penggerak seperti turbin air, turbin uap, mesin pembakaran dalam, atau turbin gas.
Pada generator, sumber pembangkit tenaga listrik berasal dari tenaga gerak, sedangkan baterai dan sel bahan bakar mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik; sel fotolistrik mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga listrik; dan termolistrik mengubah tenaga panas menjadi tenaga listrik. Secara teoretis semua mesin listrik bersifat dapat dibalik. Bila dicatu tenaga mekanik, generator akan berfungsi sebagai pembangkit listrik, dan bila diberi tenaga listrik, akan berfungsi sebagai motor listrik.
Generator terbagi atas dua macam, yaitu generator arus bolak-balik dan generator arus searah. Hampir seluruh listrik yang ada saat ini dihasilkan oleh generator arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik disebut juga altenator, altenator serernpak, atau generator serempak. Generator serernpak rnerupakan generator utama pada hampir sernua pembangkit listrik tenaga air maupun tenaga uap. Hal ini memudahkan transformator menaikkan tegangan bolak-balik selama pentransmisian (pengiriman listrik) dan penurunan tegangan selama pendistribusian ke pemakai.
Dasar-dasar perubahan tenaga Elektromekanik ditemukan oleh Michael Faraday. Ia membuat alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik dengan bantuan cakram putar (Gambar 1). Prinsip alat ini: konduktor selalu bergerak melintasi medan magnet pada arah yang sama. Prinsip ini kemudian dikenal sebagai kaidah tangan kanan. Kaidah tangan kanan merupakan dasar semua mesin yang mengubah gerakan mekanik menjadi tenaga listrik. Kaidah ini mengatakan bahwa bila sepotong konduktor digerakkan melintasi atau memotong medan magnet, maka akan timbul tegangan konduktor melalui ujung-ujung konduktor. Besarnya tegangan yang timbul adalah:
e = B.l.v.............(1)
Dengan e adalah besarnya tegangan yang dihasilkan dalam volt; B adalah kuat medan magnet dalam tesla (weber per meter persegi); 1 panjarig konduktor, dalam meter; dan v kecepatan dalam meter per detik.
Beban harus diletakkan di antara ujung konduktor, agar diperoleh arus listrik. Pada saat konduktor dihubungkan dengan beban yang berhambatan, arus listrik akan mengalir di sekitar rangkaian tertutup. Seperti yang pertama kali dibuat oleh Ampere, arus listrik ini berinteraksi dengan medan magnet sehingga menghasilkan gaya F pada konduktor yang arahnya berlawanan dengan gerakan konduktor. Agar diperoleh gerakan konduktor yang konstan, gaya yang sama tetapi berlawanan arah dengan F harus dikenakan terhadap konduktor.
Pada saat generator berputar, konduktor dan arus listrik dibangkitkan di dalam beban.Dalam hal ini mesin mengubah gerakanmekanik menjadi tenaga listrik. Di dalam gerakan motor listrik, arus listrik digunakan di sekitar rangkaian dan gaya dihasilkan agar dapat memelihara gerakan konduktor. Dalam hal ini mesin mengubah tenaga listrik menjadi gerakan mekanik. Jadi gerakan generator atau motor adalah gerakan yang dapat dibalik
Generator arus bolak balik memiliki kumparan berlingkaran banyak yang berputar di dalam medanmagnet. Kegunaan lingkaran banyakini menambah harga panjang konduktor (l) pada persamaan (1), sehingga tegangan (e) menjadi lebih besar.
Generator arus searah sederhana terdiri atas kutub magnet yang tidak bergerak, kumparan yang berputar, komutator, dan beberapa borstel. Masing-masing ujung kumparan dihubungkan dnegan ruas komutator, yang menyerupai cincin kecil yang dipotong di tengahnya. Komutator memutar balik sambungan kumparan dan rangkaian bagian luar pada waktu yang bersamaan agar tegangan dibangkitkan di antara pembalikan kumparan. Tegangan yang dihasilkan oleh mesin yang demikian merupakan tegangan getaran langsung. Getaran ini dapat dikurangi dengan menggunakan lebih banyak ruas pada komutator.
Di dalam generator arus searah stator dan rotor dipisahkan hanya oleh celah udara yang sangat tipis. Stator terdiri atas bingkai baja, lilitan medan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, kutub bantu,lilitan pengganti, gundar, dan giring-giring. Rotor terdiri atas inti, lilitan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, celah udara antara stator dan rotor, dan inti angker, sedangkan rangkaian listrik generator terdiri atas lilitan medan, lilitan anker, komutator, dan gundar-gundar.
1. Dinamo Sepeda
Dinamo sepeda merupakan generator. Ketika kita mengayuh sepeda, roda berputar. Akibatnya, dinamo pun ikut berputar. Perputaran dinamo menghasilkan energi listrik. Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi listrik.
2. Pembangkit Listrik
Ada banyak macam pembangkit listrik. Yang konvensional ada dua jenis, pembangkit listrik dengan tungku uap berbahan bakar batu bara dan pembangkit berturbin yang berpenggerak air. Jenis yang lebih modem adalah pembangkit bermesin pembakaran dalam dan pembangkit nuklir. Saat pembuatannya, pemilihan jenis dan lokasi penempatannya ditentukan oleh banyak faktor seperti harga pabrik, harga bahan bakar, harga kabel transmisi, ada tidak adanya air pendingin, serta perusakan lingkungan yang ditimbulkannya.
Pembangkit listrik tenaga air membangkitkan sekitar 23,09 persen dari seluruh tenaga listrik yang dihasilkan di Indonesia, yakni sekitar 1.969 Megawatt. Pada tahun 1989, 64 dari 1182 pembangkit listrik yang ada di Indonesia digerakkan oleh tenaga air, 36 di antaranya terdapat di Pulau Jawa. Pembangkit ini mengubah tenaga jatuhnya air menjadi listrik. Pembangkit bertenaga air menggunakan air simpanan dalam waduk di atas bendungan. Air mengalir melalui terowongan atau pipa pesat menuju turbin. Ketika mengalir melalui turbin, tenaganya yang besar menggerakkan baling-baling dan poros turbin, yang kemudian menggerakkan generator listrik. Karena memanfaatkan tenaga jatuhnya air, pembangkit jenis ini harus dibangun di daerah yang memiliki perbedaan elevasi yang tinggi.
Harga operasi pembangkit listrik tenaga air lebih murah dibanding pembangkit uap atau pun diesel dan tidak menyebabkan polusi udara. Namun pembangkit tenaga air ini dibatasi oleh kemampuan waduk menyimpan air, dan hanya ada sedikit tempat yang cocok untuk membangun bendungan dan waduk, yang membutuhkan tempat sangat luas.
Pembangkit listrik tenaga uap membangkitkan sekitar 40,08 persen dari 8.529 Megawatt listrik yang dihasilkan di Indonesia pada awal tahun 1989. Enam dari 10 PLTU yang menghasilkan listrik 3.416 Megawatt ini berada di Pulau Jawa. Sisanya tersebar di Palembang, Medan, dan Ujungpandang. Pada pembangkit ini tenaga dihasilkan dari pembakaran batu bara, minyak, atau gas alam. Bahan bakar dibakar dalam ruang pembakaran untuk menghasilkan panas. Panasnya digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Lalu uap dialirkan melalui serangkaian perangkat pemanas. Gas-gas panas bertekanan mengelilingi tabung-tabung yang berisi uap di dalam pemanas, menambah suhu dan tekanan uap di dalam tabung.
Dari pemanas, uap bertekanan tinggi digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang sangat besar. Turbin uap ini memiliki sederetan roda yang masing-masing dilengkapi dengan beberapa rotor seperti baling-baling yang terpasang pada poros. Pada saat mendesak turbin, uap menekan bilah-bilah dan menyebabkan roda dan poros turbin berputar. Berputarnya poros memutar rotor generator listrik, dan keluar- lah listrik.
Setelah melewati turbin, uap masuk ke dalam pendingin. Di dalamnya, uap melewati pipa berkelok-kelok yang membawa air dingin. Air pendingin dalam pipa menyerap panas uap. Ketika suhunya turbin, uap mengembun menjadi air yang kemudian dipompa kembali menuju tungku untuk mengalami daur berikutnya.
Meskipun efisien dan dapat diandalkan, pembangkit tenaga uap mengeluarkan banyak polusi. Di beberapa pembangkit yang tidak memiliki menara atau kolam pendingin, air pendingin yang menjadi panas dialirkan ke dalam danau, sungai, atau kolam. Pencemaran panas yang menghangatkan tumbuhan dan binatang di dalam air ini tidak diperkenankan di beberapa negara. Selain itu, asap pembakaran bahan bakar yang mengandung zat kimia dan partikel-partikel mengakibatkan udara tercemar jika asap pembakaran itu dilepas ke atmosfer. Meskipun sebagian besar pembangkit tenaga uap menggunakan perangkat pengontrol pembatas polutan, a1at ini tidak secara mutlak membatasi terjadinya pencemaran.
Pembangkit listrik tenaga nuklir yang belum ada di Indonesia ini membangkitkan sekitar 11 persen kebutuhan listrik dunia. Cara pembangkit nuklir menghasilkan listrik mirip dengan pembangkit tenaga uap. Hanya sebagai ganti niang pembakaran bahan bakar, pembangkit nuklir menggunakan reaktor nuklir. Alat ini digunakan untuk menghasilkan panas dalam jumlah sangat besar melalui proses pemisahan inti atom uranium atau plutonium, bahan bakarnya. Panas pembelahan inti digunakan untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi. Uap menggerakkan tur- bin yang kemudian memutar generator. Setelah meninggalkan turbin, uap diembunkan menjadi air dan kemudian akan menjalani daur ulang yang sama.
Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan bahan bakar lebih sedikit untuk menghasilkan panas yang sama banya,, serta tak menyebabkan polusi udara. Tetapi pembangkit ini mengandung bahan radioaktif ayng berbahaya. Karena itu, pembangkit ini harus memiliki sistem keamanan khusus untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif.
F. Detektor Logam
Detektor logam digunakan untuk mencari objek logam yang tersembunyi. Peranti ini serkarang merupakan perlengkapan baku di setiap bandar udara dalam usaha mencegah pembajakan pesawat terbang. Polisi dalam menaggulangi kejahatan juga diperlengkapi dengan alat ini. Di samping mereka, ahli purbakala, geologiwan yang mengeksplorasi bahan galian logam, dan pencari harta karun memanfaatkan detektor ini. Rancangan dan bentuknya bisa beraneka ragam, namun cara kerjanya sama, yakni berdasarkan pancaran radio lewat antenanya. Objek logam mampu menyerap gelombang radio ini dan memantulkan kembali. Rangkaian penerima akan menggandakan gelombang pantulan menjadi isyarat yang kuat untuk membunyikan tanda bahaya.
Detektor logam dapat mendeteksi logam yang tertimbun tanah, atau berada di balik batuan atau bata. Banyak detektor yang mempunyai rangkaian pembeda, sehingga dapat membedakan logam mulia dari logam lain. Ada detektro logam yang ringan dan bekerja dengan tenaga baterai sehingga mudah dijinjing.
Bagaimana metal detektor bekerja? Medan magnet terbentuk pada arus listrik alat pendeteksi logam. Medan magnet tersebut menarik berbagai logam yang tersembunyi di dalam tanah. Saat itu lampu pada metal detektor menyala. Hal ini menandakan ada sebuah logam yang terdeteksi.
Alat metal detektor digunakan oleh para pemulung. Dengan membuat alat metal detektor mereka berhasil mengumpulkan banyak paku yang terserak di tanah. Dengan hanya menggunakan magnet yang berkekuatan cukup tinggi mereka mengingatnya pada sebuah batang kayu. Ketika di arahkan ke tanah, berbagai jenis logam pun terkumpul. Ini memudahkan mereka dalam pencarian logam.
G. Kereta Magnet
Dapatkah kamu membayangkan sebuah kereta bergerak melayang di udara? Para ahli telah membuat dan merasakan sebuah kereta yang meluncur dengan kencang melayang di atas rel. Kereta itu disebut kereta magnet. Kereta magnet tidak berisik seperti kereta api dan tidak menyebabkan polusi. Namun, kereta ini lebih mahal pembuatannya karena membutuhkan rel khusus.
Gaya magnet menjaga kereta magnet di udara, karena pada relnya dan sisi keretanya mengandung magnet. Teknologi ini menerapkan sifat magnet dimana kutub yang sama tarik menarik dan kutup yang tidak senama tolak menolak. Kutub magnet pada kereta dan rel senama sehingga tolak menolak. Akibatnya, begitu kuatnya magnet tersebut dapat mengangkat kereta dengan penuh penumpang hingga 15 cm diatas rel.
Kereta magnet dapat mencapai kecepatan 480 kilometer perjam. Kereta api biasa tidak dapat mencapai kecepatan ini karena terjadi gesekan antara roda kereta dengan rel sehingga banyak kehilangan kecepatannya.
H. Telepon
Siapa yang tidak mengenal telepon. Semua orang mengenal telepon. Bahkan siswa sekolah dasar pun menggunakan telepon selular. Telepon adalah perangkat penerirna dan pengirim suara dengan perantaraan listrik. Kata telepon berasal dari bahasa Yunani tele yang berarti jauh dan phone yang berarti suara.
Prinsip kerja pesawat telepon memiliki dua bagian penting, yakni mikrofon dan pengeras suara. Mikrofon mengubah suara menjadi sinyal listrik. Pada mikrofon serbuk arang (jenis mikrofon yang banyak dipakai pada pesawat telepon), membran yang berada di dalam mikrofon akan bergetar apabila seseorang berbicara di depan mikrofon tersebut.
Getaran membran mengubah-ubah kepadatan serbuk karbon yang berada di belakang membran. Resístans serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan perubahan kepadatannya, akibatnya arus listrik yang mengalir melewati serbuk karbon berubah-ubah pula. Arus listrik diperoleh dari baterai yang terpasang di kantor telepon (pada telepon sistem baterai sentral) atau di rumah pelanggan (pada sistem baterai lokal). Karena perubahan arus listrik seirama dengan perubahan resistans serbuk karbon dan sesuai pula dengan perubahan tekanan pada membran, maka perubahan arus listrik pada kawat telepon seirama dengan suara yang diterima oleh mikrofon. Arus listrik yang berubah-ubah berjalan sepanjang bentangan kawat telepon menuju pengeras suara pada pesawat telepon lawan. Pengeras suara berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi suara. Di dalam pengeras suara terdapat dua jenis magnet, yaitu magnet permanen dan elektromagnet. Arus listrik yang mengalir dari pesawat telepon pengirim akan memagnetkan elektromagnet. Karena arus listrik berubah-ubah besarnya, maka kemagnetan elektromagnet berubah-ubah pula. Interaksi antara medan magnet permanen dan medan magnet elektromagnet membagkitkan getaran pada membran pengeras suara. Getaran membran ini menghasilkan suara.
Sistem Penyambungan Telepon. Komunikasi antara dua pemakai telepon dapat berlangsung apabila kedua telepon dalam keadaan tersambung satu sama lain. Dalam hal ini ada dua macam sistem penyambungan, yakni sistem manual (melalui operator) dan sistem otomatis.
Pada penyambungan manual, peminta sambungan terlebih dahulu harus berhubungan dengan operator yang berada di kantor telepon sebelum dapat berhu- bungan dengan pemakai telepon yang dituju. Operator menghubungkan telepon pemanggil dengan cara memasukkan jek (jack) atau colok penghubung ke papan-hubung (switchboard) dan membunyikan bel panggil. Dewasa ini sistem penyambungan manual sudah jarang digunakan.
Penyambungan otomatis mulai menggantikan sistem penyambungan manual sejak Almon B. Strowger menemukan sakelar putar bertingkat pada tahun 1 880. Pada sistem ini, pemanggil cukup menekan tombol-tombol angka atau memutar piringan angka sesuai dengan nomor telepon yang dituju. Sistem penyambungan otomatis terdiri atas tiga jenis, yakni sistem penyambungan langkah demi langkah, sistem pe- nyambungan batang bersilang, dan sistem penyambungan elektronis.
I. superkonduktor
Superkonduktor/superkonduktivitas adalah gejala hilangnya sama sekali resistans listrik dalam logam dan aliase tertentu yang didinginkan ke dekat nol kelvin (nol mutlak). Karena tidak ada hambatan, elektron dapat berputar-putar dalam gelang superkonduktor terus-menerus. Di sini dikenal suhu kritis; di atas suhu ini logam itu bersifat konduktor (penghantar) biasa. Suhu kritis itu berkisar sekitar 20 K. Namun, sejak tahun 1986 ditemukan bahan (aliase, keramik, dan bahan majemuk lain) yang masih bersifat superkonduktor sampai 90 K. Orang masih terus meneliti untuk memperoleh bahan yang bersifat superkonduktor pada suhu kamar. Superkonduktivitas dapat dirusakkan oleh adanya medan magnet, di samping oleh kenaikan suhu.
Gejala superkonduktivitas ditemukan oleh H. Kamerlingh Onnes, fisikawan Belanda ahli suhu rendah, dalam tahun 1911 ketika ia mengukur resistans listrik merkurium padat pada suhu rendah (dibenamkan dalam helium cair). Pada tahun 1933 Walther Meissner dan R. Ochsenfeld, insinyur Austria, menemukan bahwa bahan superkonduktor yang ditaruh dalam medan magnet luar dan kemudian didinginkan ke bawah suhu kritisnya akan menolak fluks magnetik (bahan itu menjadi diamagnetik). Efek Meissner ini membuktikan bahwa gejala super-konduktivitas bukanlah gejala fisika klasik, melainkan gejaia mekanika kuantum.
Superkonduktor mempunyai beberapa sifat yang khas. Kecuali suhu kritis dan medan magnet kritis tersebut di atas, superkonduktor mengenal arus listrik kritis (di atas nilai itu, arus Iistrik akan menyebabkan bahan kehilangan superkonduktivitas-nya), kedalaman tembus (sedalam apa medan magnet menembus sebuah superkonduktor), jarak koheren (jarak dua elektron agar bisa mengalir bersama-sama secara superkonduktif), dan kalor jenis di dekat suhu kritisnya. Teori superkonduktivitas telah cukup diperkembangkan. Yang terkenal adalah teori BCS (Bardeen—Cooper—Schrieffer). Berdasar teori ini superkonduktor tradisional dikelompokkan dalam dua tipe. Tipe 1 adalah superkonduktor biasa, sedangkan tipe 2 mempunyai kedalaman tembus yang besar dan panjang koheren yang pendek dibandingkan dengan tipe 1. Dalam superkonduktivitas dikenal efek Josephson:
Sepasang superkonduktor yang didekatkan sampai sedekat 10-10 meter dialiri arus listrik kecil. Ternyata pasangan-pasangan elektron (disebut pasangan Cooper) akan meloncat dari superkonduktor yang satu ke yang lain, meskipun tidak ada selisih voltase antara keduanya.
Superkonduktivitas diterapkan dalam banyak hal. Orang segera mampu membuat magnet dengan kuat medan yang sangat tinggi. Laboratorium kecil sekarang sanggup memìliki magnet dengan kuat medan 100.000 gauss untuk berbagai penggunaan. Penerapan kedua adalah untuk membuat peranti elektronik yang sangat peka, antara lain dengan memanfaatkan efek Josephson tersebut di atas. Peranti ini diterapkan dalam bidang perkomputeran, metrologi, dan rekayasa lain. Yang sedang dikembangkan adalah pemanfaatan superkonduktor dalam penerusan (transmisi) tenaga listrik, pembuatan generator dan motor berukuran kecil dengan daya yang besar. Sedang dicita-citakan pembuatan kereta rel yang mengambang karena diangkat oleh gaya magnet.
J. gelombang elektromagnetik
1. Gelombang Radio
Pemancar radio merupakan alat pembangkit getaran listrik dengan frekuensi sangat tinggi, yang disebut frekuensi radio. Getaran energi listrik berupa frekuensi radio ini disalurkan melalui antena ke segala arah sebagai gelombang elektromagnet.
Adanya gelombang itu, kita dapat mendengarkan siaran radio yang pemancarnya jauh dari kita. Radio Republik Indonesia dapat memancarkan gelombang hingga ke pelosok.
2. Sinar Radioaktif
Radioaktif adalah peristiwa pemancaran sinar (radiasi) oleh suatu zat dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari luar. Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut dinamakan sinar radio aktif.
Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu: sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Sinar alfa tersusun atas dua proton dan dua neutron, atau inti atom helium. Sinar alfa memiliki daya tembus paling kecil namun daya ioniasisinya paling besar, dan bermuatan positif. Sinar beta tersusun atas satu buah elektron. Sinar ini memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar alfa dan bermuatan negatif. Adapun sinar gamma termasuk dalam gelombang elektromangnet, tidak memiliki massa, dan tidak bermuatan. Sinar gamma memiliki daya tembus yang paling besar dibandingkan sinar alfa dan sinar beta.
a. Sinar x
Sinar x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 108-1212m. Sinar ini dapat menembus benda lunak seperti daging dan kulit, tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang, gigi, dan logam. Sinar x sering digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran, fisika, kimia, meneralogi, metalurgi, dan biologi.
Sinar-X ditemukan secara tidak disengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923), ilmuwan Jerman, pada 8 November 1895. Pada saat itu, Rontgen sedang mempelajari pancaran elektron (electron beam) dari tabung katode. Lempeng logam yang terletak di dekat tabung katode memancarkan sinar fluoresens selama elektron dialirkan. Karena itu, Rontgen menyimpulkan bahwa sinar tersebut disebabkan oleh radiasi dari suatu atom. Karena tidak dikenal dalam ilmu, maka ia kemudian menamakan-nya sinar-X.
1) Foto Sinar-X
Sinar-X dapat menembus permukaan sebuah benda dengan ketebalan tertentu. Karena itu, sinar ini sering dimanfaatkan di dalam bidang kedokteran, terutama untuk melihat kondisi tulang, gigi, serta organ-organ tubuh lainnya tanpa melakukan pembedahan. Melalui foto sinar-X, dokter dapat mengetahui penyebab berbagai penyakit dengan lebih akurat.
Foto sinar-X diambil dengan menggunakan kamera sinar-X. Prinsip kerja kamera ini sama dengan kamera biasa. Sinar-X akan meninggalkan sebuah berkas cahaya pada film. Bagian-bagian tubuh yang keras akan menahan sinar-X, sehingga bagian ini memancarkan sinar fluoresens pada film. Adapun bagian-bagian tubuh yang lunak akan ditembus oleh sinar-X, sehingga sìnar ini dapat menghi-tamkan film. Pada umumnya, dokter menampilkan hasil foto sinar-X (atau foto rontgen) dalam bentuk negatif filmnya. Karena itu, bagian yang tidak bisa ditembus sinar-X berwarna lebih terang daripada bagian yang dapat ditembus sinar-X.
2) Pemindai Sinar-X
Selain di bìdang kedokteran, sinar-X juga digunakan untuk mendeteksi suatu benda. Pemindai sinar-X (X-ray scanner) sering ditemukan pada fasilitas-fasilitas umum seperti bandara, hotel, dan pusat perbelanjaan untuk memeriksa barang-barang yang dibawa oleh pengunjung atau penumpang. Sinar-X juga digunakan dalam teknik radiografi untuk menguji sebuah benda dan memeriksa kerusakan atau cacat pada mesin. Teknik radiografi ini umumnya menggunakan atom kobalt-60 dan sesium-137 sebagai isotop radioaktif. Sinar-X juga sering dimanfaatkan untuk memeriksa struktur kristal. lnti-inti atom yang berjajar dalam kristal akan membelokkan berkas sinar-X sehingga kemudian diperoleh pola difraksi yang akan memberikan informasi mengenai struktur kristal tersebut.
Gambar 7.9 Pemindai sinar X
b. Infra merah
Infra merah adalah bagian dari spektrum radiasi elektromagnetik yang terentang antara panjang gelombang 0,75 dan 1000 mikrometer. Gelombang ini lebih pendek daripada gelombang mikro, dan pada sisi pendeknya berbatasan dengan cahaya merah yang tampak oleh mata kita. Mata manusia normal tidak dapat mendeteksi cahaya inframerah, tetapi kulit kita dapat merasakannya sebagai pancaran panas. Ada detektor khusus yang dapat menangkapnya dan mengubah masukanitu menjadi isyarat tertentu.
Penggunaan radiasi inframerah untuk hal-hal sebagai berikut.
1) Membuat gambar termal
Alat susuran inframerah maupun kamera pembentuk bayangan menghasilkan gambar termal dari benda sasaran. Penerapan dalam kedokteran antara lain berupa pemetaan termal jarak jauh terhadap tubuh, sehingga terdeteksi titik-titik yang lebih panas atau lebih dingin daripada sekitarnya.
2) Mikroskop
Mikroskop inframerah memungkinkan pemetaan termal objek amat kecil seperti transistor atau mikro rangkaian. Adanya titik-titik pada transistor yang sangat panas menunjukkan bahwa transistor itu cacat.
3) Peraba suhu jarak jauh
Radiasi inframerah yang dipancarkan oleh suatu benda merupakan fungsi yang unik dari suhu benda itu. Radiometer atau pirometer menampung dan mengukur radiasi dari suatu sasaran untuk menetapkan suhu sasaran itu. Pengukuran semacam ini dimanfaatkan untuk mendeteksi kebakaran, mengalurkan suhu samudera menurut lokasi dan kedalaman, dan mendeteksi bantalan gerbong kereta yang terlalu panas sementara kereta api melaju.
4) Keperluan militer
Dalam kemiliteran radiometer digunakan pada rudal yang mengejar panas (dari gas buang pesawat), untuk mengikuti lintasan pesawat dan rudal, pada peranti bidik untuk memandu senapan, dan untuk peranti melihat dalam gelap. Astronomi juga memanfaatkan radiometer dalam mengikuti lintasan benda langit.
5) Analisis bahan
Banyak bahan menyerap radiasi inframerah secara khas sehingga spektrum serapan itu dapat digunakan sebagai identifikasi maupun untuk penetapan kadar.
6) Remote Control
Tentunya, kamu memiliki televisi di rumah. Pada televisi itu terdapat remote control guna memilih menu acara sesuai kehendak kita. Tanpa harus menghampiri televisi kita tinggal menekan tombol-tombol pada Remote Control.
Dapatkah kamu menyebutkan berbagai peralatan yang menggunakan magnet. Lalu, bagaimanakah prinsip kerjanya? Di sekitar kita banyak sekali peralatan yang menggunakan magnet. Contoh sederhana, lihatlah lemari es di rumahmu! Pintu lemari es menggunakan magnet untuk dapat ditutup.
Berikut ini ayo kita kenali lebih dalam manfaat magnet dalam berbagai peralatan di sekitar kita!
A. Motor Listrik
Motor listrik tidak mengahsilkan gas buangan yang mencemari udara dan memperbesar efek rumah kaca (penyebab suhu bumi naik) seperti terjadi pada mesin bahan bakar bensin atau solar (mesin diesel). Motor listrik bekerja berdasarkan prinsip eletromagnet. Motor listrik dikembangkan oleh fisikawan asal Inggris Michael Faraday (1791-1867), pada 1831. Dengan memanfaatkan sifat magnet yang saling tolak dan saling tarik berdasarkan kutubnya, ditambah dengan elektromagnet yang memiliki medan magnet besar bila dialiri listrik, maka motor listrik dapat mengasilkan tenaga putar.
Contoh sederhana motor listrik dapat kita jumpai pada dinamo sepeda dengan tenaga putar ban sehingga menghasilkan energi listrik. Atau sebaliknya pada motor listrik mobil-mobilan dengan tenaga batere menghasilkan tenaga putar.
Motor listrik sangat berpotensi untuk dikembangkan. Hal ini mengingat ramah lingkungan dan diharapkan dapat menjadi energi alternatif. Sebagai contoh: Belanda mengembangkan kincir angin yang menggunakan dinamo guna menciptakan pembangkit listrik.
B. loadspeaker
Pengeras suara atau yang sering kita kenal loudspeaker adalah perangkat yang mengubah getaran listrik menjadi suara. Alat ini biasanya terdapat pada bagian akhir rangkaian elektronika, seperti telepon, televisi, radio, atau hi-fi. Metode pembangkitan suara dari sinyal-sinyal rangkaian penguat telah dikembangkan sejak tahun 1874 oleh warga Jerman, Wemer von Siemens, dan juga di Inggris pada tahun 1898 oleh Oliver Lodge. Pengeras suara sederhana terdiri atas osilator yang mengubah sinyal listrik menjadi gerak mekanik dan pembungkusnya, yang meneruskan gerak mekanik menuju udara di sekitamya.
Sebagian besar pengeras suara dibuat atas dasar prinsip elektrodinamika. Pengeras suara ini pertama kali dipatenkan pada tahun 1924 oleh Chester W. Rice dan Edward W. Kellogg di Amerika Serikat. Jenis lainnya menggunakan prinsip elektrostatika, yang ge- taran suaranya dihasilkan dari perubahan tegangan antara lempeng-lempeng yang bermuatan listrik.
Berdasarkan prinsip elektrodinamika, umumnya, pengeras suara tersusun atas magnet permanen berbentuk gelang yang dilekatkan pada lempeng belakang, dengan kutub elektrode besi lunak tepat di tengahnya. Susunan ini menghasilkan fluks magnetik radial. Kumparan suaranya, yang terbuat dari kabel sangat halus, mengelilingi kutub elektrode. Salah satu ujung kumparan suara ditempelkan pada bagian bergerak yang disebut diafragma. Diafragma ini bebas bergerak maju-mundur pada celah udara. Diafragma bisa terbuat dari kertas, plastik, logam, atau kadang-kadang gabungan dua atau lebih bahan-bahan tersebut. Agar dapat bergetar maju-mundur secara menyeluruh, tepi diafragma biasanya berombak. Arus bolak-balik yang masuk menyebabkan kumparan suara bergetar, lalu menggerakkan diafragma. Gerakan ini diteruskan menuju udara dan memancar berupa suara.
Pengeras suara elektrostatik tersusun atas sebuah lempeng bergerak atau elektrode, dan lempeng tak bergerak. Lempeng tak bergerak menerima muatan listrik sebagai tegangan polarisasi, agar terdapat medan listrik di antara kedua jenis lempeng tak bergerak dan bergerak. Bila ada sinyal listrik masuk, lempeng bergerak akan mengubah-ubah medan listrik; dan perubahan gaya elektrostatik yang terjadi di antara lempeng-lempeng itu akan menyebabkan bergetarnya lempeng bergerak, yang kemudian mengeluarkan suara. Pengeras suara yang banyak digunakan umumnya memakai dua lempeng bergerak, dengan kedudukan berselingan, lempeng bergerak, tak bergerak, bergerak.
Gerakan yang dihasilkan pengeras suara memiliki frekuensi resonansi alamiah, mirip benda yang ditempelkan pada pegas; peran pegas dijalankan oleh kerucut kertas. Umumnya pengeras suara dirancang dengan frekuensi resonansi alamiah serendah mungkin.
Karena caranya berperan, pengeras suara elektro-dinamik bisa dispesialisasikan untuk mencapai rancangan optimal dalam fungsi-fungsi khusus. Contohnya, woofer adalah pengeras suara untuk suara berfrekuensi rendah, atau suara bas, yakni pengeras suara yang dirancang untuk mereproduksi kelompok nada rendah dari rentang frekuensi dengan fidelitas maksimum. Pada saat yang sama dilakukan pembatasan terhadap suara-suara berfrekuensi tinggi. Jadi untuk mereproduksi seluruh rentang frekuensi dibutuhkan juga pengeras suara khusus yang berfrekuensi tinggi. Jenis yang disebut tweeter ini menarnpung suara-suara nada tinggi. Woofer berat dan berukuran relatif besar, dengan garis tengah antara 25- 45 sentimeter, sedangkan tweeter lebih kecil dan lebih ringan, umumnya berbentuk kerucut dengan garis tengah 5-15 sentimeter.
Tweeter tak memiliki bagian yang bergetar. Sebagai gantinya, jenis ini mengurai muatan-muatan listrik udara (ion gas) yang terkurung dalam suatu tabung kecil di dalam pengeras suara itu. Ketika terpengaruh oleh sinyal-sinyal rangkaian penguat, ion gas ini bergetar. Getaran ini diteruskan melewati suatu ruangan yang berbentuk seperti terompet kecil, sehingga dihasilkan suara dengan nada tinggi saja.
Dalam sistem hi-fi, berkenaan dengan pembagian frekuensi, umumnya digunakan juga pengeras suara untuk frekuensi interval tengah; suatu unit yang secara fisik dan elektrik berada di antara woofer dan tweeter. Bila sistem hi-finya hanya menggunakai woofer dan tweeter, sistem itu disebut sistem pengras suara dua jalur, dan bila ditambahkan pengeras suara interval tengah, disebut sistem tiga jalur.
Pada sistem hi-fi, umumnya digunakan pembagi frekuensi suara atau jaringan crossover, agar dapat dilakukan pemisahan frekuensi. Jaringan ini berfungsi membagi interval frekuensi menjadi dua atau tiga bagian dan membawanya menuju pengeras suara masing-masing, sehingga mencegah masuknya frekuensi yang tak dikehendaki ke pengeras yang salah. Contohnya, menyaring nada rendah yang menuju tweeter agar semua nada rendah mengalir ke woofer. Rangkaian khusus ini ditempatkan di antara rangkaian penguat dan pengeras suara.
C. kaset dan sejenisnya
Tentunya kamu di rumah memiliki kaset, dan sejenisnya. Tidakkah kamu menyadari bahwa barang-barang berteknologi itu menggunakan magnet sebagai utama yang menentukan.
1. Kaset
Kaset merupakan perangkat kompak yang berisi pita magnetik untuk menyimpan dan menyajikan rekaman suara dan gambar. Kaset dapat dibagi dua, yaitu kaset perekam suara (kaset audio) dan kaset perekam gambar (kaset video). Kaset audio dapat dimainkan pada perekam pita (tape recorder), sedangkan kaset video dapat dimainkan pada perekam pita video (video tape recorder).
lde untuk merekam suara pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Alva Edison, ilmuwan AS, dengan menciptakan fonograf pada tahun 1877. Alat itu dapat merekam suara dengan menggunakan sebuah silinder berlapis aluminium sebagai media penyimpan. Suara yang hendak direkam ditangkap dengan menggunakan sejenis diafragma. Getaran diafragma akibat bunyi tersebut diteruskan pada sebuah jarum yang kemudian menuliskan getaran suara tersebut pada silinder alumunium yang berputar Sebuah jarum lainnya digunakan untuk memperdengarkan hasil rekaman tersebut dengan cara memutar kembali silinder yang telah direkam. Suara hasil rekaman tersebut dapat didengarkan dengan mengguna-kan semacam corong yang berfungsi sebagai speaker.
Cara Kerja Kaset
Kaset yang lazim diputar pada alat tape recorder terdiri dari rumah kaset, pita kaset, dan dua buah gulungan pita. Pita kaset yang terbuat dari plastik itu dilapisi oleh lapisan oksida terrik, yaitu semacam serbuk halus yang bersitat magnetik. Dalam suatu tape recorderada bagian yang disebut recording head (kepala rekam) atau biasa disebut sebagai head saja. Head ini adalah sebuah elektromagnet yang menginduksikan daya magnetnya pada pita yang berputar pada saat rekaman (recording). Daya magnet tersebut berubah-ubah sesuai dengan aliran listrik yang dikirimkan oleh mikrofon. Perubahan magnetik itu mempengaruhi pita kaset dan membentuk semacam pola. Pada saat rekaman tersebut diputar kembali (playback) pola magnetik tersebut dibaca kembali oleh head yang kemudian mengirimkan sinyal kepada penguat sinyal (amplifier) sehingga kemudian dapat keluar menjadi suara melalui speaker.
2. Kaset Video
Pita kaset video terbuat dari plastik yang berlapis oksida terrik. Pada proses perekaman ketika pita melalui kepala rekam partikel-partikel oksidanya dimagnetisasi ke dalam pola-pola yang bersesuaian dengan isyarat-isyarat televisi. Pita merekam arus listrik hasil ubahan isyarat televisi melalui kumparan kabel ke dalam elektromagnet yang disebut head. Pola rekaman video terdiri atas tiga jalur, yaitu jalur suara, jalur gamba dan jalur kontrol. Jalur gambar terletak di tengah pita dan memerlukan tempat yang lebih banyak, sedangkan jalur suara dan jalur kontrol berada pada tepi pita. Jalur kontrol menjaga keseluruhan jalur agar gambar yang tercipta tidak tumpang tindih atau miring pada saat muncul di layar televisi.
D. Cakram magnetik
Cakram magnetik adalah salah satu jenis perangkat keras sebagai tempat penyimpanan sekunder pada komputer (jenis lain adalah pita magnetik, drum magnetik, dan penyimpanan teras besar). Cakram ini terbuat dari logam atau plastik yang disalut secara khusus. Informasi direkam dnegan memagnetkan sel-sel pada permukaan cakram, informasi itu tersimpan dalam bentuk digit biner (0-1).
Pada komputer besar, sejumlah cakram ditumpuk dalam suatu pak cakram yang ditaruh dalam unit penyimpanan. Pengaksesan data atau instruksi yang telah terekam pada cakram lebih mudah daripada pengaksesan pada pita magnetik.
1. Disket
Mikrokomputer dan minikomputer menggunakan cakram kecil dan lentur yang dalam bahasa inggis sering disebut ploppy disk atau disket. Disket ini mampu menyimpan beberapa ratus ribu karakter (huruf).
Ploppy disk terbuat dari piringan plastik berukuran diameter yang cukup kecil, yaitu 3.5 inchi yang dapat dimasukkan ke dalam saku baju. Piringan dari micro disk dibungkus ke dalam suatu tempat yang terbuat dari plastik keras sehingga lebih awet, tidak mudah tergores, dan tidak mudah tertekuk.
Mikrodisk terbuat dari piringan plastik yang lentur, disebut juga dengan micro flopy. Microdisk meruapakn perkembangan dari minidisk dan mulai banyak digunakan di komputer-komputer mikro.
Pada tahun 1972, IBM memperkenalkan mini disk sebagai media penyimpanan program untuk mainframe komputer. Ini disk disebut juga dengan nama flopy disk, mini flopy disk. Mini disk terbuat dari plastik tipis yang lentur dan dilapisi dengan lapisan magnetik serta dibungkus dengan suatu jaket pelindung.
Suatu minidisk diorganisasikan dengan dibagi menjadi beberapa lingkarang konsentris yang disebut dengan track serta dibagi dalam potongan-potongan melintang yang disebut dengan sector. Jumlah dari sector tergantung dari sistem disk yang dipergunakan untuk masing-masing komputer.
2. Harddisk
Mikro komputer dapat juga dilengkapi dengan cakram keras (hard disk) yang mampu menyimpan jutaan karakter dan biasanya tidak mudah diambil-ambil. Cakram keras lebih cepat kerjanya dan tidak merepotkan, tetapi lebih mahal dari disket.
Harddisk terbuat dari piringan keras dari bahan alumunium atau keramik yang dilapisi zat magnetik. Karena piringan dari hard disk bentunya keras dan kaku, maka suatu hard disk dapat terdiri dari 5 sampai 100 piringan yang disusun. Ukuran dari diameter iringan umumnya adalah 14 inchi atau 8 inchi atau 5,25 inchi. diameter 14 inchi dan 8 inchi banyak digunakan di komputer besar dan komouter mini sedang yang berdiameter 5, 25 inchi banyak digunakan untuk komputer mikro.
Komputer mikro sekarang banyak yang menggunakan hard disk dengan kapasitas 80 gigabyte, 160 gigabyte atau bahkan lebih. Harddisk yang terpasang di hard disk drive berputar dengan kecepatan tinggi, berkisar 40-1000 putaran per detiknya.
e. Generator
Generator pada prinsipnya dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Secara umum, generator dapat didefinisikan sebagai alat yang mengubah beberapa bentuk energi menjadi energi listrik. Energi yang dibutuhkan untuk memutar generator dapat diperoleh dari mesin penggerak seperti turbin air, turbin uap, mesin pembakaran dalam, atau turbin gas.
Pada generator, sumber pembangkit tenaga listrik berasal dari tenaga gerak, sedangkan baterai dan sel bahan bakar mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik; sel fotolistrik mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga listrik; dan termolistrik mengubah tenaga panas menjadi tenaga listrik. Secara teoretis semua mesin listrik bersifat dapat dibalik. Bila dicatu tenaga mekanik, generator akan berfungsi sebagai pembangkit listrik, dan bila diberi tenaga listrik, akan berfungsi sebagai motor listrik.
Generator terbagi atas dua macam, yaitu generator arus bolak-balik dan generator arus searah. Hampir seluruh listrik yang ada saat ini dihasilkan oleh generator arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik disebut juga altenator, altenator serernpak, atau generator serempak. Generator serernpak rnerupakan generator utama pada hampir sernua pembangkit listrik tenaga air maupun tenaga uap. Hal ini memudahkan transformator menaikkan tegangan bolak-balik selama pentransmisian (pengiriman listrik) dan penurunan tegangan selama pendistribusian ke pemakai.
Dasar-dasar perubahan tenaga Elektromekanik ditemukan oleh Michael Faraday. Ia membuat alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik dengan bantuan cakram putar (Gambar 1). Prinsip alat ini: konduktor selalu bergerak melintasi medan magnet pada arah yang sama. Prinsip ini kemudian dikenal sebagai kaidah tangan kanan. Kaidah tangan kanan merupakan dasar semua mesin yang mengubah gerakan mekanik menjadi tenaga listrik. Kaidah ini mengatakan bahwa bila sepotong konduktor digerakkan melintasi atau memotong medan magnet, maka akan timbul tegangan konduktor melalui ujung-ujung konduktor. Besarnya tegangan yang timbul adalah:
e = B.l.v.............(1)
Dengan e adalah besarnya tegangan yang dihasilkan dalam volt; B adalah kuat medan magnet dalam tesla (weber per meter persegi); 1 panjarig konduktor, dalam meter; dan v kecepatan dalam meter per detik.
Beban harus diletakkan di antara ujung konduktor, agar diperoleh arus listrik. Pada saat konduktor dihubungkan dengan beban yang berhambatan, arus listrik akan mengalir di sekitar rangkaian tertutup. Seperti yang pertama kali dibuat oleh Ampere, arus listrik ini berinteraksi dengan medan magnet sehingga menghasilkan gaya F pada konduktor yang arahnya berlawanan dengan gerakan konduktor. Agar diperoleh gerakan konduktor yang konstan, gaya yang sama tetapi berlawanan arah dengan F harus dikenakan terhadap konduktor.
Pada saat generator berputar, konduktor dan arus listrik dibangkitkan di dalam beban.Dalam hal ini mesin mengubah gerakanmekanik menjadi tenaga listrik. Di dalam gerakan motor listrik, arus listrik digunakan di sekitar rangkaian dan gaya dihasilkan agar dapat memelihara gerakan konduktor. Dalam hal ini mesin mengubah tenaga listrik menjadi gerakan mekanik. Jadi gerakan generator atau motor adalah gerakan yang dapat dibalik
Generator arus bolak balik memiliki kumparan berlingkaran banyak yang berputar di dalam medanmagnet. Kegunaan lingkaran banyakini menambah harga panjang konduktor (l) pada persamaan (1), sehingga tegangan (e) menjadi lebih besar.
Generator arus searah sederhana terdiri atas kutub magnet yang tidak bergerak, kumparan yang berputar, komutator, dan beberapa borstel. Masing-masing ujung kumparan dihubungkan dnegan ruas komutator, yang menyerupai cincin kecil yang dipotong di tengahnya. Komutator memutar balik sambungan kumparan dan rangkaian bagian luar pada waktu yang bersamaan agar tegangan dibangkitkan di antara pembalikan kumparan. Tegangan yang dihasilkan oleh mesin yang demikian merupakan tegangan getaran langsung. Getaran ini dapat dikurangi dengan menggunakan lebih banyak ruas pada komutator.
Di dalam generator arus searah stator dan rotor dipisahkan hanya oleh celah udara yang sangat tipis. Stator terdiri atas bingkai baja, lilitan medan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, kutub bantu,lilitan pengganti, gundar, dan giring-giring. Rotor terdiri atas inti, lilitan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, celah udara antara stator dan rotor, dan inti angker, sedangkan rangkaian listrik generator terdiri atas lilitan medan, lilitan anker, komutator, dan gundar-gundar.
1. Dinamo Sepeda
Dinamo sepeda merupakan generator. Ketika kita mengayuh sepeda, roda berputar. Akibatnya, dinamo pun ikut berputar. Perputaran dinamo menghasilkan energi listrik. Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi listrik.
2. Pembangkit Listrik
Ada banyak macam pembangkit listrik. Yang konvensional ada dua jenis, pembangkit listrik dengan tungku uap berbahan bakar batu bara dan pembangkit berturbin yang berpenggerak air. Jenis yang lebih modem adalah pembangkit bermesin pembakaran dalam dan pembangkit nuklir. Saat pembuatannya, pemilihan jenis dan lokasi penempatannya ditentukan oleh banyak faktor seperti harga pabrik, harga bahan bakar, harga kabel transmisi, ada tidak adanya air pendingin, serta perusakan lingkungan yang ditimbulkannya.
Pembangkit listrik tenaga air membangkitkan sekitar 23,09 persen dari seluruh tenaga listrik yang dihasilkan di Indonesia, yakni sekitar 1.969 Megawatt. Pada tahun 1989, 64 dari 1182 pembangkit listrik yang ada di Indonesia digerakkan oleh tenaga air, 36 di antaranya terdapat di Pulau Jawa. Pembangkit ini mengubah tenaga jatuhnya air menjadi listrik. Pembangkit bertenaga air menggunakan air simpanan dalam waduk di atas bendungan. Air mengalir melalui terowongan atau pipa pesat menuju turbin. Ketika mengalir melalui turbin, tenaganya yang besar menggerakkan baling-baling dan poros turbin, yang kemudian menggerakkan generator listrik. Karena memanfaatkan tenaga jatuhnya air, pembangkit jenis ini harus dibangun di daerah yang memiliki perbedaan elevasi yang tinggi.
Harga operasi pembangkit listrik tenaga air lebih murah dibanding pembangkit uap atau pun diesel dan tidak menyebabkan polusi udara. Namun pembangkit tenaga air ini dibatasi oleh kemampuan waduk menyimpan air, dan hanya ada sedikit tempat yang cocok untuk membangun bendungan dan waduk, yang membutuhkan tempat sangat luas.
Pembangkit listrik tenaga uap membangkitkan sekitar 40,08 persen dari 8.529 Megawatt listrik yang dihasilkan di Indonesia pada awal tahun 1989. Enam dari 10 PLTU yang menghasilkan listrik 3.416 Megawatt ini berada di Pulau Jawa. Sisanya tersebar di Palembang, Medan, dan Ujungpandang. Pada pembangkit ini tenaga dihasilkan dari pembakaran batu bara, minyak, atau gas alam. Bahan bakar dibakar dalam ruang pembakaran untuk menghasilkan panas. Panasnya digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Lalu uap dialirkan melalui serangkaian perangkat pemanas. Gas-gas panas bertekanan mengelilingi tabung-tabung yang berisi uap di dalam pemanas, menambah suhu dan tekanan uap di dalam tabung.
Dari pemanas, uap bertekanan tinggi digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang sangat besar. Turbin uap ini memiliki sederetan roda yang masing-masing dilengkapi dengan beberapa rotor seperti baling-baling yang terpasang pada poros. Pada saat mendesak turbin, uap menekan bilah-bilah dan menyebabkan roda dan poros turbin berputar. Berputarnya poros memutar rotor generator listrik, dan keluar- lah listrik.
Setelah melewati turbin, uap masuk ke dalam pendingin. Di dalamnya, uap melewati pipa berkelok-kelok yang membawa air dingin. Air pendingin dalam pipa menyerap panas uap. Ketika suhunya turbin, uap mengembun menjadi air yang kemudian dipompa kembali menuju tungku untuk mengalami daur berikutnya.
Meskipun efisien dan dapat diandalkan, pembangkit tenaga uap mengeluarkan banyak polusi. Di beberapa pembangkit yang tidak memiliki menara atau kolam pendingin, air pendingin yang menjadi panas dialirkan ke dalam danau, sungai, atau kolam. Pencemaran panas yang menghangatkan tumbuhan dan binatang di dalam air ini tidak diperkenankan di beberapa negara. Selain itu, asap pembakaran bahan bakar yang mengandung zat kimia dan partikel-partikel mengakibatkan udara tercemar jika asap pembakaran itu dilepas ke atmosfer. Meskipun sebagian besar pembangkit tenaga uap menggunakan perangkat pengontrol pembatas polutan, a1at ini tidak secara mutlak membatasi terjadinya pencemaran.
Pembangkit listrik tenaga nuklir yang belum ada di Indonesia ini membangkitkan sekitar 11 persen kebutuhan listrik dunia. Cara pembangkit nuklir menghasilkan listrik mirip dengan pembangkit tenaga uap. Hanya sebagai ganti niang pembakaran bahan bakar, pembangkit nuklir menggunakan reaktor nuklir. Alat ini digunakan untuk menghasilkan panas dalam jumlah sangat besar melalui proses pemisahan inti atom uranium atau plutonium, bahan bakarnya. Panas pembelahan inti digunakan untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi. Uap menggerakkan tur- bin yang kemudian memutar generator. Setelah meninggalkan turbin, uap diembunkan menjadi air dan kemudian akan menjalani daur ulang yang sama.
Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan bahan bakar lebih sedikit untuk menghasilkan panas yang sama banya,, serta tak menyebabkan polusi udara. Tetapi pembangkit ini mengandung bahan radioaktif ayng berbahaya. Karena itu, pembangkit ini harus memiliki sistem keamanan khusus untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif.
F. Detektor Logam
Detektor logam digunakan untuk mencari objek logam yang tersembunyi. Peranti ini serkarang merupakan perlengkapan baku di setiap bandar udara dalam usaha mencegah pembajakan pesawat terbang. Polisi dalam menaggulangi kejahatan juga diperlengkapi dengan alat ini. Di samping mereka, ahli purbakala, geologiwan yang mengeksplorasi bahan galian logam, dan pencari harta karun memanfaatkan detektor ini. Rancangan dan bentuknya bisa beraneka ragam, namun cara kerjanya sama, yakni berdasarkan pancaran radio lewat antenanya. Objek logam mampu menyerap gelombang radio ini dan memantulkan kembali. Rangkaian penerima akan menggandakan gelombang pantulan menjadi isyarat yang kuat untuk membunyikan tanda bahaya.
Detektor logam dapat mendeteksi logam yang tertimbun tanah, atau berada di balik batuan atau bata. Banyak detektor yang mempunyai rangkaian pembeda, sehingga dapat membedakan logam mulia dari logam lain. Ada detektro logam yang ringan dan bekerja dengan tenaga baterai sehingga mudah dijinjing.
Bagaimana metal detektor bekerja? Medan magnet terbentuk pada arus listrik alat pendeteksi logam. Medan magnet tersebut menarik berbagai logam yang tersembunyi di dalam tanah. Saat itu lampu pada metal detektor menyala. Hal ini menandakan ada sebuah logam yang terdeteksi.
Alat metal detektor digunakan oleh para pemulung. Dengan membuat alat metal detektor mereka berhasil mengumpulkan banyak paku yang terserak di tanah. Dengan hanya menggunakan magnet yang berkekuatan cukup tinggi mereka mengingatnya pada sebuah batang kayu. Ketika di arahkan ke tanah, berbagai jenis logam pun terkumpul. Ini memudahkan mereka dalam pencarian logam.
G. Kereta Magnet
Dapatkah kamu membayangkan sebuah kereta bergerak melayang di udara? Para ahli telah membuat dan merasakan sebuah kereta yang meluncur dengan kencang melayang di atas rel. Kereta itu disebut kereta magnet. Kereta magnet tidak berisik seperti kereta api dan tidak menyebabkan polusi. Namun, kereta ini lebih mahal pembuatannya karena membutuhkan rel khusus.
Gaya magnet menjaga kereta magnet di udara, karena pada relnya dan sisi keretanya mengandung magnet. Teknologi ini menerapkan sifat magnet dimana kutub yang sama tarik menarik dan kutup yang tidak senama tolak menolak. Kutub magnet pada kereta dan rel senama sehingga tolak menolak. Akibatnya, begitu kuatnya magnet tersebut dapat mengangkat kereta dengan penuh penumpang hingga 15 cm diatas rel.
Kereta magnet dapat mencapai kecepatan 480 kilometer perjam. Kereta api biasa tidak dapat mencapai kecepatan ini karena terjadi gesekan antara roda kereta dengan rel sehingga banyak kehilangan kecepatannya.
H. Telepon
Siapa yang tidak mengenal telepon. Semua orang mengenal telepon. Bahkan siswa sekolah dasar pun menggunakan telepon selular. Telepon adalah perangkat penerirna dan pengirim suara dengan perantaraan listrik. Kata telepon berasal dari bahasa Yunani tele yang berarti jauh dan phone yang berarti suara.
Prinsip kerja pesawat telepon memiliki dua bagian penting, yakni mikrofon dan pengeras suara. Mikrofon mengubah suara menjadi sinyal listrik. Pada mikrofon serbuk arang (jenis mikrofon yang banyak dipakai pada pesawat telepon), membran yang berada di dalam mikrofon akan bergetar apabila seseorang berbicara di depan mikrofon tersebut.
Getaran membran mengubah-ubah kepadatan serbuk karbon yang berada di belakang membran. Resístans serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan perubahan kepadatannya, akibatnya arus listrik yang mengalir melewati serbuk karbon berubah-ubah pula. Arus listrik diperoleh dari baterai yang terpasang di kantor telepon (pada telepon sistem baterai sentral) atau di rumah pelanggan (pada sistem baterai lokal). Karena perubahan arus listrik seirama dengan perubahan resistans serbuk karbon dan sesuai pula dengan perubahan tekanan pada membran, maka perubahan arus listrik pada kawat telepon seirama dengan suara yang diterima oleh mikrofon. Arus listrik yang berubah-ubah berjalan sepanjang bentangan kawat telepon menuju pengeras suara pada pesawat telepon lawan. Pengeras suara berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi suara. Di dalam pengeras suara terdapat dua jenis magnet, yaitu magnet permanen dan elektromagnet. Arus listrik yang mengalir dari pesawat telepon pengirim akan memagnetkan elektromagnet. Karena arus listrik berubah-ubah besarnya, maka kemagnetan elektromagnet berubah-ubah pula. Interaksi antara medan magnet permanen dan medan magnet elektromagnet membagkitkan getaran pada membran pengeras suara. Getaran membran ini menghasilkan suara.
Sistem Penyambungan Telepon. Komunikasi antara dua pemakai telepon dapat berlangsung apabila kedua telepon dalam keadaan tersambung satu sama lain. Dalam hal ini ada dua macam sistem penyambungan, yakni sistem manual (melalui operator) dan sistem otomatis.
Pada penyambungan manual, peminta sambungan terlebih dahulu harus berhubungan dengan operator yang berada di kantor telepon sebelum dapat berhu- bungan dengan pemakai telepon yang dituju. Operator menghubungkan telepon pemanggil dengan cara memasukkan jek (jack) atau colok penghubung ke papan-hubung (switchboard) dan membunyikan bel panggil. Dewasa ini sistem penyambungan manual sudah jarang digunakan.
Penyambungan otomatis mulai menggantikan sistem penyambungan manual sejak Almon B. Strowger menemukan sakelar putar bertingkat pada tahun 1 880. Pada sistem ini, pemanggil cukup menekan tombol-tombol angka atau memutar piringan angka sesuai dengan nomor telepon yang dituju. Sistem penyambungan otomatis terdiri atas tiga jenis, yakni sistem penyambungan langkah demi langkah, sistem pe- nyambungan batang bersilang, dan sistem penyambungan elektronis.
I. superkonduktor
Superkonduktor/superkonduktivitas adalah gejala hilangnya sama sekali resistans listrik dalam logam dan aliase tertentu yang didinginkan ke dekat nol kelvin (nol mutlak). Karena tidak ada hambatan, elektron dapat berputar-putar dalam gelang superkonduktor terus-menerus. Di sini dikenal suhu kritis; di atas suhu ini logam itu bersifat konduktor (penghantar) biasa. Suhu kritis itu berkisar sekitar 20 K. Namun, sejak tahun 1986 ditemukan bahan (aliase, keramik, dan bahan majemuk lain) yang masih bersifat superkonduktor sampai 90 K. Orang masih terus meneliti untuk memperoleh bahan yang bersifat superkonduktor pada suhu kamar. Superkonduktivitas dapat dirusakkan oleh adanya medan magnet, di samping oleh kenaikan suhu.
Gejala superkonduktivitas ditemukan oleh H. Kamerlingh Onnes, fisikawan Belanda ahli suhu rendah, dalam tahun 1911 ketika ia mengukur resistans listrik merkurium padat pada suhu rendah (dibenamkan dalam helium cair). Pada tahun 1933 Walther Meissner dan R. Ochsenfeld, insinyur Austria, menemukan bahwa bahan superkonduktor yang ditaruh dalam medan magnet luar dan kemudian didinginkan ke bawah suhu kritisnya akan menolak fluks magnetik (bahan itu menjadi diamagnetik). Efek Meissner ini membuktikan bahwa gejala super-konduktivitas bukanlah gejala fisika klasik, melainkan gejaia mekanika kuantum.
Superkonduktor mempunyai beberapa sifat yang khas. Kecuali suhu kritis dan medan magnet kritis tersebut di atas, superkonduktor mengenal arus listrik kritis (di atas nilai itu, arus Iistrik akan menyebabkan bahan kehilangan superkonduktivitas-nya), kedalaman tembus (sedalam apa medan magnet menembus sebuah superkonduktor), jarak koheren (jarak dua elektron agar bisa mengalir bersama-sama secara superkonduktif), dan kalor jenis di dekat suhu kritisnya. Teori superkonduktivitas telah cukup diperkembangkan. Yang terkenal adalah teori BCS (Bardeen—Cooper—Schrieffer). Berdasar teori ini superkonduktor tradisional dikelompokkan dalam dua tipe. Tipe 1 adalah superkonduktor biasa, sedangkan tipe 2 mempunyai kedalaman tembus yang besar dan panjang koheren yang pendek dibandingkan dengan tipe 1. Dalam superkonduktivitas dikenal efek Josephson:
Sepasang superkonduktor yang didekatkan sampai sedekat 10-10 meter dialiri arus listrik kecil. Ternyata pasangan-pasangan elektron (disebut pasangan Cooper) akan meloncat dari superkonduktor yang satu ke yang lain, meskipun tidak ada selisih voltase antara keduanya.
Superkonduktivitas diterapkan dalam banyak hal. Orang segera mampu membuat magnet dengan kuat medan yang sangat tinggi. Laboratorium kecil sekarang sanggup memìliki magnet dengan kuat medan 100.000 gauss untuk berbagai penggunaan. Penerapan kedua adalah untuk membuat peranti elektronik yang sangat peka, antara lain dengan memanfaatkan efek Josephson tersebut di atas. Peranti ini diterapkan dalam bidang perkomputeran, metrologi, dan rekayasa lain. Yang sedang dikembangkan adalah pemanfaatan superkonduktor dalam penerusan (transmisi) tenaga listrik, pembuatan generator dan motor berukuran kecil dengan daya yang besar. Sedang dicita-citakan pembuatan kereta rel yang mengambang karena diangkat oleh gaya magnet.
J. gelombang elektromagnetik
1. Gelombang Radio
Pemancar radio merupakan alat pembangkit getaran listrik dengan frekuensi sangat tinggi, yang disebut frekuensi radio. Getaran energi listrik berupa frekuensi radio ini disalurkan melalui antena ke segala arah sebagai gelombang elektromagnet.
Adanya gelombang itu, kita dapat mendengarkan siaran radio yang pemancarnya jauh dari kita. Radio Republik Indonesia dapat memancarkan gelombang hingga ke pelosok.
2. Sinar Radioaktif
Radioaktif adalah peristiwa pemancaran sinar (radiasi) oleh suatu zat dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari luar. Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut dinamakan sinar radio aktif.
Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu: sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Sinar alfa tersusun atas dua proton dan dua neutron, atau inti atom helium. Sinar alfa memiliki daya tembus paling kecil namun daya ioniasisinya paling besar, dan bermuatan positif. Sinar beta tersusun atas satu buah elektron. Sinar ini memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar alfa dan bermuatan negatif. Adapun sinar gamma termasuk dalam gelombang elektromangnet, tidak memiliki massa, dan tidak bermuatan. Sinar gamma memiliki daya tembus yang paling besar dibandingkan sinar alfa dan sinar beta.
a. Sinar x
Sinar x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 108-1212m. Sinar ini dapat menembus benda lunak seperti daging dan kulit, tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang, gigi, dan logam. Sinar x sering digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran, fisika, kimia, meneralogi, metalurgi, dan biologi.
Sinar-X ditemukan secara tidak disengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923), ilmuwan Jerman, pada 8 November 1895. Pada saat itu, Rontgen sedang mempelajari pancaran elektron (electron beam) dari tabung katode. Lempeng logam yang terletak di dekat tabung katode memancarkan sinar fluoresens selama elektron dialirkan. Karena itu, Rontgen menyimpulkan bahwa sinar tersebut disebabkan oleh radiasi dari suatu atom. Karena tidak dikenal dalam ilmu, maka ia kemudian menamakan-nya sinar-X.
1) Foto Sinar-X
Sinar-X dapat menembus permukaan sebuah benda dengan ketebalan tertentu. Karena itu, sinar ini sering dimanfaatkan di dalam bidang kedokteran, terutama untuk melihat kondisi tulang, gigi, serta organ-organ tubuh lainnya tanpa melakukan pembedahan. Melalui foto sinar-X, dokter dapat mengetahui penyebab berbagai penyakit dengan lebih akurat.
Foto sinar-X diambil dengan menggunakan kamera sinar-X. Prinsip kerja kamera ini sama dengan kamera biasa. Sinar-X akan meninggalkan sebuah berkas cahaya pada film. Bagian-bagian tubuh yang keras akan menahan sinar-X, sehingga bagian ini memancarkan sinar fluoresens pada film. Adapun bagian-bagian tubuh yang lunak akan ditembus oleh sinar-X, sehingga sìnar ini dapat menghi-tamkan film. Pada umumnya, dokter menampilkan hasil foto sinar-X (atau foto rontgen) dalam bentuk negatif filmnya. Karena itu, bagian yang tidak bisa ditembus sinar-X berwarna lebih terang daripada bagian yang dapat ditembus sinar-X.
2) Pemindai Sinar-X
Selain di bìdang kedokteran, sinar-X juga digunakan untuk mendeteksi suatu benda. Pemindai sinar-X (X-ray scanner) sering ditemukan pada fasilitas-fasilitas umum seperti bandara, hotel, dan pusat perbelanjaan untuk memeriksa barang-barang yang dibawa oleh pengunjung atau penumpang. Sinar-X juga digunakan dalam teknik radiografi untuk menguji sebuah benda dan memeriksa kerusakan atau cacat pada mesin. Teknik radiografi ini umumnya menggunakan atom kobalt-60 dan sesium-137 sebagai isotop radioaktif. Sinar-X juga sering dimanfaatkan untuk memeriksa struktur kristal. lnti-inti atom yang berjajar dalam kristal akan membelokkan berkas sinar-X sehingga kemudian diperoleh pola difraksi yang akan memberikan informasi mengenai struktur kristal tersebut.
Gambar 7.9 Pemindai sinar X
b. Infra merah
Infra merah adalah bagian dari spektrum radiasi elektromagnetik yang terentang antara panjang gelombang 0,75 dan 1000 mikrometer. Gelombang ini lebih pendek daripada gelombang mikro, dan pada sisi pendeknya berbatasan dengan cahaya merah yang tampak oleh mata kita. Mata manusia normal tidak dapat mendeteksi cahaya inframerah, tetapi kulit kita dapat merasakannya sebagai pancaran panas. Ada detektor khusus yang dapat menangkapnya dan mengubah masukanitu menjadi isyarat tertentu.
Penggunaan radiasi inframerah untuk hal-hal sebagai berikut.
1) Membuat gambar termal
Alat susuran inframerah maupun kamera pembentuk bayangan menghasilkan gambar termal dari benda sasaran. Penerapan dalam kedokteran antara lain berupa pemetaan termal jarak jauh terhadap tubuh, sehingga terdeteksi titik-titik yang lebih panas atau lebih dingin daripada sekitarnya.
2) Mikroskop
Mikroskop inframerah memungkinkan pemetaan termal objek amat kecil seperti transistor atau mikro rangkaian. Adanya titik-titik pada transistor yang sangat panas menunjukkan bahwa transistor itu cacat.
3) Peraba suhu jarak jauh
Radiasi inframerah yang dipancarkan oleh suatu benda merupakan fungsi yang unik dari suhu benda itu. Radiometer atau pirometer menampung dan mengukur radiasi dari suatu sasaran untuk menetapkan suhu sasaran itu. Pengukuran semacam ini dimanfaatkan untuk mendeteksi kebakaran, mengalurkan suhu samudera menurut lokasi dan kedalaman, dan mendeteksi bantalan gerbong kereta yang terlalu panas sementara kereta api melaju.
4) Keperluan militer
Dalam kemiliteran radiometer digunakan pada rudal yang mengejar panas (dari gas buang pesawat), untuk mengikuti lintasan pesawat dan rudal, pada peranti bidik untuk memandu senapan, dan untuk peranti melihat dalam gelap. Astronomi juga memanfaatkan radiometer dalam mengikuti lintasan benda langit.
5) Analisis bahan
Banyak bahan menyerap radiasi inframerah secara khas sehingga spektrum serapan itu dapat digunakan sebagai identifikasi maupun untuk penetapan kadar.
6) Remote Control
Tentunya, kamu memiliki televisi di rumah. Pada televisi itu terdapat remote control guna memilih menu acara sesuai kehendak kita. Tanpa harus menghampiri televisi kita tinggal menekan tombol-tombol pada Remote Control.
Mengenal peralatan yang menggunakan magnet
Dapatkah kamu menyebutkan berbagai peralatan yang menggunakan magnet. Lalu, bagaimanakah prinsip kerjanya? Di sekitar kita banyak sekali peralatan yang menggunakan magnet. Contoh sederhana, lihatlah lemari es di rumahmu! Pintu lemari es menggunakan magnet untuk dapat ditutup.
Berikut ini ayo kita kenali lebih dalam manfaat magnet dalam berbagai peralatan di sekitar kita!
A. Motor Listrik
Motor listrik tidak mengahsilkan gas buangan yang mencemari udara dan memperbesar efek rumah kaca (penyebab suhu bumi naik) seperti terjadi pada mesin bahan bakar bensin atau solar (mesin diesel). Motor listrik bekerja berdasarkan prinsip eletromagnet. Motor listrik dikembangkan oleh fisikawan asal Inggris Michael Faraday (1791-1867), pada 1831. Dengan memanfaatkan sifat magnet yang saling tolak dan saling tarik berdasarkan kutubnya, ditambah dengan elektromagnet yang memiliki medan magnet besar bila dialiri listrik, maka motor listrik dapat mengasilkan tenaga putar.
Contoh sederhana motor listrik dapat kita jumpai pada dinamo sepeda dengan tenaga putar ban sehingga menghasilkan energi listrik. Atau sebaliknya pada motor listrik mobil-mobilan dengan tenaga batere menghasilkan tenaga putar.
Motor listrik sangat berpotensi untuk dikembangkan. Hal ini mengingat ramah lingkungan dan diharapkan dapat menjadi energi alternatif. Sebagai contoh: Belanda mengembangkan kincir angin yang menggunakan dinamo guna menciptakan pembangkit listrik.
B. loadspeaker
Pengeras suara atau yang sering kita kenal loudspeaker adalah perangkat yang mengubah getaran listrik menjadi suara. Alat ini biasanya terdapat pada bagian akhir rangkaian elektronika, seperti telepon, televisi, radio, atau hi-fi. Metode pembangkitan suara dari sinyal-sinyal rangkaian penguat telah dikembangkan sejak tahun 1874 oleh warga Jerman, Wemer von Siemens, dan juga di Inggris pada tahun 1898 oleh Oliver Lodge. Pengeras suara sederhana terdiri atas osilator yang mengubah sinyal listrik menjadi gerak mekanik dan pembungkusnya, yang meneruskan gerak mekanik menuju udara di sekitamya.
Sebagian besar pengeras suara dibuat atas dasar prinsip elektrodinamika. Pengeras suara ini pertama kali dipatenkan pada tahun 1924 oleh Chester W. Rice dan Edward W. Kellogg di Amerika Serikat. Jenis lainnya menggunakan prinsip elektrostatika, yang ge- taran suaranya dihasilkan dari perubahan tegangan antara lempeng-lempeng yang bermuatan listrik.
Berdasarkan prinsip elektrodinamika, umumnya, pengeras suara tersusun atas magnet permanen berbentuk gelang yang dilekatkan pada lempeng belakang, dengan kutub elektrode besi lunak tepat di tengahnya. Susunan ini menghasilkan fluks magnetik radial. Kumparan suaranya, yang terbuat dari kabel sangat halus, mengelilingi kutub elektrode. Salah satu ujung kumparan suara ditempelkan pada bagian bergerak yang disebut diafragma. Diafragma ini bebas bergerak maju-mundur pada celah udara. Diafragma bisa terbuat dari kertas, plastik, logam, atau kadang-kadang gabungan dua atau lebih bahan-bahan tersebut. Agar dapat bergetar maju-mundur secara menyeluruh, tepi diafragma biasanya berombak. Arus bolak-balik yang masuk menyebabkan kumparan suara bergetar, lalu menggerakkan diafragma. Gerakan ini diteruskan menuju udara dan memancar berupa suara.
Pengeras suara elektrostatik tersusun atas sebuah lempeng bergerak atau elektrode, dan lempeng tak bergerak. Lempeng tak bergerak menerima muatan listrik sebagai tegangan polarisasi, agar terdapat medan listrik di antara kedua jenis lempeng tak bergerak dan bergerak. Bila ada sinyal listrik masuk, lempeng bergerak akan mengubah-ubah medan listrik; dan perubahan gaya elektrostatik yang terjadi di antara lempeng-lempeng itu akan menyebabkan bergetarnya lempeng bergerak, yang kemudian mengeluarkan suara. Pengeras suara yang banyak digunakan umumnya memakai dua lempeng bergerak, dengan kedudukan berselingan, lempeng bergerak, tak bergerak, bergerak.
Gerakan yang dihasilkan pengeras suara memiliki frekuensi resonansi alamiah, mirip benda yang ditempelkan pada pegas; peran pegas dijalankan oleh kerucut kertas. Umumnya pengeras suara dirancang dengan frekuensi resonansi alamiah serendah mungkin.
Karena caranya berperan, pengeras suara elektro-dinamik bisa dispesialisasikan untuk mencapai rancangan optimal dalam fungsi-fungsi khusus. Contohnya, woofer adalah pengeras suara untuk suara berfrekuensi rendah, atau suara bas, yakni pengeras suara yang dirancang untuk mereproduksi kelompok nada rendah dari rentang frekuensi dengan fidelitas maksimum. Pada saat yang sama dilakukan pembatasan terhadap suara-suara berfrekuensi tinggi. Jadi untuk mereproduksi seluruh rentang frekuensi dibutuhkan juga pengeras suara khusus yang berfrekuensi tinggi. Jenis yang disebut tweeter ini menarnpung suara-suara nada tinggi. Woofer berat dan berukuran relatif besar, dengan garis tengah antara 25- 45 sentimeter, sedangkan tweeter lebih kecil dan lebih ringan, umumnya berbentuk kerucut dengan garis tengah 5-15 sentimeter.
Tweeter tak memiliki bagian yang bergetar. Sebagai gantinya, jenis ini mengurai muatan-muatan listrik udara (ion gas) yang terkurung dalam suatu tabung kecil di dalam pengeras suara itu. Ketika terpengaruh oleh sinyal-sinyal rangkaian penguat, ion gas ini bergetar. Getaran ini diteruskan melewati suatu ruangan yang berbentuk seperti terompet kecil, sehingga dihasilkan suara dengan nada tinggi saja.
Dalam sistem hi-fi, berkenaan dengan pembagian frekuensi, umumnya digunakan juga pengeras suara untuk frekuensi interval tengah; suatu unit yang secara fisik dan elektrik berada di antara woofer dan tweeter. Bila sistem hi-finya hanya menggunakai woofer dan tweeter, sistem itu disebut sistem pengras suara dua jalur, dan bila ditambahkan pengeras suara interval tengah, disebut sistem tiga jalur.
Pada sistem hi-fi, umumnya digunakan pembagi frekuensi suara atau jaringan crossover, agar dapat dilakukan pemisahan frekuensi. Jaringan ini berfungsi membagi interval frekuensi menjadi dua atau tiga bagian dan membawanya menuju pengeras suara masing-masing, sehingga mencegah masuknya frekuensi yang tak dikehendaki ke pengeras yang salah. Contohnya, menyaring nada rendah yang menuju tweeter agar semua nada rendah mengalir ke woofer. Rangkaian khusus ini ditempatkan di antara rangkaian penguat dan pengeras suara.
C. kaset dan sejenisnya
Tentunya kamu di rumah memiliki kaset, dan sejenisnya. Tidakkah kamu menyadari bahwa barang-barang berteknologi itu menggunakan magnet sebagai utama yang menentukan.
1. Kaset
Kaset merupakan perangkat kompak yang berisi pita magnetik untuk menyimpan dan menyajikan rekaman suara dan gambar. Kaset dapat dibagi dua, yaitu kaset perekam suara (kaset audio) dan kaset perekam gambar (kaset video). Kaset audio dapat dimainkan pada perekam pita (tape recorder), sedangkan kaset video dapat dimainkan pada perekam pita video (video tape recorder).
lde untuk merekam suara pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Alva Edison, ilmuwan AS, dengan menciptakan fonograf pada tahun 1877. Alat itu dapat merekam suara dengan menggunakan sebuah silinder berlapis aluminium sebagai media penyimpan. Suara yang hendak direkam ditangkap dengan menggunakan sejenis diafragma. Getaran diafragma akibat bunyi tersebut diteruskan pada sebuah jarum yang kemudian menuliskan getaran suara tersebut pada silinder alumunium yang berputar Sebuah jarum lainnya digunakan untuk memperdengarkan hasil rekaman tersebut dengan cara memutar kembali silinder yang telah direkam. Suara hasil rekaman tersebut dapat didengarkan dengan mengguna-kan semacam corong yang berfungsi sebagai speaker.
Cara Kerja Kaset
Kaset yang lazim diputar pada alat tape recorder terdiri dari rumah kaset, pita kaset, dan dua buah gulungan pita. Pita kaset yang terbuat dari plastik itu dilapisi oleh lapisan oksida terrik, yaitu semacam serbuk halus yang bersitat magnetik. Dalam suatu tape recorderada bagian yang disebut recording head (kepala rekam) atau biasa disebut sebagai head saja. Head ini adalah sebuah elektromagnet yang menginduksikan daya magnetnya pada pita yang berputar pada saat rekaman (recording). Daya magnet tersebut berubah-ubah sesuai dengan aliran listrik yang dikirimkan oleh mikrofon. Perubahan magnetik itu mempengaruhi pita kaset dan membentuk semacam pola. Pada saat rekaman tersebut diputar kembali (playback) pola magnetik tersebut dibaca kembali oleh head yang kemudian mengirimkan sinyal kepada penguat sinyal (amplifier) sehingga kemudian dapat keluar menjadi suara melalui speaker.
2. Kaset Video
Pita kaset video terbuat dari plastik yang berlapis oksida terrik. Pada proses perekaman ketika pita melalui kepala rekam partikel-partikel oksidanya dimagnetisasi ke dalam pola-pola yang bersesuaian dengan isyarat-isyarat televisi. Pita merekam arus listrik hasil ubahan isyarat televisi melalui kumparan kabel ke dalam elektromagnet yang disebut head. Pola rekaman video terdiri atas tiga jalur, yaitu jalur suara, jalur gamba dan jalur kontrol. Jalur gambar terletak di tengah pita dan memerlukan tempat yang lebih banyak, sedangkan jalur suara dan jalur kontrol berada pada tepi pita. Jalur kontrol menjaga keseluruhan jalur agar gambar yang tercipta tidak tumpang tindih atau miring pada saat muncul di layar televisi.
D. Cakram magnetik
Cakram magnetik adalah salah satu jenis perangkat keras sebagai tempat penyimpanan sekunder pada komputer (jenis lain adalah pita magnetik, drum magnetik, dan penyimpanan teras besar). Cakram ini terbuat dari logam atau plastik yang disalut secara khusus. Informasi direkam dnegan memagnetkan sel-sel pada permukaan cakram, informasi itu tersimpan dalam bentuk digit biner (0-1).
Pada komputer besar, sejumlah cakram ditumpuk dalam suatu pak cakram yang ditaruh dalam unit penyimpanan. Pengaksesan data atau instruksi yang telah terekam pada cakram lebih mudah daripada pengaksesan pada pita magnetik.
1. Disket
Mikrokomputer dan minikomputer menggunakan cakram kecil dan lentur yang dalam bahasa inggis sering disebut ploppy disk atau disket. Disket ini mampu menyimpan beberapa ratus ribu karakter (huruf).
Ploppy disk terbuat dari piringan plastik berukuran diameter yang cukup kecil, yaitu 3.5 inchi yang dapat dimasukkan ke dalam saku baju. Piringan dari micro disk dibungkus ke dalam suatu tempat yang terbuat dari plastik keras sehingga lebih awet, tidak mudah tergores, dan tidak mudah tertekuk.
Mikrodisk terbuat dari piringan plastik yang lentur, disebut juga dengan micro flopy. Microdisk meruapakn perkembangan dari minidisk dan mulai banyak digunakan di komputer-komputer mikro.
Pada tahun 1972, IBM memperkenalkan mini disk sebagai media penyimpanan program untuk mainframe komputer. Ini disk disebut juga dengan nama flopy disk, mini flopy disk. Mini disk terbuat dari plastik tipis yang lentur dan dilapisi dengan lapisan magnetik serta dibungkus dengan suatu jaket pelindung.
Suatu minidisk diorganisasikan dengan dibagi menjadi beberapa lingkarang konsentris yang disebut dengan track serta dibagi dalam potongan-potongan melintang yang disebut dengan sector. Jumlah dari sector tergantung dari sistem disk yang dipergunakan untuk masing-masing komputer.
2. Harddisk
Mikro komputer dapat juga dilengkapi dengan cakram keras (hard disk) yang mampu menyimpan jutaan karakter dan biasanya tidak mudah diambil-ambil. Cakram keras lebih cepat kerjanya dan tidak merepotkan, tetapi lebih mahal dari disket.
Harddisk terbuat dari piringan keras dari bahan alumunium atau keramik yang dilapisi zat magnetik. Karena piringan dari hard disk bentunya keras dan kaku, maka suatu hard disk dapat terdiri dari 5 sampai 100 piringan yang disusun. Ukuran dari diameter iringan umumnya adalah 14 inchi atau 8 inchi atau 5,25 inchi. diameter 14 inchi dan 8 inchi banyak digunakan di komputer besar dan komouter mini sedang yang berdiameter 5, 25 inchi banyak digunakan untuk komputer mikro.
Komputer mikro sekarang banyak yang menggunakan hard disk dengan kapasitas 80 gigabyte, 160 gigabyte atau bahkan lebih. Harddisk yang terpasang di hard disk drive berputar dengan kecepatan tinggi, berkisar 40-1000 putaran per detiknya.
e. Generator
Generator pada prinsipnya dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Secara umum, generator dapat didefinisikan sebagai alat yang mengubah beberapa bentuk energi menjadi energi listrik. Energi yang dibutuhkan untuk memutar generator dapat diperoleh dari mesin penggerak seperti turbin air, turbin uap, mesin pembakaran dalam, atau turbin gas.
Pada generator, sumber pembangkit tenaga listrik berasal dari tenaga gerak, sedangkan baterai dan sel bahan bakar mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik; sel fotolistrik mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga listrik; dan termolistrik mengubah tenaga panas menjadi tenaga listrik. Secara teoretis semua mesin listrik bersifat dapat dibalik. Bila dicatu tenaga mekanik, generator akan berfungsi sebagai pembangkit listrik, dan bila diberi tenaga listrik, akan berfungsi sebagai motor listrik.
Generator terbagi atas dua macam, yaitu generator arus bolak-balik dan generator arus searah. Hampir seluruh listrik yang ada saat ini dihasilkan oleh generator arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik disebut juga altenator, altenator serernpak, atau generator serempak. Generator serernpak rnerupakan generator utama pada hampir sernua pembangkit listrik tenaga air maupun tenaga uap. Hal ini memudahkan transformator menaikkan tegangan bolak-balik selama pentransmisian (pengiriman listrik) dan penurunan tegangan selama pendistribusian ke pemakai.
Dasar-dasar perubahan tenaga Elektromekanik ditemukan oleh Michael Faraday. Ia membuat alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik dengan bantuan cakram putar (Gambar 1). Prinsip alat ini: konduktor selalu bergerak melintasi medan magnet pada arah yang sama. Prinsip ini kemudian dikenal sebagai kaidah tangan kanan. Kaidah tangan kanan merupakan dasar semua mesin yang mengubah gerakan mekanik menjadi tenaga listrik. Kaidah ini mengatakan bahwa bila sepotong konduktor digerakkan melintasi atau memotong medan magnet, maka akan timbul tegangan konduktor melalui ujung-ujung konduktor. Besarnya tegangan yang timbul adalah:
e = B.l.v.............(1)
Dengan e adalah besarnya tegangan yang dihasilkan dalam volt; B adalah kuat medan magnet dalam tesla (weber per meter persegi); 1 panjarig konduktor, dalam meter; dan v kecepatan dalam meter per detik.
Beban harus diletakkan di antara ujung konduktor, agar diperoleh arus listrik. Pada saat konduktor dihubungkan dengan beban yang berhambatan, arus listrik akan mengalir di sekitar rangkaian tertutup. Seperti yang pertama kali dibuat oleh Ampere, arus listrik ini berinteraksi dengan medan magnet sehingga menghasilkan gaya F pada konduktor yang arahnya berlawanan dengan gerakan konduktor. Agar diperoleh gerakan konduktor yang konstan, gaya yang sama tetapi berlawanan arah dengan F harus dikenakan terhadap konduktor.
Pada saat generator berputar, konduktor dan arus listrik dibangkitkan di dalam beban.Dalam hal ini mesin mengubah gerakanmekanik menjadi tenaga listrik. Di dalam gerakan motor listrik, arus listrik digunakan di sekitar rangkaian dan gaya dihasilkan agar dapat memelihara gerakan konduktor. Dalam hal ini mesin mengubah tenaga listrik menjadi gerakan mekanik. Jadi gerakan generator atau motor adalah gerakan yang dapat dibalik
Generator arus bolak balik memiliki kumparan berlingkaran banyak yang berputar di dalam medanmagnet. Kegunaan lingkaran banyakini menambah harga panjang konduktor (l) pada persamaan (1), sehingga tegangan (e) menjadi lebih besar.
Generator arus searah sederhana terdiri atas kutub magnet yang tidak bergerak, kumparan yang berputar, komutator, dan beberapa borstel. Masing-masing ujung kumparan dihubungkan dnegan ruas komutator, yang menyerupai cincin kecil yang dipotong di tengahnya. Komutator memutar balik sambungan kumparan dan rangkaian bagian luar pada waktu yang bersamaan agar tegangan dibangkitkan di antara pembalikan kumparan. Tegangan yang dihasilkan oleh mesin yang demikian merupakan tegangan getaran langsung. Getaran ini dapat dikurangi dengan menggunakan lebih banyak ruas pada komutator.
Di dalam generator arus searah stator dan rotor dipisahkan hanya oleh celah udara yang sangat tipis. Stator terdiri atas bingkai baja, lilitan medan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, kutub bantu,lilitan pengganti, gundar, dan giring-giring. Rotor terdiri atas inti, lilitan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, celah udara antara stator dan rotor, dan inti angker, sedangkan rangkaian listrik generator terdiri atas lilitan medan, lilitan anker, komutator, dan gundar-gundar.
1. Dinamo Sepeda
Dinamo sepeda merupakan generator. Ketika kita mengayuh sepeda, roda berputar. Akibatnya, dinamo pun ikut berputar. Perputaran dinamo menghasilkan energi listrik. Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi listrik.
2. Pembangkit Listrik
Ada banyak macam pembangkit listrik. Yang konvensional ada dua jenis, pembangkit listrik dengan tungku uap berbahan bakar batu bara dan pembangkit berturbin yang berpenggerak air. Jenis yang lebih modem adalah pembangkit bermesin pembakaran dalam dan pembangkit nuklir. Saat pembuatannya, pemilihan jenis dan lokasi penempatannya ditentukan oleh banyak faktor seperti harga pabrik, harga bahan bakar, harga kabel transmisi, ada tidak adanya air pendingin, serta perusakan lingkungan yang ditimbulkannya.
Pembangkit listrik tenaga air membangkitkan sekitar 23,09 persen dari seluruh tenaga listrik yang dihasilkan di Indonesia, yakni sekitar 1.969 Megawatt. Pada tahun 1989, 64 dari 1182 pembangkit listrik yang ada di Indonesia digerakkan oleh tenaga air, 36 di antaranya terdapat di Pulau Jawa. Pembangkit ini mengubah tenaga jatuhnya air menjadi listrik. Pembangkit bertenaga air menggunakan air simpanan dalam waduk di atas bendungan. Air mengalir melalui terowongan atau pipa pesat menuju turbin. Ketika mengalir melalui turbin, tenaganya yang besar menggerakkan baling-baling dan poros turbin, yang kemudian menggerakkan generator listrik. Karena memanfaatkan tenaga jatuhnya air, pembangkit jenis ini harus dibangun di daerah yang memiliki perbedaan elevasi yang tinggi.
Harga operasi pembangkit listrik tenaga air lebih murah dibanding pembangkit uap atau pun diesel dan tidak menyebabkan polusi udara. Namun pembangkit tenaga air ini dibatasi oleh kemampuan waduk menyimpan air, dan hanya ada sedikit tempat yang cocok untuk membangun bendungan dan waduk, yang membutuhkan tempat sangat luas.
Pembangkit listrik tenaga uap membangkitkan sekitar 40,08 persen dari 8.529 Megawatt listrik yang dihasilkan di Indonesia pada awal tahun 1989. Enam dari 10 PLTU yang menghasilkan listrik 3.416 Megawatt ini berada di Pulau Jawa. Sisanya tersebar di Palembang, Medan, dan Ujungpandang. Pada pembangkit ini tenaga dihasilkan dari pembakaran batu bara, minyak, atau gas alam. Bahan bakar dibakar dalam ruang pembakaran untuk menghasilkan panas. Panasnya digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Lalu uap dialirkan melalui serangkaian perangkat pemanas. Gas-gas panas bertekanan mengelilingi tabung-tabung yang berisi uap di dalam pemanas, menambah suhu dan tekanan uap di dalam tabung.
Dari pemanas, uap bertekanan tinggi digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang sangat besar. Turbin uap ini memiliki sederetan roda yang masing-masing dilengkapi dengan beberapa rotor seperti baling-baling yang terpasang pada poros. Pada saat mendesak turbin, uap menekan bilah-bilah dan menyebabkan roda dan poros turbin berputar. Berputarnya poros memutar rotor generator listrik, dan keluar- lah listrik.
Setelah melewati turbin, uap masuk ke dalam pendingin. Di dalamnya, uap melewati pipa berkelok-kelok yang membawa air dingin. Air pendingin dalam pipa menyerap panas uap. Ketika suhunya turbin, uap mengembun menjadi air yang kemudian dipompa kembali menuju tungku untuk mengalami daur berikutnya.
Meskipun efisien dan dapat diandalkan, pembangkit tenaga uap mengeluarkan banyak polusi. Di beberapa pembangkit yang tidak memiliki menara atau kolam pendingin, air pendingin yang menjadi panas dialirkan ke dalam danau, sungai, atau kolam. Pencemaran panas yang menghangatkan tumbuhan dan binatang di dalam air ini tidak diperkenankan di beberapa negara. Selain itu, asap pembakaran bahan bakar yang mengandung zat kimia dan partikel-partikel mengakibatkan udara tercemar jika asap pembakaran itu dilepas ke atmosfer. Meskipun sebagian besar pembangkit tenaga uap menggunakan perangkat pengontrol pembatas polutan, a1at ini tidak secara mutlak membatasi terjadinya pencemaran.
Pembangkit listrik tenaga nuklir yang belum ada di Indonesia ini membangkitkan sekitar 11 persen kebutuhan listrik dunia. Cara pembangkit nuklir menghasilkan listrik mirip dengan pembangkit tenaga uap. Hanya sebagai ganti niang pembakaran bahan bakar, pembangkit nuklir menggunakan reaktor nuklir. Alat ini digunakan untuk menghasilkan panas dalam jumlah sangat besar melalui proses pemisahan inti atom uranium atau plutonium, bahan bakarnya. Panas pembelahan inti digunakan untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi. Uap menggerakkan tur- bin yang kemudian memutar generator. Setelah meninggalkan turbin, uap diembunkan menjadi air dan kemudian akan menjalani daur ulang yang sama.
Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan bahan bakar lebih sedikit untuk menghasilkan panas yang sama banya,, serta tak menyebabkan polusi udara. Tetapi pembangkit ini mengandung bahan radioaktif ayng berbahaya. Karena itu, pembangkit ini harus memiliki sistem keamanan khusus untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif.
F. Detektor Logam
Detektor logam digunakan untuk mencari objek logam yang tersembunyi. Peranti ini serkarang merupakan perlengkapan baku di setiap bandar udara dalam usaha mencegah pembajakan pesawat terbang. Polisi dalam menaggulangi kejahatan juga diperlengkapi dengan alat ini. Di samping mereka, ahli purbakala, geologiwan yang mengeksplorasi bahan galian logam, dan pencari harta karun memanfaatkan detektor ini. Rancangan dan bentuknya bisa beraneka ragam, namun cara kerjanya sama, yakni berdasarkan pancaran radio lewat antenanya. Objek logam mampu menyerap gelombang radio ini dan memantulkan kembali. Rangkaian penerima akan menggandakan gelombang pantulan menjadi isyarat yang kuat untuk membunyikan tanda bahaya.
Detektor logam dapat mendeteksi logam yang tertimbun tanah, atau berada di balik batuan atau bata. Banyak detektor yang mempunyai rangkaian pembeda, sehingga dapat membedakan logam mulia dari logam lain. Ada detektro logam yang ringan dan bekerja dengan tenaga baterai sehingga mudah dijinjing.
Bagaimana metal detektor bekerja? Medan magnet terbentuk pada arus listrik alat pendeteksi logam. Medan magnet tersebut menarik berbagai logam yang tersembunyi di dalam tanah. Saat itu lampu pada metal detektor menyala. Hal ini menandakan ada sebuah logam yang terdeteksi.
Alat metal detektor digunakan oleh para pemulung. Dengan membuat alat metal detektor mereka berhasil mengumpulkan banyak paku yang terserak di tanah. Dengan hanya menggunakan magnet yang berkekuatan cukup tinggi mereka mengingatnya pada sebuah batang kayu. Ketika di arahkan ke tanah, berbagai jenis logam pun terkumpul. Ini memudahkan mereka dalam pencarian logam.
G. Kereta Magnet
Dapatkah kamu membayangkan sebuah kereta bergerak melayang di udara? Para ahli telah membuat dan merasakan sebuah kereta yang meluncur dengan kencang melayang di atas rel. Kereta itu disebut kereta magnet. Kereta magnet tidak berisik seperti kereta api dan tidak menyebabkan polusi. Namun, kereta ini lebih mahal pembuatannya karena membutuhkan rel khusus.
Gaya magnet menjaga kereta magnet di udara, karena pada relnya dan sisi keretanya mengandung magnet. Teknologi ini menerapkan sifat magnet dimana kutub yang sama tarik menarik dan kutup yang tidak senama tolak menolak. Kutub magnet pada kereta dan rel senama sehingga tolak menolak. Akibatnya, begitu kuatnya magnet tersebut dapat mengangkat kereta dengan penuh penumpang hingga 15 cm diatas rel.
Kereta magnet dapat mencapai kecepatan 480 kilometer perjam. Kereta api biasa tidak dapat mencapai kecepatan ini karena terjadi gesekan antara roda kereta dengan rel sehingga banyak kehilangan kecepatannya.
H. Telepon
Siapa yang tidak mengenal telepon. Semua orang mengenal telepon. Bahkan siswa sekolah dasar pun menggunakan telepon selular. Telepon adalah perangkat penerirna dan pengirim suara dengan perantaraan listrik. Kata telepon berasal dari bahasa Yunani tele yang berarti jauh dan phone yang berarti suara.
Prinsip kerja pesawat telepon memiliki dua bagian penting, yakni mikrofon dan pengeras suara. Mikrofon mengubah suara menjadi sinyal listrik. Pada mikrofon serbuk arang (jenis mikrofon yang banyak dipakai pada pesawat telepon), membran yang berada di dalam mikrofon akan bergetar apabila seseorang berbicara di depan mikrofon tersebut.
Getaran membran mengubah-ubah kepadatan serbuk karbon yang berada di belakang membran. Resístans serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan perubahan kepadatannya, akibatnya arus listrik yang mengalir melewati serbuk karbon berubah-ubah pula. Arus listrik diperoleh dari baterai yang terpasang di kantor telepon (pada telepon sistem baterai sentral) atau di rumah pelanggan (pada sistem baterai lokal). Karena perubahan arus listrik seirama dengan perubahan resistans serbuk karbon dan sesuai pula dengan perubahan tekanan pada membran, maka perubahan arus listrik pada kawat telepon seirama dengan suara yang diterima oleh mikrofon. Arus listrik yang berubah-ubah berjalan sepanjang bentangan kawat telepon menuju pengeras suara pada pesawat telepon lawan. Pengeras suara berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi suara. Di dalam pengeras suara terdapat dua jenis magnet, yaitu magnet permanen dan elektromagnet. Arus listrik yang mengalir dari pesawat telepon pengirim akan memagnetkan elektromagnet. Karena arus listrik berubah-ubah besarnya, maka kemagnetan elektromagnet berubah-ubah pula. Interaksi antara medan magnet permanen dan medan magnet elektromagnet membagkitkan getaran pada membran pengeras suara. Getaran membran ini menghasilkan suara.
Sistem Penyambungan Telepon. Komunikasi antara dua pemakai telepon dapat berlangsung apabila kedua telepon dalam keadaan tersambung satu sama lain. Dalam hal ini ada dua macam sistem penyambungan, yakni sistem manual (melalui operator) dan sistem otomatis.
Pada penyambungan manual, peminta sambungan terlebih dahulu harus berhubungan dengan operator yang berada di kantor telepon sebelum dapat berhu- bungan dengan pemakai telepon yang dituju. Operator menghubungkan telepon pemanggil dengan cara memasukkan jek (jack) atau colok penghubung ke papan-hubung (switchboard) dan membunyikan bel panggil. Dewasa ini sistem penyambungan manual sudah jarang digunakan.
Penyambungan otomatis mulai menggantikan sistem penyambungan manual sejak Almon B. Strowger menemukan sakelar putar bertingkat pada tahun 1 880. Pada sistem ini, pemanggil cukup menekan tombol-tombol angka atau memutar piringan angka sesuai dengan nomor telepon yang dituju. Sistem penyambungan otomatis terdiri atas tiga jenis, yakni sistem penyambungan langkah demi langkah, sistem pe- nyambungan batang bersilang, dan sistem penyambungan elektronis.
I. superkonduktor
Superkonduktor/superkonduktivitas adalah gejala hilangnya sama sekali resistans listrik dalam logam dan aliase tertentu yang didinginkan ke dekat nol kelvin (nol mutlak). Karena tidak ada hambatan, elektron dapat berputar-putar dalam gelang superkonduktor terus-menerus. Di sini dikenal suhu kritis; di atas suhu ini logam itu bersifat konduktor (penghantar) biasa. Suhu kritis itu berkisar sekitar 20 K. Namun, sejak tahun 1986 ditemukan bahan (aliase, keramik, dan bahan majemuk lain) yang masih bersifat superkonduktor sampai 90 K. Orang masih terus meneliti untuk memperoleh bahan yang bersifat superkonduktor pada suhu kamar. Superkonduktivitas dapat dirusakkan oleh adanya medan magnet, di samping oleh kenaikan suhu.
Gejala superkonduktivitas ditemukan oleh H. Kamerlingh Onnes, fisikawan Belanda ahli suhu rendah, dalam tahun 1911 ketika ia mengukur resistans listrik merkurium padat pada suhu rendah (dibenamkan dalam helium cair). Pada tahun 1933 Walther Meissner dan R. Ochsenfeld, insinyur Austria, menemukan bahwa bahan superkonduktor yang ditaruh dalam medan magnet luar dan kemudian didinginkan ke bawah suhu kritisnya akan menolak fluks magnetik (bahan itu menjadi diamagnetik). Efek Meissner ini membuktikan bahwa gejala super-konduktivitas bukanlah gejala fisika klasik, melainkan gejaia mekanika kuantum.
Superkonduktor mempunyai beberapa sifat yang khas. Kecuali suhu kritis dan medan magnet kritis tersebut di atas, superkonduktor mengenal arus listrik kritis (di atas nilai itu, arus Iistrik akan menyebabkan bahan kehilangan superkonduktivitas-nya), kedalaman tembus (sedalam apa medan magnet menembus sebuah superkonduktor), jarak koheren (jarak dua elektron agar bisa mengalir bersama-sama secara superkonduktif), dan kalor jenis di dekat suhu kritisnya. Teori superkonduktivitas telah cukup diperkembangkan. Yang terkenal adalah teori BCS (Bardeen—Cooper—Schrieffer). Berdasar teori ini superkonduktor tradisional dikelompokkan dalam dua tipe. Tipe 1 adalah superkonduktor biasa, sedangkan tipe 2 mempunyai kedalaman tembus yang besar dan panjang koheren yang pendek dibandingkan dengan tipe 1. Dalam superkonduktivitas dikenal efek Josephson:
Sepasang superkonduktor yang didekatkan sampai sedekat 10-10 meter dialiri arus listrik kecil. Ternyata pasangan-pasangan elektron (disebut pasangan Cooper) akan meloncat dari superkonduktor yang satu ke yang lain, meskipun tidak ada selisih voltase antara keduanya.
Superkonduktivitas diterapkan dalam banyak hal. Orang segera mampu membuat magnet dengan kuat medan yang sangat tinggi. Laboratorium kecil sekarang sanggup memìliki magnet dengan kuat medan 100.000 gauss untuk berbagai penggunaan. Penerapan kedua adalah untuk membuat peranti elektronik yang sangat peka, antara lain dengan memanfaatkan efek Josephson tersebut di atas. Peranti ini diterapkan dalam bidang perkomputeran, metrologi, dan rekayasa lain. Yang sedang dikembangkan adalah pemanfaatan superkonduktor dalam penerusan (transmisi) tenaga listrik, pembuatan generator dan motor berukuran kecil dengan daya yang besar. Sedang dicita-citakan pembuatan kereta rel yang mengambang karena diangkat oleh gaya magnet.
J. gelombang elektromagnetik
1. Gelombang Radio
Pemancar radio merupakan alat pembangkit getaran listrik dengan frekuensi sangat tinggi, yang disebut frekuensi radio. Getaran energi listrik berupa frekuensi radio ini disalurkan melalui antena ke segala arah sebagai gelombang elektromagnet.
Adanya gelombang itu, kita dapat mendengarkan siaran radio yang pemancarnya jauh dari kita. Radio Republik Indonesia dapat memancarkan gelombang hingga ke pelosok.
2. Sinar Radioaktif
Radioaktif adalah peristiwa pemancaran sinar (radiasi) oleh suatu zat dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari luar. Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut dinamakan sinar radio aktif.
Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu: sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Sinar alfa tersusun atas dua proton dan dua neutron, atau inti atom helium. Sinar alfa memiliki daya tembus paling kecil namun daya ioniasisinya paling besar, dan bermuatan positif. Sinar beta tersusun atas satu buah elektron. Sinar ini memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar alfa dan bermuatan negatif. Adapun sinar gamma termasuk dalam gelombang elektromangnet, tidak memiliki massa, dan tidak bermuatan. Sinar gamma memiliki daya tembus yang paling besar dibandingkan sinar alfa dan sinar beta.
a. Sinar x
Sinar x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 108-1212m. Sinar ini dapat menembus benda lunak seperti daging dan kulit, tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang, gigi, dan logam. Sinar x sering digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran, fisika, kimia, meneralogi, metalurgi, dan biologi.
Sinar-X ditemukan secara tidak disengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923), ilmuwan Jerman, pada 8 November 1895. Pada saat itu, Rontgen sedang mempelajari pancaran elektron (electron beam) dari tabung katode. Lempeng logam yang terletak di dekat tabung katode memancarkan sinar fluoresens selama elektron dialirkan. Karena itu, Rontgen menyimpulkan bahwa sinar tersebut disebabkan oleh radiasi dari suatu atom. Karena tidak dikenal dalam ilmu, maka ia kemudian menamakan-nya sinar-X.
1) Foto Sinar-X
Sinar-X dapat menembus permukaan sebuah benda dengan ketebalan tertentu. Karena itu, sinar ini sering dimanfaatkan di dalam bidang kedokteran, terutama untuk melihat kondisi tulang, gigi, serta organ-organ tubuh lainnya tanpa melakukan pembedahan. Melalui foto sinar-X, dokter dapat mengetahui penyebab berbagai penyakit dengan lebih akurat.
Foto sinar-X diambil dengan menggunakan kamera sinar-X. Prinsip kerja kamera ini sama dengan kamera biasa. Sinar-X akan meninggalkan sebuah berkas cahaya pada film. Bagian-bagian tubuh yang keras akan menahan sinar-X, sehingga bagian ini memancarkan sinar fluoresens pada film. Adapun bagian-bagian tubuh yang lunak akan ditembus oleh sinar-X, sehingga sìnar ini dapat menghi-tamkan film. Pada umumnya, dokter menampilkan hasil foto sinar-X (atau foto rontgen) dalam bentuk negatif filmnya. Karena itu, bagian yang tidak bisa ditembus sinar-X berwarna lebih terang daripada bagian yang dapat ditembus sinar-X.
2) Pemindai Sinar-X
Selain di bìdang kedokteran, sinar-X juga digunakan untuk mendeteksi suatu benda. Pemindai sinar-X (X-ray scanner) sering ditemukan pada fasilitas-fasilitas umum seperti bandara, hotel, dan pusat perbelanjaan untuk memeriksa barang-barang yang dibawa oleh pengunjung atau penumpang. Sinar-X juga digunakan dalam teknik radiografi untuk menguji sebuah benda dan memeriksa kerusakan atau cacat pada mesin. Teknik radiografi ini umumnya menggunakan atom kobalt-60 dan sesium-137 sebagai isotop radioaktif. Sinar-X juga sering dimanfaatkan untuk memeriksa struktur kristal. lnti-inti atom yang berjajar dalam kristal akan membelokkan berkas sinar-X sehingga kemudian diperoleh pola difraksi yang akan memberikan informasi mengenai struktur kristal tersebut.
Gambar 7.9 Pemindai sinar X
b. Infra merah
Infra merah adalah bagian dari spektrum radiasi elektromagnetik yang terentang antara panjang gelombang 0,75 dan 1000 mikrometer. Gelombang ini lebih pendek daripada gelombang mikro, dan pada sisi pendeknya berbatasan dengan cahaya merah yang tampak oleh mata kita. Mata manusia normal tidak dapat mendeteksi cahaya inframerah, tetapi kulit kita dapat merasakannya sebagai pancaran panas. Ada detektor khusus yang dapat menangkapnya dan mengubah masukanitu menjadi isyarat tertentu.
Penggunaan radiasi inframerah untuk hal-hal sebagai berikut.
1) Membuat gambar termal
Alat susuran inframerah maupun kamera pembentuk bayangan menghasilkan gambar termal dari benda sasaran. Penerapan dalam kedokteran antara lain berupa pemetaan termal jarak jauh terhadap tubuh, sehingga terdeteksi titik-titik yang lebih panas atau lebih dingin daripada sekitarnya.
2) Mikroskop
Mikroskop inframerah memungkinkan pemetaan termal objek amat kecil seperti transistor atau mikro rangkaian. Adanya titik-titik pada transistor yang sangat panas menunjukkan bahwa transistor itu cacat.
3) Peraba suhu jarak jauh
Radiasi inframerah yang dipancarkan oleh suatu benda merupakan fungsi yang unik dari suhu benda itu. Radiometer atau pirometer menampung dan mengukur radiasi dari suatu sasaran untuk menetapkan suhu sasaran itu. Pengukuran semacam ini dimanfaatkan untuk mendeteksi kebakaran, mengalurkan suhu samudera menurut lokasi dan kedalaman, dan mendeteksi bantalan gerbong kereta yang terlalu panas sementara kereta api melaju.
4) Keperluan militer
Dalam kemiliteran radiometer digunakan pada rudal yang mengejar panas (dari gas buang pesawat), untuk mengikuti lintasan pesawat dan rudal, pada peranti bidik untuk memandu senapan, dan untuk peranti melihat dalam gelap. Astronomi juga memanfaatkan radiometer dalam mengikuti lintasan benda langit.
5) Analisis bahan
Banyak bahan menyerap radiasi inframerah secara khas sehingga spektrum serapan itu dapat digunakan sebagai identifikasi maupun untuk penetapan kadar.
6) Remote Control
Tentunya, kamu memiliki televisi di rumah. Pada televisi itu terdapat remote control guna memilih menu acara sesuai kehendak kita. Tanpa harus menghampiri televisi kita tinggal menekan tombol-tombol pada Remote Control.
Dapatkah kamu menyebutkan berbagai peralatan yang menggunakan magnet. Lalu, bagaimanakah prinsip kerjanya? Di sekitar kita banyak sekali peralatan yang menggunakan magnet. Contoh sederhana, lihatlah lemari es di rumahmu! Pintu lemari es menggunakan magnet untuk dapat ditutup.
Berikut ini ayo kita kenali lebih dalam manfaat magnet dalam berbagai peralatan di sekitar kita!
A. Motor Listrik
Motor listrik tidak mengahsilkan gas buangan yang mencemari udara dan memperbesar efek rumah kaca (penyebab suhu bumi naik) seperti terjadi pada mesin bahan bakar bensin atau solar (mesin diesel). Motor listrik bekerja berdasarkan prinsip eletromagnet. Motor listrik dikembangkan oleh fisikawan asal Inggris Michael Faraday (1791-1867), pada 1831. Dengan memanfaatkan sifat magnet yang saling tolak dan saling tarik berdasarkan kutubnya, ditambah dengan elektromagnet yang memiliki medan magnet besar bila dialiri listrik, maka motor listrik dapat mengasilkan tenaga putar.
Contoh sederhana motor listrik dapat kita jumpai pada dinamo sepeda dengan tenaga putar ban sehingga menghasilkan energi listrik. Atau sebaliknya pada motor listrik mobil-mobilan dengan tenaga batere menghasilkan tenaga putar.
Motor listrik sangat berpotensi untuk dikembangkan. Hal ini mengingat ramah lingkungan dan diharapkan dapat menjadi energi alternatif. Sebagai contoh: Belanda mengembangkan kincir angin yang menggunakan dinamo guna menciptakan pembangkit listrik.
B. loadspeaker
Pengeras suara atau yang sering kita kenal loudspeaker adalah perangkat yang mengubah getaran listrik menjadi suara. Alat ini biasanya terdapat pada bagian akhir rangkaian elektronika, seperti telepon, televisi, radio, atau hi-fi. Metode pembangkitan suara dari sinyal-sinyal rangkaian penguat telah dikembangkan sejak tahun 1874 oleh warga Jerman, Wemer von Siemens, dan juga di Inggris pada tahun 1898 oleh Oliver Lodge. Pengeras suara sederhana terdiri atas osilator yang mengubah sinyal listrik menjadi gerak mekanik dan pembungkusnya, yang meneruskan gerak mekanik menuju udara di sekitamya.
Sebagian besar pengeras suara dibuat atas dasar prinsip elektrodinamika. Pengeras suara ini pertama kali dipatenkan pada tahun 1924 oleh Chester W. Rice dan Edward W. Kellogg di Amerika Serikat. Jenis lainnya menggunakan prinsip elektrostatika, yang ge- taran suaranya dihasilkan dari perubahan tegangan antara lempeng-lempeng yang bermuatan listrik.
Berdasarkan prinsip elektrodinamika, umumnya, pengeras suara tersusun atas magnet permanen berbentuk gelang yang dilekatkan pada lempeng belakang, dengan kutub elektrode besi lunak tepat di tengahnya. Susunan ini menghasilkan fluks magnetik radial. Kumparan suaranya, yang terbuat dari kabel sangat halus, mengelilingi kutub elektrode. Salah satu ujung kumparan suara ditempelkan pada bagian bergerak yang disebut diafragma. Diafragma ini bebas bergerak maju-mundur pada celah udara. Diafragma bisa terbuat dari kertas, plastik, logam, atau kadang-kadang gabungan dua atau lebih bahan-bahan tersebut. Agar dapat bergetar maju-mundur secara menyeluruh, tepi diafragma biasanya berombak. Arus bolak-balik yang masuk menyebabkan kumparan suara bergetar, lalu menggerakkan diafragma. Gerakan ini diteruskan menuju udara dan memancar berupa suara.
Pengeras suara elektrostatik tersusun atas sebuah lempeng bergerak atau elektrode, dan lempeng tak bergerak. Lempeng tak bergerak menerima muatan listrik sebagai tegangan polarisasi, agar terdapat medan listrik di antara kedua jenis lempeng tak bergerak dan bergerak. Bila ada sinyal listrik masuk, lempeng bergerak akan mengubah-ubah medan listrik; dan perubahan gaya elektrostatik yang terjadi di antara lempeng-lempeng itu akan menyebabkan bergetarnya lempeng bergerak, yang kemudian mengeluarkan suara. Pengeras suara yang banyak digunakan umumnya memakai dua lempeng bergerak, dengan kedudukan berselingan, lempeng bergerak, tak bergerak, bergerak.
Gerakan yang dihasilkan pengeras suara memiliki frekuensi resonansi alamiah, mirip benda yang ditempelkan pada pegas; peran pegas dijalankan oleh kerucut kertas. Umumnya pengeras suara dirancang dengan frekuensi resonansi alamiah serendah mungkin.
Karena caranya berperan, pengeras suara elektro-dinamik bisa dispesialisasikan untuk mencapai rancangan optimal dalam fungsi-fungsi khusus. Contohnya, woofer adalah pengeras suara untuk suara berfrekuensi rendah, atau suara bas, yakni pengeras suara yang dirancang untuk mereproduksi kelompok nada rendah dari rentang frekuensi dengan fidelitas maksimum. Pada saat yang sama dilakukan pembatasan terhadap suara-suara berfrekuensi tinggi. Jadi untuk mereproduksi seluruh rentang frekuensi dibutuhkan juga pengeras suara khusus yang berfrekuensi tinggi. Jenis yang disebut tweeter ini menarnpung suara-suara nada tinggi. Woofer berat dan berukuran relatif besar, dengan garis tengah antara 25- 45 sentimeter, sedangkan tweeter lebih kecil dan lebih ringan, umumnya berbentuk kerucut dengan garis tengah 5-15 sentimeter.
Tweeter tak memiliki bagian yang bergetar. Sebagai gantinya, jenis ini mengurai muatan-muatan listrik udara (ion gas) yang terkurung dalam suatu tabung kecil di dalam pengeras suara itu. Ketika terpengaruh oleh sinyal-sinyal rangkaian penguat, ion gas ini bergetar. Getaran ini diteruskan melewati suatu ruangan yang berbentuk seperti terompet kecil, sehingga dihasilkan suara dengan nada tinggi saja.
Dalam sistem hi-fi, berkenaan dengan pembagian frekuensi, umumnya digunakan juga pengeras suara untuk frekuensi interval tengah; suatu unit yang secara fisik dan elektrik berada di antara woofer dan tweeter. Bila sistem hi-finya hanya menggunakai woofer dan tweeter, sistem itu disebut sistem pengras suara dua jalur, dan bila ditambahkan pengeras suara interval tengah, disebut sistem tiga jalur.
Pada sistem hi-fi, umumnya digunakan pembagi frekuensi suara atau jaringan crossover, agar dapat dilakukan pemisahan frekuensi. Jaringan ini berfungsi membagi interval frekuensi menjadi dua atau tiga bagian dan membawanya menuju pengeras suara masing-masing, sehingga mencegah masuknya frekuensi yang tak dikehendaki ke pengeras yang salah. Contohnya, menyaring nada rendah yang menuju tweeter agar semua nada rendah mengalir ke woofer. Rangkaian khusus ini ditempatkan di antara rangkaian penguat dan pengeras suara.
C. kaset dan sejenisnya
Tentunya kamu di rumah memiliki kaset, dan sejenisnya. Tidakkah kamu menyadari bahwa barang-barang berteknologi itu menggunakan magnet sebagai utama yang menentukan.
1. Kaset
Kaset merupakan perangkat kompak yang berisi pita magnetik untuk menyimpan dan menyajikan rekaman suara dan gambar. Kaset dapat dibagi dua, yaitu kaset perekam suara (kaset audio) dan kaset perekam gambar (kaset video). Kaset audio dapat dimainkan pada perekam pita (tape recorder), sedangkan kaset video dapat dimainkan pada perekam pita video (video tape recorder).
lde untuk merekam suara pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Alva Edison, ilmuwan AS, dengan menciptakan fonograf pada tahun 1877. Alat itu dapat merekam suara dengan menggunakan sebuah silinder berlapis aluminium sebagai media penyimpan. Suara yang hendak direkam ditangkap dengan menggunakan sejenis diafragma. Getaran diafragma akibat bunyi tersebut diteruskan pada sebuah jarum yang kemudian menuliskan getaran suara tersebut pada silinder alumunium yang berputar Sebuah jarum lainnya digunakan untuk memperdengarkan hasil rekaman tersebut dengan cara memutar kembali silinder yang telah direkam. Suara hasil rekaman tersebut dapat didengarkan dengan mengguna-kan semacam corong yang berfungsi sebagai speaker.
Cara Kerja Kaset
Kaset yang lazim diputar pada alat tape recorder terdiri dari rumah kaset, pita kaset, dan dua buah gulungan pita. Pita kaset yang terbuat dari plastik itu dilapisi oleh lapisan oksida terrik, yaitu semacam serbuk halus yang bersitat magnetik. Dalam suatu tape recorderada bagian yang disebut recording head (kepala rekam) atau biasa disebut sebagai head saja. Head ini adalah sebuah elektromagnet yang menginduksikan daya magnetnya pada pita yang berputar pada saat rekaman (recording). Daya magnet tersebut berubah-ubah sesuai dengan aliran listrik yang dikirimkan oleh mikrofon. Perubahan magnetik itu mempengaruhi pita kaset dan membentuk semacam pola. Pada saat rekaman tersebut diputar kembali (playback) pola magnetik tersebut dibaca kembali oleh head yang kemudian mengirimkan sinyal kepada penguat sinyal (amplifier) sehingga kemudian dapat keluar menjadi suara melalui speaker.
2. Kaset Video
Pita kaset video terbuat dari plastik yang berlapis oksida terrik. Pada proses perekaman ketika pita melalui kepala rekam partikel-partikel oksidanya dimagnetisasi ke dalam pola-pola yang bersesuaian dengan isyarat-isyarat televisi. Pita merekam arus listrik hasil ubahan isyarat televisi melalui kumparan kabel ke dalam elektromagnet yang disebut head. Pola rekaman video terdiri atas tiga jalur, yaitu jalur suara, jalur gamba dan jalur kontrol. Jalur gambar terletak di tengah pita dan memerlukan tempat yang lebih banyak, sedangkan jalur suara dan jalur kontrol berada pada tepi pita. Jalur kontrol menjaga keseluruhan jalur agar gambar yang tercipta tidak tumpang tindih atau miring pada saat muncul di layar televisi.
D. Cakram magnetik
Cakram magnetik adalah salah satu jenis perangkat keras sebagai tempat penyimpanan sekunder pada komputer (jenis lain adalah pita magnetik, drum magnetik, dan penyimpanan teras besar). Cakram ini terbuat dari logam atau plastik yang disalut secara khusus. Informasi direkam dnegan memagnetkan sel-sel pada permukaan cakram, informasi itu tersimpan dalam bentuk digit biner (0-1).
Pada komputer besar, sejumlah cakram ditumpuk dalam suatu pak cakram yang ditaruh dalam unit penyimpanan. Pengaksesan data atau instruksi yang telah terekam pada cakram lebih mudah daripada pengaksesan pada pita magnetik.
1. Disket
Mikrokomputer dan minikomputer menggunakan cakram kecil dan lentur yang dalam bahasa inggis sering disebut ploppy disk atau disket. Disket ini mampu menyimpan beberapa ratus ribu karakter (huruf).
Ploppy disk terbuat dari piringan plastik berukuran diameter yang cukup kecil, yaitu 3.5 inchi yang dapat dimasukkan ke dalam saku baju. Piringan dari micro disk dibungkus ke dalam suatu tempat yang terbuat dari plastik keras sehingga lebih awet, tidak mudah tergores, dan tidak mudah tertekuk.
Mikrodisk terbuat dari piringan plastik yang lentur, disebut juga dengan micro flopy. Microdisk meruapakn perkembangan dari minidisk dan mulai banyak digunakan di komputer-komputer mikro.
Pada tahun 1972, IBM memperkenalkan mini disk sebagai media penyimpanan program untuk mainframe komputer. Ini disk disebut juga dengan nama flopy disk, mini flopy disk. Mini disk terbuat dari plastik tipis yang lentur dan dilapisi dengan lapisan magnetik serta dibungkus dengan suatu jaket pelindung.
Suatu minidisk diorganisasikan dengan dibagi menjadi beberapa lingkarang konsentris yang disebut dengan track serta dibagi dalam potongan-potongan melintang yang disebut dengan sector. Jumlah dari sector tergantung dari sistem disk yang dipergunakan untuk masing-masing komputer.
2. Harddisk
Mikro komputer dapat juga dilengkapi dengan cakram keras (hard disk) yang mampu menyimpan jutaan karakter dan biasanya tidak mudah diambil-ambil. Cakram keras lebih cepat kerjanya dan tidak merepotkan, tetapi lebih mahal dari disket.
Harddisk terbuat dari piringan keras dari bahan alumunium atau keramik yang dilapisi zat magnetik. Karena piringan dari hard disk bentunya keras dan kaku, maka suatu hard disk dapat terdiri dari 5 sampai 100 piringan yang disusun. Ukuran dari diameter iringan umumnya adalah 14 inchi atau 8 inchi atau 5,25 inchi. diameter 14 inchi dan 8 inchi banyak digunakan di komputer besar dan komouter mini sedang yang berdiameter 5, 25 inchi banyak digunakan untuk komputer mikro.
Komputer mikro sekarang banyak yang menggunakan hard disk dengan kapasitas 80 gigabyte, 160 gigabyte atau bahkan lebih. Harddisk yang terpasang di hard disk drive berputar dengan kecepatan tinggi, berkisar 40-1000 putaran per detiknya.
e. Generator
Generator pada prinsipnya dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Secara umum, generator dapat didefinisikan sebagai alat yang mengubah beberapa bentuk energi menjadi energi listrik. Energi yang dibutuhkan untuk memutar generator dapat diperoleh dari mesin penggerak seperti turbin air, turbin uap, mesin pembakaran dalam, atau turbin gas.
Pada generator, sumber pembangkit tenaga listrik berasal dari tenaga gerak, sedangkan baterai dan sel bahan bakar mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik; sel fotolistrik mengubah tenaga cahaya menjadi tenaga listrik; dan termolistrik mengubah tenaga panas menjadi tenaga listrik. Secara teoretis semua mesin listrik bersifat dapat dibalik. Bila dicatu tenaga mekanik, generator akan berfungsi sebagai pembangkit listrik, dan bila diberi tenaga listrik, akan berfungsi sebagai motor listrik.
Generator terbagi atas dua macam, yaitu generator arus bolak-balik dan generator arus searah. Hampir seluruh listrik yang ada saat ini dihasilkan oleh generator arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik disebut juga altenator, altenator serernpak, atau generator serempak. Generator serernpak rnerupakan generator utama pada hampir sernua pembangkit listrik tenaga air maupun tenaga uap. Hal ini memudahkan transformator menaikkan tegangan bolak-balik selama pentransmisian (pengiriman listrik) dan penurunan tegangan selama pendistribusian ke pemakai.
Dasar-dasar perubahan tenaga Elektromekanik ditemukan oleh Michael Faraday. Ia membuat alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik dengan bantuan cakram putar (Gambar 1). Prinsip alat ini: konduktor selalu bergerak melintasi medan magnet pada arah yang sama. Prinsip ini kemudian dikenal sebagai kaidah tangan kanan. Kaidah tangan kanan merupakan dasar semua mesin yang mengubah gerakan mekanik menjadi tenaga listrik. Kaidah ini mengatakan bahwa bila sepotong konduktor digerakkan melintasi atau memotong medan magnet, maka akan timbul tegangan konduktor melalui ujung-ujung konduktor. Besarnya tegangan yang timbul adalah:
e = B.l.v.............(1)
Dengan e adalah besarnya tegangan yang dihasilkan dalam volt; B adalah kuat medan magnet dalam tesla (weber per meter persegi); 1 panjarig konduktor, dalam meter; dan v kecepatan dalam meter per detik.
Beban harus diletakkan di antara ujung konduktor, agar diperoleh arus listrik. Pada saat konduktor dihubungkan dengan beban yang berhambatan, arus listrik akan mengalir di sekitar rangkaian tertutup. Seperti yang pertama kali dibuat oleh Ampere, arus listrik ini berinteraksi dengan medan magnet sehingga menghasilkan gaya F pada konduktor yang arahnya berlawanan dengan gerakan konduktor. Agar diperoleh gerakan konduktor yang konstan, gaya yang sama tetapi berlawanan arah dengan F harus dikenakan terhadap konduktor.
Pada saat generator berputar, konduktor dan arus listrik dibangkitkan di dalam beban.Dalam hal ini mesin mengubah gerakanmekanik menjadi tenaga listrik. Di dalam gerakan motor listrik, arus listrik digunakan di sekitar rangkaian dan gaya dihasilkan agar dapat memelihara gerakan konduktor. Dalam hal ini mesin mengubah tenaga listrik menjadi gerakan mekanik. Jadi gerakan generator atau motor adalah gerakan yang dapat dibalik
Generator arus bolak balik memiliki kumparan berlingkaran banyak yang berputar di dalam medanmagnet. Kegunaan lingkaran banyakini menambah harga panjang konduktor (l) pada persamaan (1), sehingga tegangan (e) menjadi lebih besar.
Generator arus searah sederhana terdiri atas kutub magnet yang tidak bergerak, kumparan yang berputar, komutator, dan beberapa borstel. Masing-masing ujung kumparan dihubungkan dnegan ruas komutator, yang menyerupai cincin kecil yang dipotong di tengahnya. Komutator memutar balik sambungan kumparan dan rangkaian bagian luar pada waktu yang bersamaan agar tegangan dibangkitkan di antara pembalikan kumparan. Tegangan yang dihasilkan oleh mesin yang demikian merupakan tegangan getaran langsung. Getaran ini dapat dikurangi dengan menggunakan lebih banyak ruas pada komutator.
Di dalam generator arus searah stator dan rotor dipisahkan hanya oleh celah udara yang sangat tipis. Stator terdiri atas bingkai baja, lilitan medan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, kutub bantu,lilitan pengganti, gundar, dan giring-giring. Rotor terdiri atas inti, lilitan, dan komutator yang melekat pada poros. Sirkuit magnetis generator terdiri atas bingkai, kutub medan, celah udara antara stator dan rotor, dan inti angker, sedangkan rangkaian listrik generator terdiri atas lilitan medan, lilitan anker, komutator, dan gundar-gundar.
1. Dinamo Sepeda
Dinamo sepeda merupakan generator. Ketika kita mengayuh sepeda, roda berputar. Akibatnya, dinamo pun ikut berputar. Perputaran dinamo menghasilkan energi listrik. Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi listrik.
2. Pembangkit Listrik
Ada banyak macam pembangkit listrik. Yang konvensional ada dua jenis, pembangkit listrik dengan tungku uap berbahan bakar batu bara dan pembangkit berturbin yang berpenggerak air. Jenis yang lebih modem adalah pembangkit bermesin pembakaran dalam dan pembangkit nuklir. Saat pembuatannya, pemilihan jenis dan lokasi penempatannya ditentukan oleh banyak faktor seperti harga pabrik, harga bahan bakar, harga kabel transmisi, ada tidak adanya air pendingin, serta perusakan lingkungan yang ditimbulkannya.
Pembangkit listrik tenaga air membangkitkan sekitar 23,09 persen dari seluruh tenaga listrik yang dihasilkan di Indonesia, yakni sekitar 1.969 Megawatt. Pada tahun 1989, 64 dari 1182 pembangkit listrik yang ada di Indonesia digerakkan oleh tenaga air, 36 di antaranya terdapat di Pulau Jawa. Pembangkit ini mengubah tenaga jatuhnya air menjadi listrik. Pembangkit bertenaga air menggunakan air simpanan dalam waduk di atas bendungan. Air mengalir melalui terowongan atau pipa pesat menuju turbin. Ketika mengalir melalui turbin, tenaganya yang besar menggerakkan baling-baling dan poros turbin, yang kemudian menggerakkan generator listrik. Karena memanfaatkan tenaga jatuhnya air, pembangkit jenis ini harus dibangun di daerah yang memiliki perbedaan elevasi yang tinggi.
Harga operasi pembangkit listrik tenaga air lebih murah dibanding pembangkit uap atau pun diesel dan tidak menyebabkan polusi udara. Namun pembangkit tenaga air ini dibatasi oleh kemampuan waduk menyimpan air, dan hanya ada sedikit tempat yang cocok untuk membangun bendungan dan waduk, yang membutuhkan tempat sangat luas.
Pembangkit listrik tenaga uap membangkitkan sekitar 40,08 persen dari 8.529 Megawatt listrik yang dihasilkan di Indonesia pada awal tahun 1989. Enam dari 10 PLTU yang menghasilkan listrik 3.416 Megawatt ini berada di Pulau Jawa. Sisanya tersebar di Palembang, Medan, dan Ujungpandang. Pada pembangkit ini tenaga dihasilkan dari pembakaran batu bara, minyak, atau gas alam. Bahan bakar dibakar dalam ruang pembakaran untuk menghasilkan panas. Panasnya digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Lalu uap dialirkan melalui serangkaian perangkat pemanas. Gas-gas panas bertekanan mengelilingi tabung-tabung yang berisi uap di dalam pemanas, menambah suhu dan tekanan uap di dalam tabung.
Dari pemanas, uap bertekanan tinggi digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang sangat besar. Turbin uap ini memiliki sederetan roda yang masing-masing dilengkapi dengan beberapa rotor seperti baling-baling yang terpasang pada poros. Pada saat mendesak turbin, uap menekan bilah-bilah dan menyebabkan roda dan poros turbin berputar. Berputarnya poros memutar rotor generator listrik, dan keluar- lah listrik.
Setelah melewati turbin, uap masuk ke dalam pendingin. Di dalamnya, uap melewati pipa berkelok-kelok yang membawa air dingin. Air pendingin dalam pipa menyerap panas uap. Ketika suhunya turbin, uap mengembun menjadi air yang kemudian dipompa kembali menuju tungku untuk mengalami daur berikutnya.
Meskipun efisien dan dapat diandalkan, pembangkit tenaga uap mengeluarkan banyak polusi. Di beberapa pembangkit yang tidak memiliki menara atau kolam pendingin, air pendingin yang menjadi panas dialirkan ke dalam danau, sungai, atau kolam. Pencemaran panas yang menghangatkan tumbuhan dan binatang di dalam air ini tidak diperkenankan di beberapa negara. Selain itu, asap pembakaran bahan bakar yang mengandung zat kimia dan partikel-partikel mengakibatkan udara tercemar jika asap pembakaran itu dilepas ke atmosfer. Meskipun sebagian besar pembangkit tenaga uap menggunakan perangkat pengontrol pembatas polutan, a1at ini tidak secara mutlak membatasi terjadinya pencemaran.
Pembangkit listrik tenaga nuklir yang belum ada di Indonesia ini membangkitkan sekitar 11 persen kebutuhan listrik dunia. Cara pembangkit nuklir menghasilkan listrik mirip dengan pembangkit tenaga uap. Hanya sebagai ganti niang pembakaran bahan bakar, pembangkit nuklir menggunakan reaktor nuklir. Alat ini digunakan untuk menghasilkan panas dalam jumlah sangat besar melalui proses pemisahan inti atom uranium atau plutonium, bahan bakarnya. Panas pembelahan inti digunakan untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi. Uap menggerakkan tur- bin yang kemudian memutar generator. Setelah meninggalkan turbin, uap diembunkan menjadi air dan kemudian akan menjalani daur ulang yang sama.
Pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan bahan bakar lebih sedikit untuk menghasilkan panas yang sama banya,, serta tak menyebabkan polusi udara. Tetapi pembangkit ini mengandung bahan radioaktif ayng berbahaya. Karena itu, pembangkit ini harus memiliki sistem keamanan khusus untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif.
F. Detektor Logam
Detektor logam digunakan untuk mencari objek logam yang tersembunyi. Peranti ini serkarang merupakan perlengkapan baku di setiap bandar udara dalam usaha mencegah pembajakan pesawat terbang. Polisi dalam menaggulangi kejahatan juga diperlengkapi dengan alat ini. Di samping mereka, ahli purbakala, geologiwan yang mengeksplorasi bahan galian logam, dan pencari harta karun memanfaatkan detektor ini. Rancangan dan bentuknya bisa beraneka ragam, namun cara kerjanya sama, yakni berdasarkan pancaran radio lewat antenanya. Objek logam mampu menyerap gelombang radio ini dan memantulkan kembali. Rangkaian penerima akan menggandakan gelombang pantulan menjadi isyarat yang kuat untuk membunyikan tanda bahaya.
Detektor logam dapat mendeteksi logam yang tertimbun tanah, atau berada di balik batuan atau bata. Banyak detektor yang mempunyai rangkaian pembeda, sehingga dapat membedakan logam mulia dari logam lain. Ada detektro logam yang ringan dan bekerja dengan tenaga baterai sehingga mudah dijinjing.
Bagaimana metal detektor bekerja? Medan magnet terbentuk pada arus listrik alat pendeteksi logam. Medan magnet tersebut menarik berbagai logam yang tersembunyi di dalam tanah. Saat itu lampu pada metal detektor menyala. Hal ini menandakan ada sebuah logam yang terdeteksi.
Alat metal detektor digunakan oleh para pemulung. Dengan membuat alat metal detektor mereka berhasil mengumpulkan banyak paku yang terserak di tanah. Dengan hanya menggunakan magnet yang berkekuatan cukup tinggi mereka mengingatnya pada sebuah batang kayu. Ketika di arahkan ke tanah, berbagai jenis logam pun terkumpul. Ini memudahkan mereka dalam pencarian logam.
G. Kereta Magnet
Dapatkah kamu membayangkan sebuah kereta bergerak melayang di udara? Para ahli telah membuat dan merasakan sebuah kereta yang meluncur dengan kencang melayang di atas rel. Kereta itu disebut kereta magnet. Kereta magnet tidak berisik seperti kereta api dan tidak menyebabkan polusi. Namun, kereta ini lebih mahal pembuatannya karena membutuhkan rel khusus.
Gaya magnet menjaga kereta magnet di udara, karena pada relnya dan sisi keretanya mengandung magnet. Teknologi ini menerapkan sifat magnet dimana kutub yang sama tarik menarik dan kutup yang tidak senama tolak menolak. Kutub magnet pada kereta dan rel senama sehingga tolak menolak. Akibatnya, begitu kuatnya magnet tersebut dapat mengangkat kereta dengan penuh penumpang hingga 15 cm diatas rel.
Kereta magnet dapat mencapai kecepatan 480 kilometer perjam. Kereta api biasa tidak dapat mencapai kecepatan ini karena terjadi gesekan antara roda kereta dengan rel sehingga banyak kehilangan kecepatannya.
H. Telepon
Siapa yang tidak mengenal telepon. Semua orang mengenal telepon. Bahkan siswa sekolah dasar pun menggunakan telepon selular. Telepon adalah perangkat penerirna dan pengirim suara dengan perantaraan listrik. Kata telepon berasal dari bahasa Yunani tele yang berarti jauh dan phone yang berarti suara.
Prinsip kerja pesawat telepon memiliki dua bagian penting, yakni mikrofon dan pengeras suara. Mikrofon mengubah suara menjadi sinyal listrik. Pada mikrofon serbuk arang (jenis mikrofon yang banyak dipakai pada pesawat telepon), membran yang berada di dalam mikrofon akan bergetar apabila seseorang berbicara di depan mikrofon tersebut.
Getaran membran mengubah-ubah kepadatan serbuk karbon yang berada di belakang membran. Resístans serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan perubahan kepadatannya, akibatnya arus listrik yang mengalir melewati serbuk karbon berubah-ubah pula. Arus listrik diperoleh dari baterai yang terpasang di kantor telepon (pada telepon sistem baterai sentral) atau di rumah pelanggan (pada sistem baterai lokal). Karena perubahan arus listrik seirama dengan perubahan resistans serbuk karbon dan sesuai pula dengan perubahan tekanan pada membran, maka perubahan arus listrik pada kawat telepon seirama dengan suara yang diterima oleh mikrofon. Arus listrik yang berubah-ubah berjalan sepanjang bentangan kawat telepon menuju pengeras suara pada pesawat telepon lawan. Pengeras suara berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi suara. Di dalam pengeras suara terdapat dua jenis magnet, yaitu magnet permanen dan elektromagnet. Arus listrik yang mengalir dari pesawat telepon pengirim akan memagnetkan elektromagnet. Karena arus listrik berubah-ubah besarnya, maka kemagnetan elektromagnet berubah-ubah pula. Interaksi antara medan magnet permanen dan medan magnet elektromagnet membagkitkan getaran pada membran pengeras suara. Getaran membran ini menghasilkan suara.
Sistem Penyambungan Telepon. Komunikasi antara dua pemakai telepon dapat berlangsung apabila kedua telepon dalam keadaan tersambung satu sama lain. Dalam hal ini ada dua macam sistem penyambungan, yakni sistem manual (melalui operator) dan sistem otomatis.
Pada penyambungan manual, peminta sambungan terlebih dahulu harus berhubungan dengan operator yang berada di kantor telepon sebelum dapat berhu- bungan dengan pemakai telepon yang dituju. Operator menghubungkan telepon pemanggil dengan cara memasukkan jek (jack) atau colok penghubung ke papan-hubung (switchboard) dan membunyikan bel panggil. Dewasa ini sistem penyambungan manual sudah jarang digunakan.
Penyambungan otomatis mulai menggantikan sistem penyambungan manual sejak Almon B. Strowger menemukan sakelar putar bertingkat pada tahun 1 880. Pada sistem ini, pemanggil cukup menekan tombol-tombol angka atau memutar piringan angka sesuai dengan nomor telepon yang dituju. Sistem penyambungan otomatis terdiri atas tiga jenis, yakni sistem penyambungan langkah demi langkah, sistem pe- nyambungan batang bersilang, dan sistem penyambungan elektronis.
I. superkonduktor
Superkonduktor/superkonduktivitas adalah gejala hilangnya sama sekali resistans listrik dalam logam dan aliase tertentu yang didinginkan ke dekat nol kelvin (nol mutlak). Karena tidak ada hambatan, elektron dapat berputar-putar dalam gelang superkonduktor terus-menerus. Di sini dikenal suhu kritis; di atas suhu ini logam itu bersifat konduktor (penghantar) biasa. Suhu kritis itu berkisar sekitar 20 K. Namun, sejak tahun 1986 ditemukan bahan (aliase, keramik, dan bahan majemuk lain) yang masih bersifat superkonduktor sampai 90 K. Orang masih terus meneliti untuk memperoleh bahan yang bersifat superkonduktor pada suhu kamar. Superkonduktivitas dapat dirusakkan oleh adanya medan magnet, di samping oleh kenaikan suhu.
Gejala superkonduktivitas ditemukan oleh H. Kamerlingh Onnes, fisikawan Belanda ahli suhu rendah, dalam tahun 1911 ketika ia mengukur resistans listrik merkurium padat pada suhu rendah (dibenamkan dalam helium cair). Pada tahun 1933 Walther Meissner dan R. Ochsenfeld, insinyur Austria, menemukan bahwa bahan superkonduktor yang ditaruh dalam medan magnet luar dan kemudian didinginkan ke bawah suhu kritisnya akan menolak fluks magnetik (bahan itu menjadi diamagnetik). Efek Meissner ini membuktikan bahwa gejala super-konduktivitas bukanlah gejala fisika klasik, melainkan gejaia mekanika kuantum.
Superkonduktor mempunyai beberapa sifat yang khas. Kecuali suhu kritis dan medan magnet kritis tersebut di atas, superkonduktor mengenal arus listrik kritis (di atas nilai itu, arus Iistrik akan menyebabkan bahan kehilangan superkonduktivitas-nya), kedalaman tembus (sedalam apa medan magnet menembus sebuah superkonduktor), jarak koheren (jarak dua elektron agar bisa mengalir bersama-sama secara superkonduktif), dan kalor jenis di dekat suhu kritisnya. Teori superkonduktivitas telah cukup diperkembangkan. Yang terkenal adalah teori BCS (Bardeen—Cooper—Schrieffer). Berdasar teori ini superkonduktor tradisional dikelompokkan dalam dua tipe. Tipe 1 adalah superkonduktor biasa, sedangkan tipe 2 mempunyai kedalaman tembus yang besar dan panjang koheren yang pendek dibandingkan dengan tipe 1. Dalam superkonduktivitas dikenal efek Josephson:
Sepasang superkonduktor yang didekatkan sampai sedekat 10-10 meter dialiri arus listrik kecil. Ternyata pasangan-pasangan elektron (disebut pasangan Cooper) akan meloncat dari superkonduktor yang satu ke yang lain, meskipun tidak ada selisih voltase antara keduanya.
Superkonduktivitas diterapkan dalam banyak hal. Orang segera mampu membuat magnet dengan kuat medan yang sangat tinggi. Laboratorium kecil sekarang sanggup memìliki magnet dengan kuat medan 100.000 gauss untuk berbagai penggunaan. Penerapan kedua adalah untuk membuat peranti elektronik yang sangat peka, antara lain dengan memanfaatkan efek Josephson tersebut di atas. Peranti ini diterapkan dalam bidang perkomputeran, metrologi, dan rekayasa lain. Yang sedang dikembangkan adalah pemanfaatan superkonduktor dalam penerusan (transmisi) tenaga listrik, pembuatan generator dan motor berukuran kecil dengan daya yang besar. Sedang dicita-citakan pembuatan kereta rel yang mengambang karena diangkat oleh gaya magnet.
J. gelombang elektromagnetik
1. Gelombang Radio
Pemancar radio merupakan alat pembangkit getaran listrik dengan frekuensi sangat tinggi, yang disebut frekuensi radio. Getaran energi listrik berupa frekuensi radio ini disalurkan melalui antena ke segala arah sebagai gelombang elektromagnet.
Adanya gelombang itu, kita dapat mendengarkan siaran radio yang pemancarnya jauh dari kita. Radio Republik Indonesia dapat memancarkan gelombang hingga ke pelosok.
2. Sinar Radioaktif
Radioaktif adalah peristiwa pemancaran sinar (radiasi) oleh suatu zat dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari luar. Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut dinamakan sinar radio aktif.
Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu: sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma. Sinar alfa tersusun atas dua proton dan dua neutron, atau inti atom helium. Sinar alfa memiliki daya tembus paling kecil namun daya ioniasisinya paling besar, dan bermuatan positif. Sinar beta tersusun atas satu buah elektron. Sinar ini memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar alfa dan bermuatan negatif. Adapun sinar gamma termasuk dalam gelombang elektromangnet, tidak memiliki massa, dan tidak bermuatan. Sinar gamma memiliki daya tembus yang paling besar dibandingkan sinar alfa dan sinar beta.
a. Sinar x
Sinar x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 108-1212m. Sinar ini dapat menembus benda lunak seperti daging dan kulit, tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang, gigi, dan logam. Sinar x sering digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran, fisika, kimia, meneralogi, metalurgi, dan biologi.
Sinar-X ditemukan secara tidak disengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923), ilmuwan Jerman, pada 8 November 1895. Pada saat itu, Rontgen sedang mempelajari pancaran elektron (electron beam) dari tabung katode. Lempeng logam yang terletak di dekat tabung katode memancarkan sinar fluoresens selama elektron dialirkan. Karena itu, Rontgen menyimpulkan bahwa sinar tersebut disebabkan oleh radiasi dari suatu atom. Karena tidak dikenal dalam ilmu, maka ia kemudian menamakan-nya sinar-X.
1) Foto Sinar-X
Sinar-X dapat menembus permukaan sebuah benda dengan ketebalan tertentu. Karena itu, sinar ini sering dimanfaatkan di dalam bidang kedokteran, terutama untuk melihat kondisi tulang, gigi, serta organ-organ tubuh lainnya tanpa melakukan pembedahan. Melalui foto sinar-X, dokter dapat mengetahui penyebab berbagai penyakit dengan lebih akurat.
Foto sinar-X diambil dengan menggunakan kamera sinar-X. Prinsip kerja kamera ini sama dengan kamera biasa. Sinar-X akan meninggalkan sebuah berkas cahaya pada film. Bagian-bagian tubuh yang keras akan menahan sinar-X, sehingga bagian ini memancarkan sinar fluoresens pada film. Adapun bagian-bagian tubuh yang lunak akan ditembus oleh sinar-X, sehingga sìnar ini dapat menghi-tamkan film. Pada umumnya, dokter menampilkan hasil foto sinar-X (atau foto rontgen) dalam bentuk negatif filmnya. Karena itu, bagian yang tidak bisa ditembus sinar-X berwarna lebih terang daripada bagian yang dapat ditembus sinar-X.
2) Pemindai Sinar-X
Selain di bìdang kedokteran, sinar-X juga digunakan untuk mendeteksi suatu benda. Pemindai sinar-X (X-ray scanner) sering ditemukan pada fasilitas-fasilitas umum seperti bandara, hotel, dan pusat perbelanjaan untuk memeriksa barang-barang yang dibawa oleh pengunjung atau penumpang. Sinar-X juga digunakan dalam teknik radiografi untuk menguji sebuah benda dan memeriksa kerusakan atau cacat pada mesin. Teknik radiografi ini umumnya menggunakan atom kobalt-60 dan sesium-137 sebagai isotop radioaktif. Sinar-X juga sering dimanfaatkan untuk memeriksa struktur kristal. lnti-inti atom yang berjajar dalam kristal akan membelokkan berkas sinar-X sehingga kemudian diperoleh pola difraksi yang akan memberikan informasi mengenai struktur kristal tersebut.
Gambar 7.9 Pemindai sinar X
b. Infra merah
Infra merah adalah bagian dari spektrum radiasi elektromagnetik yang terentang antara panjang gelombang 0,75 dan 1000 mikrometer. Gelombang ini lebih pendek daripada gelombang mikro, dan pada sisi pendeknya berbatasan dengan cahaya merah yang tampak oleh mata kita. Mata manusia normal tidak dapat mendeteksi cahaya inframerah, tetapi kulit kita dapat merasakannya sebagai pancaran panas. Ada detektor khusus yang dapat menangkapnya dan mengubah masukanitu menjadi isyarat tertentu.
Penggunaan radiasi inframerah untuk hal-hal sebagai berikut.
1) Membuat gambar termal
Alat susuran inframerah maupun kamera pembentuk bayangan menghasilkan gambar termal dari benda sasaran. Penerapan dalam kedokteran antara lain berupa pemetaan termal jarak jauh terhadap tubuh, sehingga terdeteksi titik-titik yang lebih panas atau lebih dingin daripada sekitarnya.
2) Mikroskop
Mikroskop inframerah memungkinkan pemetaan termal objek amat kecil seperti transistor atau mikro rangkaian. Adanya titik-titik pada transistor yang sangat panas menunjukkan bahwa transistor itu cacat.
3) Peraba suhu jarak jauh
Radiasi inframerah yang dipancarkan oleh suatu benda merupakan fungsi yang unik dari suhu benda itu. Radiometer atau pirometer menampung dan mengukur radiasi dari suatu sasaran untuk menetapkan suhu sasaran itu. Pengukuran semacam ini dimanfaatkan untuk mendeteksi kebakaran, mengalurkan suhu samudera menurut lokasi dan kedalaman, dan mendeteksi bantalan gerbong kereta yang terlalu panas sementara kereta api melaju.
4) Keperluan militer
Dalam kemiliteran radiometer digunakan pada rudal yang mengejar panas (dari gas buang pesawat), untuk mengikuti lintasan pesawat dan rudal, pada peranti bidik untuk memandu senapan, dan untuk peranti melihat dalam gelap. Astronomi juga memanfaatkan radiometer dalam mengikuti lintasan benda langit.
5) Analisis bahan
Banyak bahan menyerap radiasi inframerah secara khas sehingga spektrum serapan itu dapat digunakan sebagai identifikasi maupun untuk penetapan kadar.
6) Remote Control
Tentunya, kamu memiliki televisi di rumah. Pada televisi itu terdapat remote control guna memilih menu acara sesuai kehendak kita. Tanpa harus menghampiri televisi kita tinggal menekan tombol-tombol pada Remote Control.
Bumi Merupakan Magnet Alam
Bumi Merupakan Magnet Alam
A. Sifat Magnet Bumi
Bumi dapat dianggap sebagai magnet yang besar. Oleh karena itu, medan magnet dapat diamati di berbagai titik pada atau dekat bumi. Alat yang dapat digunakan untuk menunjukkan arah medan magnet adalah kompas.
Kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara, sedangkan kutub utaranya di sekitar kutub selatan magnet bumi. Oleh karena itu, jarum kompas selalu mengarah kurang lebih kearah utara-selatan.
Gambar 6.1 Bumi sebagai magnet alam
Letak kutub-kutub magnet bumi tidak persis berimpit dengan kutub-kutub bumi. Karena itu, arah garis gaya magnet bumi tidak berimpit dengan kutub utara-selatan yang sebenarnya. Jarum kompas pun tidak persis menunjukkan arah utara-selatan yang sebenarnya, tetapi agak menyimpang sedikit. Penyimpangan dari arah utara-selatan yang sebenamya disebut deklinasi.
Besamya sudut deklinasi di beberapa tempat di bumi tidak sama. Hal ini disebabkan oleh perubahan sudut deklinasi setiap tahunnya. Arah garis gaya magnet bumi pun pada umumnya tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena itu, sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu horizontal, umumnya tidak dalam kedudukan mendatar, melainkan miring dengan arah kutub utama ke atas atau ke bawah.
Sebaliknya, sudut yang dibentuk oleh magnet jarum dan bidang mendatar disebut inklinasi. Inklinasi di berbagai tempat di bumi tidak sama. Sudut inklinasi yang terbesar adalah 90% yang terdapat di belahan utara dan selatan. Tempat-tempat itu disebut kutub magnet bumi.
Sementara garis yang menghubungkan tempat-tempat di bumi yang nilai inklinasinya nol, disebut khatulistiwa magnet bumi atau aklin. Gambar di bawah menunjukkan perbedaan inklinasi di permukaan bumi. Di kutub-kutub magnet bumi, kedudukan magnet jarum adalah vertikal, sedangkan di khatulistiwa horizontal.
B. Manfaat Magnet Bumi dalam Kehidupan Sehari-Hari
Tahukah kamu manfaat magnet bumi dalam kehidupan kita sehari-hari? Magnet bumi secara tidak langsung membantu dalam menyebarkan sinyal radio. Magnet bumi menahan partikel elektron pada lapisan bumi. Lapisan itu disebut ionospher. Sinyal radio dapat di kirim dari permukaan bumi menuju lapisan ionospher dan kemudian dipantulkan kembali ke permukaan bumi secara lebih luas.
C. Peristiwa Alam Berkaitan dengan Magnet bumi
Ada beberapa peristiwa alam yang berkaitan dengan magnet bumi. Beberapa peristiwa di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Aurora
Aurora adalah peristiwa alam berkaitan dengan magnet bumi. Aurora adalah gejala bercahayanya lapisan atas atmosfer yang terjadi di dekat kutub utara maupun kutub selatan. Aurora di belahan bumi utara disebut arura borealis, sedangkan di belahan bumi selatan disebut aurora australis. Gejala ini disebabkan oleh bertabrakannya partikel berenergi tinggi (elektron dan proton) dari angkasa luar dengan atom-atom lapisan atas atmosfer. Interaksi semacam itu terjadi dalam zona-zona yang mengitari kutub magnetik bumi dengan garis tengah sekitar 2000 kilometer. Gejala ini tampak sangat nyata ketika aktivitas noda matahari mencapai puncaknya. Dalam hal ini Aurora utara dapat menjangkau langit Meksiko, sebaliknya Aurora selatan dapat mencapai ke Samoa. Pancaran elektron dan proton itu merupakan bagian dari angin surya. Karena partikel ini bermuatan listrik dan bergerak, maka mereka dipengaruhi oleh medan magnet, sehngga cenderung menuju kutub magnet bumi, baik selatan maupun utara. Itulah sebabnya Aurora terjadi di daerah itu.
Bentuk Aurora dapat beraneka, misalnya mirip tirai, mirip busur, berkas cahaya, pita, dan korona mirip kipas. Bentuk busur ternyata paling mantap, dapat berlangsung berjam-jam tanpa berubah bentuk. Bara yang hanya nampak pada malam hari ini umumnya berwarna kehijauan. Namun, di bagian yang sangat tinggi dapat berwarna merah sampai ungu. Diperkirakan aurora terjadi pada ketinggian 100-1000 kilometer di atas bumi.
2. Badai Magnet
Badai magnet adalah suatu gangguan menyeluruh pada medan magnet bumi. Badai magnet terjadi pada saat energi yang dipindahkan angin matahari menuju magnetosfer bumi melebihi 1 juta megawatt. Terganggunya medan magnet bumi merupakan contoh bahwa aktivitas matahari secara langsung mempengaruhi bumi. Badai ini menyebabkan gangguan pada lapisan ionosfer dengan menginterferensi penangkapan radio gelombang pendek.
Badai magnet ditimbulkan oleh partikel-partikel berenergi tinggi dan radiasi sangat kuat yang dilepaskan matahari sebagai hasil aktivitasnya. Pluktuasi kuat yang terjadi pada medan magnet bumi ini akan menimbulkan arus listrik yang dapat menyentak kabel transmisi listrik karena kelebihan beban secara tiba-tiba, mengacaukan arus listrik kabel telepon, dan menimbulkan karat pada instalasi pipa-pipa di bawah tanah. Sebagian besar badai magnet merupakan hasil interaksi antara partikel bermuatan dari matahari yang terjerat medan magnet bumi dan medan magnet bumi itu sendiri. Dari lubang-lubang korona, daerah korona matahari yang kerapatannya rendah, timbul aliran terus-menerus partikel bermuatan yang disebut angin matahari. Arus berkecepatan tinggi muncul sebagai akibat aktivitas angin matahari ini. Ketika bergerak sangat cepat, aliran partikel-partikel menabrak medan magnet bumi.
Para ahli berkeyakinan bahwa erupsi di permukaan matahari juga menyebabkan badai magnet karena banyak badai magnet yang terjadi secara tiba-tiba, tidak seperti badai magnet akibat angin matahari yang terjadi secara bertahap. Erupsi di permukaan matahari ini mengeluarkan elektron-elektron dan proton-proton berenergi tinggi di samping radiasi sinar gama dan sinar-X. Elektron-elektron dan proton-proton itu terjerat medan magnet bumi. Sinar gama dan sinar-X mempengaruhi medan magnet dengan menimbulkan perubahan di lapisan ionosfer dan lingkaran sabuk Van Allen, daerah partikel bermuatan di sekeliling bumi yang berbentuk kue donat.
Penambahan medan magnet dari matahari tak hanya menyebabkan badai magnet tetapi juga melindungi bumi dari sinar-sinar kosmik berenergi tinggi yang dihasilkan ledakan bintang yang disebut supernova.
A. Sifat Magnet Bumi
Bumi dapat dianggap sebagai magnet yang besar. Oleh karena itu, medan magnet dapat diamati di berbagai titik pada atau dekat bumi. Alat yang dapat digunakan untuk menunjukkan arah medan magnet adalah kompas.
Kutub selatan magnet bumi berada di sekitar kutub utara, sedangkan kutub utaranya di sekitar kutub selatan magnet bumi. Oleh karena itu, jarum kompas selalu mengarah kurang lebih kearah utara-selatan.
Gambar 6.1 Bumi sebagai magnet alam
Letak kutub-kutub magnet bumi tidak persis berimpit dengan kutub-kutub bumi. Karena itu, arah garis gaya magnet bumi tidak berimpit dengan kutub utara-selatan yang sebenarnya. Jarum kompas pun tidak persis menunjukkan arah utara-selatan yang sebenarnya, tetapi agak menyimpang sedikit. Penyimpangan dari arah utara-selatan yang sebenamya disebut deklinasi.
Besamya sudut deklinasi di beberapa tempat di bumi tidak sama. Hal ini disebabkan oleh perubahan sudut deklinasi setiap tahunnya. Arah garis gaya magnet bumi pun pada umumnya tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena itu, sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu horizontal, umumnya tidak dalam kedudukan mendatar, melainkan miring dengan arah kutub utama ke atas atau ke bawah.
Sebaliknya, sudut yang dibentuk oleh magnet jarum dan bidang mendatar disebut inklinasi. Inklinasi di berbagai tempat di bumi tidak sama. Sudut inklinasi yang terbesar adalah 90% yang terdapat di belahan utara dan selatan. Tempat-tempat itu disebut kutub magnet bumi.
Sementara garis yang menghubungkan tempat-tempat di bumi yang nilai inklinasinya nol, disebut khatulistiwa magnet bumi atau aklin. Gambar di bawah menunjukkan perbedaan inklinasi di permukaan bumi. Di kutub-kutub magnet bumi, kedudukan magnet jarum adalah vertikal, sedangkan di khatulistiwa horizontal.
B. Manfaat Magnet Bumi dalam Kehidupan Sehari-Hari
Tahukah kamu manfaat magnet bumi dalam kehidupan kita sehari-hari? Magnet bumi secara tidak langsung membantu dalam menyebarkan sinyal radio. Magnet bumi menahan partikel elektron pada lapisan bumi. Lapisan itu disebut ionospher. Sinyal radio dapat di kirim dari permukaan bumi menuju lapisan ionospher dan kemudian dipantulkan kembali ke permukaan bumi secara lebih luas.
C. Peristiwa Alam Berkaitan dengan Magnet bumi
Ada beberapa peristiwa alam yang berkaitan dengan magnet bumi. Beberapa peristiwa di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Aurora
Aurora adalah peristiwa alam berkaitan dengan magnet bumi. Aurora adalah gejala bercahayanya lapisan atas atmosfer yang terjadi di dekat kutub utara maupun kutub selatan. Aurora di belahan bumi utara disebut arura borealis, sedangkan di belahan bumi selatan disebut aurora australis. Gejala ini disebabkan oleh bertabrakannya partikel berenergi tinggi (elektron dan proton) dari angkasa luar dengan atom-atom lapisan atas atmosfer. Interaksi semacam itu terjadi dalam zona-zona yang mengitari kutub magnetik bumi dengan garis tengah sekitar 2000 kilometer. Gejala ini tampak sangat nyata ketika aktivitas noda matahari mencapai puncaknya. Dalam hal ini Aurora utara dapat menjangkau langit Meksiko, sebaliknya Aurora selatan dapat mencapai ke Samoa. Pancaran elektron dan proton itu merupakan bagian dari angin surya. Karena partikel ini bermuatan listrik dan bergerak, maka mereka dipengaruhi oleh medan magnet, sehngga cenderung menuju kutub magnet bumi, baik selatan maupun utara. Itulah sebabnya Aurora terjadi di daerah itu.
Bentuk Aurora dapat beraneka, misalnya mirip tirai, mirip busur, berkas cahaya, pita, dan korona mirip kipas. Bentuk busur ternyata paling mantap, dapat berlangsung berjam-jam tanpa berubah bentuk. Bara yang hanya nampak pada malam hari ini umumnya berwarna kehijauan. Namun, di bagian yang sangat tinggi dapat berwarna merah sampai ungu. Diperkirakan aurora terjadi pada ketinggian 100-1000 kilometer di atas bumi.
2. Badai Magnet
Badai magnet adalah suatu gangguan menyeluruh pada medan magnet bumi. Badai magnet terjadi pada saat energi yang dipindahkan angin matahari menuju magnetosfer bumi melebihi 1 juta megawatt. Terganggunya medan magnet bumi merupakan contoh bahwa aktivitas matahari secara langsung mempengaruhi bumi. Badai ini menyebabkan gangguan pada lapisan ionosfer dengan menginterferensi penangkapan radio gelombang pendek.
Badai magnet ditimbulkan oleh partikel-partikel berenergi tinggi dan radiasi sangat kuat yang dilepaskan matahari sebagai hasil aktivitasnya. Pluktuasi kuat yang terjadi pada medan magnet bumi ini akan menimbulkan arus listrik yang dapat menyentak kabel transmisi listrik karena kelebihan beban secara tiba-tiba, mengacaukan arus listrik kabel telepon, dan menimbulkan karat pada instalasi pipa-pipa di bawah tanah. Sebagian besar badai magnet merupakan hasil interaksi antara partikel bermuatan dari matahari yang terjerat medan magnet bumi dan medan magnet bumi itu sendiri. Dari lubang-lubang korona, daerah korona matahari yang kerapatannya rendah, timbul aliran terus-menerus partikel bermuatan yang disebut angin matahari. Arus berkecepatan tinggi muncul sebagai akibat aktivitas angin matahari ini. Ketika bergerak sangat cepat, aliran partikel-partikel menabrak medan magnet bumi.
Para ahli berkeyakinan bahwa erupsi di permukaan matahari juga menyebabkan badai magnet karena banyak badai magnet yang terjadi secara tiba-tiba, tidak seperti badai magnet akibat angin matahari yang terjadi secara bertahap. Erupsi di permukaan matahari ini mengeluarkan elektron-elektron dan proton-proton berenergi tinggi di samping radiasi sinar gama dan sinar-X. Elektron-elektron dan proton-proton itu terjerat medan magnet bumi. Sinar gama dan sinar-X mempengaruhi medan magnet dengan menimbulkan perubahan di lapisan ionosfer dan lingkaran sabuk Van Allen, daerah partikel bermuatan di sekeliling bumi yang berbentuk kue donat.
Penambahan medan magnet dari matahari tak hanya menyebabkan badai magnet tetapi juga melindungi bumi dari sinar-sinar kosmik berenergi tinggi yang dihasilkan ledakan bintang yang disebut supernova.
Induksi Elektromagnetik
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Tahukah kamu apakah yang dimaksud dengan induksi elektromagnetik. Peristiwa dihasilkannya arus listrik akibat perubahan medan magnet disebut induksi elektromagnet. Adapun gaya gerak listrik yang timbul pada ujung-ujung penghantar akibat perubahan medan magnetik disebut gaya gerak listrik induksi.
A. Arus dan Gaya Gerak Listrik Induksi
Hans Christian Oersted telah menemukan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Apakah kejadi-an sebaliknya dapat terjadi? Berkaitan dengan hal tersebut, seorang ahli kimia dan fisika berkebangsaan Inggris, Michael Faraday (1791-1867), mengadakan penyelidikan dalam bidang kemagnetan dan kelistrikan. Pada tahun 1825, ia menemukan induksi yang mengantar ke zaman perlistrikan. Pada tahun 1833, ia menemukan dua hukum elektrolisa Faraday. Kemudian tahun 1837,ia menunjukkan pengaruh zat perantara pada gejala elektrostatika. Terakhir, pada tahun 1845, ia menemukan perputaran magnetik dari bidang polarisasi (magnetisasi).
Berdasarkan penyelidikannya, Micheal Faraday menyimpulkan bahwa:
a. Bila sebuah kumparan kawat yang kedua ujungnya dihubungkan dengan galvanometer yang didekatkan pada kutub utara suatu magnet batang, jarum galvanometer akan menyimpang dari kedudukan semula.
b. Bila kawat magnet dijauhkan kembali dari kumparan, arah jarum galvanometer akan menyimpang ke arah yang berlawanan.
c. Bila percobaan itu dilakukan pada kutub selatan yang mendekati kumparan, arah simpangan jarum galvano meter sama dengan arah simpangan ketika kutub utara dipisahkan darinya, demikian pula sebaliknya.
d. Simpangan jarum galvanometer akan semakin besar bila jumlah lilitan kawat semakin banyak.
e. Untuk gerakan magnet yang perlahan-lahan, simpangan jarum galvanometer hanya sedikit dan berlangsung secara perlahan. Sebaliknya untuk gerakan magnet yang cepat simpangan jarum galvanometer itu menjadi lebih besar dan menyentak.
Arus listrik di dalam kumparan terjadi bila magnet bergerak, sebaliknya bila magnet diam (tidak bergerak), arus di dalam kumparan tidak ada. Percobaan yang telah dilakukan Micheal Faraday menunjukkan bahwa selama magnet bergerak, di dalam kumparan terjadi pergerakan arus listrik yang arahnya bolak-balik. Arus listrik yang timbul itu akibat induksi, oleh karena itu, arus itu disebut arus induksi.
Selain itu, percobaan Michael Faraday menunjukkan pula, bahwa bila jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan berubah, pada ujung-ujung kumparan akan terjadi gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik ini dinamakan gaya gerak listrik (GGL) induksi. Semakin cepat perubahan garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan, semakin besar GGL induksi yang di timbulkan. Semakin banyak jumlah lilitan kawat yang berada di dalam kumparan, semakin besar GGL induksi yang ditimbulkan.
Hukum Induksi Faraday merupakan prinsip dasar bagi generator listrik untuk membangkitkan listrik. Juga digunakan sebagai prinsip dasar pada transformator, induktor, dan arus pusar.
B. Perubahan Garis Gaya Listrik
Perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan dapat dilakukan dengan empat cara, yaitu:
a. Menggerakkan sebuah magnet batang yang keluar-masuk kumparan.
b. Memutar sebuah magnet batang di dekat kumparan. Bila sebuah magnet batang yang digantung pada seutas tali diputar-putar di dekat kumparan yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan galvanometer, arah jarum galvanometer akan menyimpang dan berganti-ganti ke kiri dan ke kanan akibatnya, arus di dalam kumparan pun akan bolak-balik. Ini dasar dari arus bolak-balik yang didalam praktek mempunyai peranan yang sangat penting.
c. Menggerakkan kumparan terhadap kutub magnet.
d. Memutuskan arus primer untuk menginduksikan arus sekunder pada kumparan lain.
Gambar 5.3 Memutar magnet batang dekat kumparan
Arus listrik melalui kumparan yang langsung dihubungkan dengan sumber arus disebut arus primer. Sementara arus induksi yang terjadi dalam kumparan yang dihubungkan dengan galvanometer di sebut arus sekunder. Bila saklar S di tutup, di dalam rantai aliran arus sekunder akan terjadi arus induksi yang menyentak. Sebaliknya, bila saklar itu dibuka, didalam rantai aliran akan terjadi arus induksi dengan arah yang berlawanan. Oleh karena itu, semakin cepat pemutusan arus primer akan semakin besar arus induksi yang terjadi.
Pemutusan ini terjadi dengan menggunakan sebuah interuptor. Induksi elektromagnetik terjadi ketika arus pada kumparan primer berubah, sehingga menimbulkan tegangan induksi dalam kumparan sekunder. Tegangan induksi dapat juga kita jumpai pada transformator.
C. penerapan induksi elektromagnetik
Generator dan dinamo adalah alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. Kumparan dan magnet diputar sehingga sejumlah gari gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan berubah-ubah. Perubahan jumlah garis gaya magnet menghasilkan gaya gerak listrik induksi. Agar gaya gerak listrik induksi dapat dihasilkan secara terus menerus, gerak kumparan atau magnet harus diatur agar berputar pada suatu poros. Setiap energi mekanik yang akan digunakan sebagai penggerak generator atau dinamo harus dapat diubah ke bentuk energi gerak rotasi. Cara tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan kincir atau baling-baling.
Cikal bakal generator telah ditemukan pada tahun 1831 oleh ahli fisika Inggris Michael Faraday. Ia menemukan alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. Tetapi prinsip hubungan antara listrik danmagnet telah ditemukan oleh dua fisikawan, H.C. Orested dan D.F.J Arago pada tahun 1820. Di tahun yang sama, fisikawan Prancis, Andre Ampere, menyelidiki interaksi antara arus listrik dan magnet, dan ia menyimpulkan bahwa pengaruh luar arus listrik adalah sama dengan magnet permanen.
Mesin yang ditemukan Faraday adalah semacam generator arus searah, yang merupakan pelopor bagi semua generator modern. Sekarang generator jenis ini lebih dikenal sebagai generator homopolar (generator berkutub sama), karena konduktornya selalu bergerak melintasi medan magnet di dalam arah yang sama. Tepat satu tahun setelah penemuan Faraday, FIsikawan Perancis, Hippolyte Pixii, membuat generator arus bolak balik.
Pada tahun 1866 industriawan Jerman, Werner von Siemens, menemukan generator arus searah yang menggunakan elektromagnetik sebagai medan kutub, Ia juga membuat prinsip pembangkitan sendiri, yaitu pembangkitan arus listrik yang bergantung pada magnet yang berada di antara medan kutub. Generator arus searah berkembang sampai pada tahun 1870. Zenobe Gramma, penemu berkembangsaan Belgia, memperkenalkan mesin pertama yang bagian berputarnya memiliki inti besi. Inti yang dapat memperbaiki daya guna mesin, ini terdiri atas cincin kawat besi yag diisolasi. Generator arus searah ciptaan Gramma ini sukses di dalam memberikan penerangan di rumah dan di pabrik. Selama tahun 1870-an, sejumlah investor di samping Gramma berusaha membuat generator yang lebih baik.
Tahukah kamu apakah yang dimaksud dengan induksi elektromagnetik. Peristiwa dihasilkannya arus listrik akibat perubahan medan magnet disebut induksi elektromagnet. Adapun gaya gerak listrik yang timbul pada ujung-ujung penghantar akibat perubahan medan magnetik disebut gaya gerak listrik induksi.
A. Arus dan Gaya Gerak Listrik Induksi
Hans Christian Oersted telah menemukan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Apakah kejadi-an sebaliknya dapat terjadi? Berkaitan dengan hal tersebut, seorang ahli kimia dan fisika berkebangsaan Inggris, Michael Faraday (1791-1867), mengadakan penyelidikan dalam bidang kemagnetan dan kelistrikan. Pada tahun 1825, ia menemukan induksi yang mengantar ke zaman perlistrikan. Pada tahun 1833, ia menemukan dua hukum elektrolisa Faraday. Kemudian tahun 1837,ia menunjukkan pengaruh zat perantara pada gejala elektrostatika. Terakhir, pada tahun 1845, ia menemukan perputaran magnetik dari bidang polarisasi (magnetisasi).
Berdasarkan penyelidikannya, Micheal Faraday menyimpulkan bahwa:
a. Bila sebuah kumparan kawat yang kedua ujungnya dihubungkan dengan galvanometer yang didekatkan pada kutub utara suatu magnet batang, jarum galvanometer akan menyimpang dari kedudukan semula.
b. Bila kawat magnet dijauhkan kembali dari kumparan, arah jarum galvanometer akan menyimpang ke arah yang berlawanan.
c. Bila percobaan itu dilakukan pada kutub selatan yang mendekati kumparan, arah simpangan jarum galvano meter sama dengan arah simpangan ketika kutub utara dipisahkan darinya, demikian pula sebaliknya.
d. Simpangan jarum galvanometer akan semakin besar bila jumlah lilitan kawat semakin banyak.
e. Untuk gerakan magnet yang perlahan-lahan, simpangan jarum galvanometer hanya sedikit dan berlangsung secara perlahan. Sebaliknya untuk gerakan magnet yang cepat simpangan jarum galvanometer itu menjadi lebih besar dan menyentak.
Arus listrik di dalam kumparan terjadi bila magnet bergerak, sebaliknya bila magnet diam (tidak bergerak), arus di dalam kumparan tidak ada. Percobaan yang telah dilakukan Micheal Faraday menunjukkan bahwa selama magnet bergerak, di dalam kumparan terjadi pergerakan arus listrik yang arahnya bolak-balik. Arus listrik yang timbul itu akibat induksi, oleh karena itu, arus itu disebut arus induksi.
Selain itu, percobaan Michael Faraday menunjukkan pula, bahwa bila jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan berubah, pada ujung-ujung kumparan akan terjadi gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik ini dinamakan gaya gerak listrik (GGL) induksi. Semakin cepat perubahan garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan, semakin besar GGL induksi yang di timbulkan. Semakin banyak jumlah lilitan kawat yang berada di dalam kumparan, semakin besar GGL induksi yang ditimbulkan.
Hukum Induksi Faraday merupakan prinsip dasar bagi generator listrik untuk membangkitkan listrik. Juga digunakan sebagai prinsip dasar pada transformator, induktor, dan arus pusar.
B. Perubahan Garis Gaya Listrik
Perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan dapat dilakukan dengan empat cara, yaitu:
a. Menggerakkan sebuah magnet batang yang keluar-masuk kumparan.
b. Memutar sebuah magnet batang di dekat kumparan. Bila sebuah magnet batang yang digantung pada seutas tali diputar-putar di dekat kumparan yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan galvanometer, arah jarum galvanometer akan menyimpang dan berganti-ganti ke kiri dan ke kanan akibatnya, arus di dalam kumparan pun akan bolak-balik. Ini dasar dari arus bolak-balik yang didalam praktek mempunyai peranan yang sangat penting.
c. Menggerakkan kumparan terhadap kutub magnet.
d. Memutuskan arus primer untuk menginduksikan arus sekunder pada kumparan lain.
Gambar 5.3 Memutar magnet batang dekat kumparan
Arus listrik melalui kumparan yang langsung dihubungkan dengan sumber arus disebut arus primer. Sementara arus induksi yang terjadi dalam kumparan yang dihubungkan dengan galvanometer di sebut arus sekunder. Bila saklar S di tutup, di dalam rantai aliran arus sekunder akan terjadi arus induksi yang menyentak. Sebaliknya, bila saklar itu dibuka, didalam rantai aliran akan terjadi arus induksi dengan arah yang berlawanan. Oleh karena itu, semakin cepat pemutusan arus primer akan semakin besar arus induksi yang terjadi.
Pemutusan ini terjadi dengan menggunakan sebuah interuptor. Induksi elektromagnetik terjadi ketika arus pada kumparan primer berubah, sehingga menimbulkan tegangan induksi dalam kumparan sekunder. Tegangan induksi dapat juga kita jumpai pada transformator.
C. penerapan induksi elektromagnetik
Generator dan dinamo adalah alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. Kumparan dan magnet diputar sehingga sejumlah gari gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan berubah-ubah. Perubahan jumlah garis gaya magnet menghasilkan gaya gerak listrik induksi. Agar gaya gerak listrik induksi dapat dihasilkan secara terus menerus, gerak kumparan atau magnet harus diatur agar berputar pada suatu poros. Setiap energi mekanik yang akan digunakan sebagai penggerak generator atau dinamo harus dapat diubah ke bentuk energi gerak rotasi. Cara tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan kincir atau baling-baling.
Cikal bakal generator telah ditemukan pada tahun 1831 oleh ahli fisika Inggris Michael Faraday. Ia menemukan alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. Tetapi prinsip hubungan antara listrik danmagnet telah ditemukan oleh dua fisikawan, H.C. Orested dan D.F.J Arago pada tahun 1820. Di tahun yang sama, fisikawan Prancis, Andre Ampere, menyelidiki interaksi antara arus listrik dan magnet, dan ia menyimpulkan bahwa pengaruh luar arus listrik adalah sama dengan magnet permanen.
Mesin yang ditemukan Faraday adalah semacam generator arus searah, yang merupakan pelopor bagi semua generator modern. Sekarang generator jenis ini lebih dikenal sebagai generator homopolar (generator berkutub sama), karena konduktornya selalu bergerak melintasi medan magnet di dalam arah yang sama. Tepat satu tahun setelah penemuan Faraday, FIsikawan Perancis, Hippolyte Pixii, membuat generator arus bolak balik.
Pada tahun 1866 industriawan Jerman, Werner von Siemens, menemukan generator arus searah yang menggunakan elektromagnetik sebagai medan kutub, Ia juga membuat prinsip pembangkitan sendiri, yaitu pembangkitan arus listrik yang bergantung pada magnet yang berada di antara medan kutub. Generator arus searah berkembang sampai pada tahun 1870. Zenobe Gramma, penemu berkembangsaan Belgia, memperkenalkan mesin pertama yang bagian berputarnya memiliki inti besi. Inti yang dapat memperbaiki daya guna mesin, ini terdiri atas cincin kawat besi yag diisolasi. Generator arus searah ciptaan Gramma ini sukses di dalam memberikan penerangan di rumah dan di pabrik. Selama tahun 1870-an, sejumlah investor di samping Gramma berusaha membuat generator yang lebih baik.
Elektromagnet
Elektromagnet
Elektromagnet adalah alat untuk membangkitkan medan magnet dengan bantuan arus listrik. Alat ini terdiri atas suatu gulungan atau kumparan kawat yang dililitkan pada inti yang biasanya terbuat dari besi lunak. Setelah kumparan kawat diberi aliran listrik, terbentuklah medan magnet. Jika arus listrik dihentikan, maka medan magnet yang telah terjadi akan hilang.
a. Penemuan oersted
Hans Christian Oersted, seorang guru fisika ber- kebangsaan Denmark pada tahun 1820 dalam percobaannya menghasilkan hubungan antara arus listrik dengan kemagnetan. Hubungan itu kemudian disebut elektromag-netik. Selama bertahun-tahun ia percaya ada hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, namun ia tidak dapat membuktikannya. Pada tahun 1829 akhimya ia menemu-kan buktinya.
Oersted mengamati, saat jarum kompas didekatkan pada kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang dari kedudukan semula. Jika arah arus dibalik, maka jarum kompas menyimpang ke arah sebaliknya. Jika arus ditiadakan, maka jarum kompas kembali menunjuk arah utara selatan. Karena jarum kompas hanya dapat disimpangkan oleh medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. Arus listrik yang mengalir pada kawat menghasilkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh arus listrik pada kawat lurus diperlihatkan pada gambar berikut.
B. KeeLEktromagnetan
Muatan listrik yang bergerak akan menimbulkan medan magnet. Sebaliknya dalam kawat penghantar yang ditaruh dalam medan magnet akan mengalir arus listrik, bila kuat medan magnet itu berubah. Untuk menghafalkan arah arus dan arah medan magnet yang ditimbulkan, dapatlah digunakan tangan kanan yang empat jarinya digenggamkan sementara ibu jarinya disimpangkan sejauh mungkin (seperti orang Jawa atau Sunda menunjuk arah; atau orang Amerika menyetop mobil untuk ikut menumpang). Maka ibu jari akan menunjukkan arah arus listrik dan keempat jari yang melengkung menunjukkan arah melingkamya medan magnet. Aturan tangan kanan ini tetap berlaku untuk arus listrik yang mengalir dalam kumparan.
Sebagaimana dua magnet berinteraksi, demikian pula arus listrik dan medan magnet akan berinteraksi. Gaya interaksi itu akan diderita oleh elektron atau ion yang bergerak, atau kawat tempat mengalirnya elektron-elektron itu. Menurut perjanjian, arah arus listrik berlawanan dengan arah gerak elektron. Hubungan antara arah medan magnet, arus listrik, dan gaya interaksi dapat dihafalkan dengan menggunakan tangan kiri yang ibu jari, telunjuk dan jari tengahnya diluruskan sedemikian sehingga masing-masing tegak lurus terhadap dua jari yang lain. Maka telunjuk akan menunjukkan arah medan magnet, jari tengah arah arus listrik (atau arah gerakan ion positif), dan ibujari arah gaya interaksi yang akan bekerja pada elektron, ion. atau kawat, sehingga gerakan partikel ataupun kawat itu akan menyimpang.
Interaksi yang akan menyimpangkan gerakan partikel itu dimanfaatkan dalam tabung sinar katode (CRT; misalnya dalam pesawat TV, atau monitor komputer), mikroskop elektron, spektrometer massa dan pemercepat partikel. Kawat berupa kumparan yang menderita gaya interaksi akan berputar seperti terdapat dalam motor listrik. Dalam beberapa alat ini simpangan dapat juga disebabkan oleh gabungan gaya magnetik dan gaya elektrostatik.
c. Penggunaan elektromagnet
Elektromagnet banyak digunakan dalam dunia teknik karena kekuatan sifat kemagnetannya dapat diubah-ubah dengan cara mengubah besarnya aliran listrik serta dapat dihilangkan secara tiba-tiba dengan cara memutuskan aliran listrik. Pada tempat pembuangan akhir besi tua, elektromagnet digunakan untuk memisahkan besi dan baja dari bahan lain. dalam dunia kedokteran, para ahli bedah menggunakan elektromagnet untuk membuang serpihan baja dan besi dari mata. Elektromagnet juga banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada bel listrik, relai, dan telepon rumah.
Bel listrik terdiri dari beberapa bagian, yaitu besi berbentuk U yang dililiti kawat dengan arah yang berlawan-an, interuptor yang berfungsi sebagai pemutus arus, besi lunakyang digunakan pada sebuah pegas baja, serta bel sebagai sumber bunyi. Jika sakelar ditekan maka arus listrik akan mengalir dari sumber tegangan (baterai atau ali) menuju interuptor. Kemudian arus menuju pegas baja dan mengalir ke kumparan di besi U. Adanya arus yang mengalir melalui kumparan mengakibatkan besi U berubah menjadi magnet dan menarik besi lunak yang dilekatkan pada pegas baja.
Tertariknya besi lunak beserta pegas baja mengakibat-kan pegas baja memukul bel hingga berbunyi. Pada saat yang sama hubungan pegas baja dengan interuptor terputus sehingga arus berhenti mengalir. Hal ini mengakibatkan besi U kehilangan sifat magnetnya. Pegas baja lalu kembali ke keadaan semula dan berhubungan kembali dengan interuptor. Proses ini terjadi berulang-ulang, sehingga bel terdengar nyaring.
Elektromagnet adalah alat untuk membangkitkan medan magnet dengan bantuan arus listrik. Alat ini terdiri atas suatu gulungan atau kumparan kawat yang dililitkan pada inti yang biasanya terbuat dari besi lunak. Setelah kumparan kawat diberi aliran listrik, terbentuklah medan magnet. Jika arus listrik dihentikan, maka medan magnet yang telah terjadi akan hilang.
a. Penemuan oersted
Hans Christian Oersted, seorang guru fisika ber- kebangsaan Denmark pada tahun 1820 dalam percobaannya menghasilkan hubungan antara arus listrik dengan kemagnetan. Hubungan itu kemudian disebut elektromag-netik. Selama bertahun-tahun ia percaya ada hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, namun ia tidak dapat membuktikannya. Pada tahun 1829 akhimya ia menemu-kan buktinya.
Oersted mengamati, saat jarum kompas didekatkan pada kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang dari kedudukan semula. Jika arah arus dibalik, maka jarum kompas menyimpang ke arah sebaliknya. Jika arus ditiadakan, maka jarum kompas kembali menunjuk arah utara selatan. Karena jarum kompas hanya dapat disimpangkan oleh medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa arus listrik dapat menghasilkan medan magnet. Arus listrik yang mengalir pada kawat menghasilkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh arus listrik pada kawat lurus diperlihatkan pada gambar berikut.
B. KeeLEktromagnetan
Muatan listrik yang bergerak akan menimbulkan medan magnet. Sebaliknya dalam kawat penghantar yang ditaruh dalam medan magnet akan mengalir arus listrik, bila kuat medan magnet itu berubah. Untuk menghafalkan arah arus dan arah medan magnet yang ditimbulkan, dapatlah digunakan tangan kanan yang empat jarinya digenggamkan sementara ibu jarinya disimpangkan sejauh mungkin (seperti orang Jawa atau Sunda menunjuk arah; atau orang Amerika menyetop mobil untuk ikut menumpang). Maka ibu jari akan menunjukkan arah arus listrik dan keempat jari yang melengkung menunjukkan arah melingkamya medan magnet. Aturan tangan kanan ini tetap berlaku untuk arus listrik yang mengalir dalam kumparan.
Sebagaimana dua magnet berinteraksi, demikian pula arus listrik dan medan magnet akan berinteraksi. Gaya interaksi itu akan diderita oleh elektron atau ion yang bergerak, atau kawat tempat mengalirnya elektron-elektron itu. Menurut perjanjian, arah arus listrik berlawanan dengan arah gerak elektron. Hubungan antara arah medan magnet, arus listrik, dan gaya interaksi dapat dihafalkan dengan menggunakan tangan kiri yang ibu jari, telunjuk dan jari tengahnya diluruskan sedemikian sehingga masing-masing tegak lurus terhadap dua jari yang lain. Maka telunjuk akan menunjukkan arah medan magnet, jari tengah arah arus listrik (atau arah gerakan ion positif), dan ibujari arah gaya interaksi yang akan bekerja pada elektron, ion. atau kawat, sehingga gerakan partikel ataupun kawat itu akan menyimpang.
Interaksi yang akan menyimpangkan gerakan partikel itu dimanfaatkan dalam tabung sinar katode (CRT; misalnya dalam pesawat TV, atau monitor komputer), mikroskop elektron, spektrometer massa dan pemercepat partikel. Kawat berupa kumparan yang menderita gaya interaksi akan berputar seperti terdapat dalam motor listrik. Dalam beberapa alat ini simpangan dapat juga disebabkan oleh gabungan gaya magnetik dan gaya elektrostatik.
c. Penggunaan elektromagnet
Elektromagnet banyak digunakan dalam dunia teknik karena kekuatan sifat kemagnetannya dapat diubah-ubah dengan cara mengubah besarnya aliran listrik serta dapat dihilangkan secara tiba-tiba dengan cara memutuskan aliran listrik. Pada tempat pembuangan akhir besi tua, elektromagnet digunakan untuk memisahkan besi dan baja dari bahan lain. dalam dunia kedokteran, para ahli bedah menggunakan elektromagnet untuk membuang serpihan baja dan besi dari mata. Elektromagnet juga banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada bel listrik, relai, dan telepon rumah.
Bel listrik terdiri dari beberapa bagian, yaitu besi berbentuk U yang dililiti kawat dengan arah yang berlawan-an, interuptor yang berfungsi sebagai pemutus arus, besi lunakyang digunakan pada sebuah pegas baja, serta bel sebagai sumber bunyi. Jika sakelar ditekan maka arus listrik akan mengalir dari sumber tegangan (baterai atau ali) menuju interuptor. Kemudian arus menuju pegas baja dan mengalir ke kumparan di besi U. Adanya arus yang mengalir melalui kumparan mengakibatkan besi U berubah menjadi magnet dan menarik besi lunak yang dilekatkan pada pegas baja.
Tertariknya besi lunak beserta pegas baja mengakibat-kan pegas baja memukul bel hingga berbunyi. Pada saat yang sama hubungan pegas baja dengan interuptor terputus sehingga arus berhenti mengalir. Hal ini mengakibatkan besi U kehilangan sifat magnetnya. Pegas baja lalu kembali ke keadaan semula dan berhubungan kembali dengan interuptor. Proses ini terjadi berulang-ulang, sehingga bel terdengar nyaring.
Bahan Magnet
Bahan Magnet
Magnet permanen tak hanya terbuat dan besi atau baja, tetapi dapat juga dari aliase lain, misalnya platina-kobalt, kobalt-samarium, oksida besi yang ditambahi barium atau strontium. Kebanyakan bahan magnet permanen keras dan getas. Namun, kekerasan ini bukanlah keharusan. Dikenal juga bahan magnetik yang mudah ditempa.
Menurut responsnya terhadap medan magnet luar, bahan dapat dikelompokkan sebagai diamagnetik atau paramagnetik dan feromagnetik.
A. Paramagnetik
Bahan diamagnetik cenderung keluar dari daerah bermedan magnet, karena bahan ini sedikit dimagnetkan dengan arah yang berlawanan dengan arah medan magnet luar. Kebanyakan zat organik adalah diamagnetik. Bahan paramagnetik cenderung memasuki daerah bermedan magnet karena bahan ini sedikit dimagnetkan oleh medan magnet luar dan dengan arah yang sama dengan arah medan magnet luar itu.
Pemagnetan (magnetisasi) bahan diamagnetik maupun paramagnetik berbanding lurus dengan kuat dan magnet luar. Tetapan perbandingan tersebut disebut suseptibilitas magnetik bahan itu.
B. Feromagnetisme
Logam yang atom-atomnya bersifat sebagai magnet kecil dapat dikelompokkan sebagai bahan feromagnetik, antiferomagnetik, dan ferimagnetik. Bila atom-atom selaku magnet kecil tertata searah dalam bahan itu akan diperoleh bahan feromagnetik. Pemagnetan ini akan menghasilkan magnet permanen yang kuat.
Bila kurang lebih separuh magnet kecil berarah satu dan sisanya berarah sebaliknya, sifat magnetik bahan akan hilang karena magnet-magnet kecil itu saling mematikan. Bahan ini dikatakan bersifat antiferomagnetik dan terhadap medan magnet luar perilakunya mirip bahan paramag-netik; hanya saja ketergantungan suseptibilitas magnetik-nya pada suhu lebih rumit dibandingkan bahan paramag-netik.
Bila magnet-magnet kecil itu tidak tepat saling mematikan akan diperoleh bahan ferimagnetik, seperti misalnya ferit, suatu oksida besi yang bersifat magnetik.
Bila suatu bahan logam, terutama bahan antiferomag-netik ditaruh dalam medan magnet (misalnya elektromag-net yang besar dan arahnya dapat diubah diharapkan besar dan arah pemagnetan bahan ini berbanding lurus dengan kuat medan magnet atau arus listrik (dalam hal elektro-magnet) yang menimbulkan medan magnet itu. Namun, kenyataan tidak selalu demikian. Untuk bahan fero-, feri- dan antife- romagnetik akan terjadi suatu proses non-linear yang tak reversibel.
Magnet permanen tak hanya terbuat dan besi atau baja, tetapi dapat juga dari aliase lain, misalnya platina-kobalt, kobalt-samarium, oksida besi yang ditambahi barium atau strontium. Kebanyakan bahan magnet permanen keras dan getas. Namun, kekerasan ini bukanlah keharusan. Dikenal juga bahan magnetik yang mudah ditempa.
Menurut responsnya terhadap medan magnet luar, bahan dapat dikelompokkan sebagai diamagnetik atau paramagnetik dan feromagnetik.
A. Paramagnetik
Bahan diamagnetik cenderung keluar dari daerah bermedan magnet, karena bahan ini sedikit dimagnetkan dengan arah yang berlawanan dengan arah medan magnet luar. Kebanyakan zat organik adalah diamagnetik. Bahan paramagnetik cenderung memasuki daerah bermedan magnet karena bahan ini sedikit dimagnetkan oleh medan magnet luar dan dengan arah yang sama dengan arah medan magnet luar itu.
Pemagnetan (magnetisasi) bahan diamagnetik maupun paramagnetik berbanding lurus dengan kuat dan magnet luar. Tetapan perbandingan tersebut disebut suseptibilitas magnetik bahan itu.
B. Feromagnetisme
Logam yang atom-atomnya bersifat sebagai magnet kecil dapat dikelompokkan sebagai bahan feromagnetik, antiferomagnetik, dan ferimagnetik. Bila atom-atom selaku magnet kecil tertata searah dalam bahan itu akan diperoleh bahan feromagnetik. Pemagnetan ini akan menghasilkan magnet permanen yang kuat.
Bila kurang lebih separuh magnet kecil berarah satu dan sisanya berarah sebaliknya, sifat magnetik bahan akan hilang karena magnet-magnet kecil itu saling mematikan. Bahan ini dikatakan bersifat antiferomagnetik dan terhadap medan magnet luar perilakunya mirip bahan paramag-netik; hanya saja ketergantungan suseptibilitas magnetik-nya pada suhu lebih rumit dibandingkan bahan paramag-netik.
Bila magnet-magnet kecil itu tidak tepat saling mematikan akan diperoleh bahan ferimagnetik, seperti misalnya ferit, suatu oksida besi yang bersifat magnetik.
Bila suatu bahan logam, terutama bahan antiferomag-netik ditaruh dalam medan magnet (misalnya elektromag-net yang besar dan arahnya dapat diubah diharapkan besar dan arah pemagnetan bahan ini berbanding lurus dengan kuat medan magnet atau arus listrik (dalam hal elektro-magnet) yang menimbulkan medan magnet itu. Namun, kenyataan tidak selalu demikian. Untuk bahan fero-, feri- dan antife- romagnetik akan terjadi suatu proses non-linear yang tak reversibel.
Subscribe to:
Posts (Atom)