Kemagnetan

Tahukah kamu bahwa lemari es menggunakan magnet? Magnet digunakan secara luas dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari bel sekolah, tape recorder, kulkas, sampai kunci mobil. Pengetahuan tentang kemagnetan akan membantu kamu memahami bagaimana peralatan listrik tersebut bekerja. Yuk, pelajari lebih dalam mengenai kemagnetan !

(Sumber Gambar : http://ad.okezone.com/microsite/sharp/images/lemon3.jpg)

Magnet
Magnet adalah logam yang dapat menarik logam lain seperti besi, baja, nikel, dan sejenisnya.
Magnet terdiri atas berbagai macam, yaitu sebagai berikut :
Menurut asal atau kejadiannya :

1. Magnet alam
2. Magnet buatan

Menurut sifatnya :

1. Magnet permanen
2. Magnet sementara

Menurut bentuknya :

1. Magnet batang
2. Magnet jarum
3. Magnet silinder
4. Magnet tapal kuda(ladam)
5. Magnet U
6. Magnet keping

(Sumber Gambar : https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgXFYtjDkNANpQ1qCUTL13tN3F_JJjKNgzHUh8sXwGKauiSRRemRP-r3sBq0RBBwMJ7Avx1rmK-Toi_tIwJ8pohzHH_Smq65QLSGb792r84Jlk3leh-ssRC-XaCEePP4pTWvHTY2qdjlUw/s1600/bentuk2+magnet.JPG)

Benda magnetik dan Non Magnetik
Benda magnetik adalah benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet. Benda magnetik terdiri atas :

1. Benda feromagnetik, yaitu benda yang ditarik kuat oleh magnet. Contoh : nikel, baja, besi, dan kobalt.
2. Benda paramagnetik, yaitu benda yang ditarik lemah oleh magnet. Contoh : platina, magnesium, dan alumunium.
3. Benda diamagnetik, yaitu benda yang ditolak lemah oleh magnet. Contoh : bismuth, timah, seng, emas, dan timbal.

Benda non magnetik adalah benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh : tembaga, perak, dan karet.

Sifat-sifat Magnet
Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Keduanya memiliki sifat :

1. kutub magnet yang sejenis bila didekatkan akan tolak menolak
2. kutub magnet yang tidak sejenis bila didekatkan akan tarik menarik

Teori Kemagnetan
Setiap benda magnetik terdiri atas magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer. Benda yang bukan magnet arah magnet elementernya tidak teratur(gambar a). Sedangkan, benda magnet arah magnet elementernya teratur(gambar b).

Besi memiliki sifat magnet-magnet elementer yang mudah diatur, tetapi juga lebih mudah berubah susunannya. Itulah sebabnya besi sangat mudah dijadikan magnet, akan tetapi juga sangat mudah kehilangan sifat magnetnya. Jadi kemagnetan besi bersifat sementara.
Baja memiliki sifat magnet-magnet elementer yang sulit diatur, tetapi juga lebih sulit berubah susunannya. Itulah sebabnya baja sulit dijadikan magnet, akan tetapi juga lebih sulit kehilangan sifat magnetnya. Jadi kemagnetan baja bersifat tetap.

Pembuatan Magnet
Dengan cara digosok dengan magnet tetap
Cara menggosoknya adalah searah. Ujung besi atau baja yang digosok pertama kali, kutubnya akan sama dengan kutub magnet yang digunakan untuk menggosok.
Contoh :

(Sumber Gambar  :  BSE IPA Kelas IX SMP - Dewi Ganawati dkk)

Dengan dialiri arus listrik
Sebatang besi atau baja bisa dibuat menjadi magnet dengan dililiti kawat kumparan dan dihubungkan dengan baterai. Untuk menentukan kutub-kutub magnetnya digunakan kaidah tangan kanan menggenggam di mana arah empat jari menunjukkan arah arus listrik pada kumparan, sedangkan arah ibu jari menunjukkan arah kutub utara magnet.
Contoh :

(Sumber Gambar  :  BSE IPA Kelas IX SMP - Dewi Ganawati dkk)

Dengan induksi (influensi atau imbas)
Caranya yaitu dengan mendekatkan magnet pada batang besi atau baja.
Kutub magnet yang terbentuk pada ujung besi/baja yang diinduksi berlawanan dengan kutub magnet yang menginduksi. Contoh :

Kemagnetan Bumi
Sebuah magnet yang bebas bergerak ternyata selalu menunjukkan arah utara – selatan. Hal ini menunjukkan bahwa di permukaan bumi terdapat medan magnet dan gaya yang mempengaruhi kutub-kutub magnet tersebut.
Kutub utara magnet selalu menghadap ke arah utara. Hal ini dapat dijelaskan dengan beranggapan bahwa :

1. Di kutub utara bumi terdapat suatu kutub selatan magnet
2. Di kutub selatan bumi terdapat suatu kutub utara magnet
3. Bumi sebagai sebuah magnet besar dengan kutub selatan terletak di dekat kutub utara dan
4. kutub utara terletak di dekat kutub selatan bumi.

(Sumber Gambar  :  BSE IPA Kelas IX SMP - Dewi Ganawati dkk)

Magnet di dalam kompas pada umumnya tidak dapat menunjukkan utara–selatan tetapi agak menyimpang. Sebab letak kutub-kutub magnet bumi tidak tepat pada kutub-kutub bumi. Oleh karena itu garis-garis gaya magnet bumi tidak berimpit arahnya dengan arah utara-selatan. Penyimpangan dari arah utara–selatan yang sebenarnya ini disebut sudut deklinasi.
Sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis mendatar disebut sudut inklinasi. Adanya inklinasi ini disebabkan garis-garis gaya magnet bumi, ternyata tidak sejajar dengan permukaan bumi. Oleh karena itu sebuah magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu mendatar biasanya tidak menempatkan diri pada kedudukan mendatar, tetapi miring.

---

Latihan Soal
Untuk mengevaluasi pemahaman materi mengenai “Kemagnetan” ini silahkan kerjakan latihan soal berikut :
=> Latihan Soal Kemagnetan [klik di sini]

---

Energi dan Daya Listrik

Di negara kita, umumnya listrik yang kita gunakan dikelola oleh Perusahaan Listrik Negara(PLN). Tentu saja pengguna listrik harus membayar kepada PLN atas penggunaan energi listrik tersebut. Besar pembayaran ini tergantung pada energi listrik yang digunakan. Bagaimanakah cara mengukur energi listrik yang
kamu gunakan? Bagaimana cara menghitung besarnya pajak listrik yang harus dibayar? Temukan jawabannya dengan mempelajarai materi Energi dan Daya Listrik ini.

A.     Energi Listrik

Energi atau tenaga adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha atau kerja. Menurut

hukum kekekalan energi, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Ini berarti bahwa energi hanya dapat diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Contoh energi listrik berubah ke energi panas, cahaya, gerak, dan bunyi.

Besarnya energi listrik sebanding dengan tegangan (V), kuat arus (I), dan waktu (t). Secara matematis dituliskan :

keterangan :

W   = energi listrik (joule)

V    = tegangan listrik (volt)

I     = kuat arus listrik (A)

t     = waktu (sekon)

Berdasarkan Hukum Ohm, V = I . R  maka persamaan di atas bisa dituliskan :

keterangan :

R = hambatan  listrik (ohm)

B.     Daya Listrik

Daya listrik adalah besarnya energi tiap satuan waktu. Secara matematis dituliskan :

dari persamaan  W = V . I . t , maka :

dari persamaan  W = I² . R . t, maka :

dari persamaan  W = V²/R . T  , maka :

keterangan :

P = daya listrik (watt atau joule/sekon)

C.     Biaya Rekening Listrik

Untuk menghitung besarnya biaya listrik yang harus dibayar, maka perlu dihitung dahulu besarnya energi listrik yang digunakan dengan persamaan :

keterangan :

W   = energi listrik (Wh)

P    = daya listrik (W)

t     = waktu (jam)

Latihan Soal 

Untuk mengevaluasi pemahaman materi mengenai “Energi dan Daya Listrik” ini silahkan kerjakan latihan soal berikut :

=> Latihan Energi dan Daya Listrik [klik di sini]

LISTRIK DINAMIS

Pernahkah kamu berpikir bahwa kamu telah memanfaatkan listrik dalam kehidupan sehari-hari? Lampu untuk belajar
di malam hari dan setrika listrik untuk melicinkan pakaian merupakan contoh pemanfaatan listrik. Namun, tidakkah
kamu bertanya-tanya apa yang menyebabkan peralatan tersebut berfungsi? Temukan jawabannya dengan mempelajari materi ini


Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Secara matematis dituliskan :

keterangan :
I = Kuat arus listrik (ampere)
Q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (sekon)

Arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup. Sehingga, ketika saklar dimatikan maka arus listrik akan terhenti.

---

Simulasi mengenai "Kuat Arus Listrik" silahkan [klik di sini]

---

Beda Potensial Listrik
Beda Potensial listrik adalah banyaknya energi untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Secara matematis dituliskan :

V = beda potensial (volt)
W = energi listrik (joule)
Q = muatan listrik (coulomb)

Rangkaian sumber tegangan
a. Rangkaian tunggal

pada rangkaian tunggal sumber tegangan berlaku persamaan :

atau



b. Rangkaian seri

pada rangkaian seri sumber tegangan berlaku persamaan :


c. Rangkaian paralel

pada rangkaian paralel sumber tegangan berlaku persamaan :

keterangan :
E = GGL sumber tegangan (volt)
I = Kuat arus listrik (ampere)
R = Hambatan luar (ohm)
r = hambatan dalam (ohm)
n = jumlah GGL/baterai

Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial pada ujung-ujung penghantar.

keterangan :
V = beda potensial (volt)
I = kuat arus listrik (ampere)
R = hambatan listrik (ohm)

Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff menyatakan “Jumlah kuat arus yang masuk pada rangkaian bercabang besarnya sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”

secara matematis dituliskan :

                 I = I₁ + I₂ + I₃ = I’

Rangkaian Hambatan 
a. Rangkain Seri

pada rangkaian hambatan seri berlaku persamaan :


b. Rangkaian Paralel

pada rangkaian hambatan paralel berlaku persamaan :
 
keterangan :

I = kuat arus total (A)
I₁ = kuat arus pada R₁ (A)
I₂ = kuat arus pada R₂ (A)
I₃ = kuat arus pada R₃ (A)

V = tegangan total (A)
V₁ = tegangan pada R₁ (A)
V₂ = tegangan pada R₂ (A)
V₃ = tegangan pada R₃ (A)

Rs = Hambatan pengganti seri (ohm)
R_p = Hambatan pengganti parallel (ohm)


Cara CEPAT !!!
Jika 2 buah hambatan dirangkai paralel, maka hambatan penggantinya :

---

Latihan Soal
Untuk mengevaluasi pemahaman materi mengenai “Listrik Dinamis” ini silahkan kerjakan latihan soal berikut :
=> Latihan soal Listrik Dinamis[klik di sini]

---

LISTRIK STATIS

Pada saat hujan turun, pernahkah kamu melihat petir? Petir adalah peristiwa alam yang sangat berbahaya dan ditakuti semua orang, karena petir menimbulkan kilatan cahaya yang diikuti dengan suara dahsyat di udara. Apabila seseorang tersambar petir, maka tubuh orang tersebut akan terbakar. Akibat berbahayanya petir, maka gedung-gedung bertingkat yang cukup tinggi dilengkapi dengan penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya petir? Mengapa gedung-gedung bertingkat yang tinggi dilengkapi dengan penangkal petir? Temukan jawabannya dengan mempelajari materi ini.

A.     Susunan Atom

Thales Militus, seorang ilmuwan Yunani, menemukan gejala listrik yang diperoleh dengan menggosok batu ambar, yang dalam bahasa Yunani disebut elektron.

Setelah digosok ternyata batu ambar tersebut dapat menarik benda-benda kecil yang berada di dekatnya. Sifat seperti ini dalam ilmu listrik disebut elektrifikasi. Listrik yang terjadi pada batu ambar yang digosok disebut listrik statis yaitu listrik yang tidak mengalir.

Teori Atom

Suatu zat terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut atom. Atom berasal dari kata atomos, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Tetapi, dalam perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi.

Atom terdiri atas dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom. Inti atom bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif yang disebut elektron.

Inti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan(netral).

Suatu atom dikatakan netral apabila di dalam intinya terdapat muatan positif(proton) yang jumlahnya sama dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya.

Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih banyak daripada muatan negatif(elektron) pada kulit atom yang mengelilinginya.

Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih sedikit daripada jumlah muatan negatif(elektron) pada kulit atom.

Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun atas 1 proton dan 1 elektron. Karena jumlah proton dan elektronnya sama, maka atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral.

Atom helium terdiri atas 2 proton, 2 netron dan 2 elektron. Karena jumlah proton dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai atom netral.

B.     Muatan Listrik

Menurut Benyamin Franklin, ada dua muatan lisrik :

1.      Muatan listrik positif

2.      Muatan listrik negatif

Sifat Muatan Lisrik 

1. Dua muatan yang sejenis apabila didekatkan maka akan tolak menolak
2. Dua muatan yang tidak sejenis apabila didekatkan maka akan tarik menarik

C.     Interaksi Benda Bermuatan Listrik

1.      Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif.

2.      Ketika ebonit digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke ebonit, sehingga ebonit tersebut bermuatan listrik negatif.

3.      Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca bermuatan positif

D.     Hukum Coulomb

Pada tahun 1785, Charles Agustin Coulomb menemukan hukum dasar tentang gaya listrik antara dua partikel yang bermuatan.

Hasil penelitiannya dikenal dengan Hukum coulomb, yang berbunyi :

“Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda”.

Secara matematis Hukum Newton dituliskan :

Keterangan :

F                    = Gaya tarik/tolak dua buah muatan (N)

k                     = Konstanta (9.10⁹ N.m²/C²)

Q₁, Q₂            = muatan listrik (C)

r                     = jarak antara dua muatan (m)

E.      Induksi Listrik

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

Contoh :

Benda netral didekati benda bermuatan negatif, maka muatan-muatan negatif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan positif mendekati benda yang menginduksi.

Benda netral didekati benda bermuatan positif, maka muatan-muatan positif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan negatif mendekati benda yang menginduksi.

F.      Elektroskop

Elektroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda.

Prinsip kerja elektroskop berdasarkan induksi listrik, yaitu jika sebuah benda bermuatan listrik disentuhkan kepala elektroskop maka muatan yang sejenis dengan benda bermuatan listrik tadi akan ke daun elektroskop. Akibatnya kedua daun elektroskop akan bermuatan sejenis sehingga tolak menolak(daun elektroskop membuka)

G.     Medan Listrik

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

gaya listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis-garis gaya listrik.

Sifat-sifat garis gaya listrik 

1. Garis gaya listrik berasal dari muatan positif menuju muatan negatif
2. Garis gaya listrik tidak pernah berpotongan
3. Semakin rapat garis gaya listrik,  semakin kuat medan listriknya

Untuk menghitung kuat medan listrik digunakan persamaan : 

E    = Kuat medan listrik (N/C)

F    = Gaya coulomb (N)

Q    = muatan listrik (C)

Simulasi mengenai "Kuat Medan Listrik" silahkan [klik di sini]

---

Latihan Soal 

Untuk mengevaluasi pemahaman materi mengenai “Listrik Statis” ini silahkan kerjakan latihan soal berikut :

=> Latihan soal Listrik Statis[klik di sini]

---

Bunyi

Perhatikan gambar di bawah ini! Pada gambar terlihat seorang anak sedang memainkan biola. Setelah digesek, biola mengeluarkan bunyi yang merdu. Apa yang menyebabkan biola itu dapat
berbunyi ? Untuk menjawab pertanyaan tersebut simaklah materi berikut dengan saksama!

A.     Konsep Bunyi

Bunyi dihasilkan dari benda yang bergetar. Benda yang bergetar dan menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Bunyi merambat memerlukan medium perantara. Jadi, syarat terjadi dan terdengarnya bunyi adalah :

1. ada sumber bunyi,

2. ada medium perantara, dan

3. ada pendengar (penerima bunyi).

B.     Jenis-jenis Bunyi

Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi dibedakan menjadi tiga, yaitu gelombang infrasonik, gelombang audiosonik, dan gelombang ultrasonik.

1.  Gelombang Infrasonik

Gelombang infrasonik adalah gelombang yang mempunyai frekuensi di bawah jangkauan manusia, yaitu lebih kecil dari 20 Hz. Gelombang infrasonik hanya mampu didengar oleh beberapa binatang seperti jangkrik, anjing, dan kelelawar.

2.  Gelombang Audiosonik

Gelombang audiosonik adalah gelombang yang mempunyai frekuensi antara 20 sampai 20.000 Hz. Gelombang audiosonik merupakan gelombang yang mampu didengar oleh pendengaran manusia dan sebagian besar binatang.

3.  Gelombang Ultrasonik

Gelombang ultrasonik mempunyai frekuensi di atas jangkauan pendengaran manusia, yaitu lebih besar dari 20.000 Hz. Kelelawar pada malam hari memancarkan gelombang ultrasonik dari mulutnya. Gelombang ini akan dipantulkan kembali bila mengenai benda. Dari gelombang pantul yang didengar tadi, kelelawar dapat mengetahui jarak dan ukuran benda yang berada di depannya.
Gelombang ultrasonik dimanfaatkan oleh manusia dalam berbagai bidang, antara lain:

a. untuk mengukur kedalaman air laut,

b. untuk sterilisasi pada makanan,

c. digunakan dalam bidang kedokteran untuk memeriksa

tubuh manusia (ultrasonografi), dan

d. kacamata tunanetra.

C.     Cepat rambat bunyi

Hubungan cepat rambat bunyi, jarak, dan waktu dirumuskan secara matematis sebagai berikut.

s = v . t

Keterangan:

s   = jarak tempuh bunyi (m)

v   = cepat rambat bunyi (m/s)

t    = waktu tempuh bunyi (s)

Bunyi merupakan gelombang longitudinal. Sehingga, juga berlaku persamaan gelombang :

v = λ . f              

Keterangan:

λ      = panjang gelombang bunyi (m)

T     = periode (s)

f      = frekuensi bunyi (Hz)

---

Latihan Soal
Untuk mengevaluasi pemahaman materi mengenai “Bunyi” ini silahkan kerjakan latihan soal berikut :
=> Latihan Soal Bunyi [klik di sini]

---