2. Electrostatic precipitation (ESP) adalah sebuah teknologi menangkap abu hasil proses pembakaran dengan jalan memberi muatan listrik.
Cara kerja : yaitu dengan memberi muatan negatif kepada abu - abu tersebut melalui beberapa elektroda (biasanya disebut discharge electrode).
Generator adalah sebuah mesin yang dapat mengubah energi gerak (mekanik) menjadi energi listrik (elektrik).
Cara kerja : generator bekerja berdasarkan hukum faraday yakni apabila suatu penghantar diputarkan didalam sebuah medan magnet sehingga memotong garis - garis gaya magnet maka pada ujung yang penghantar tersebut akan timbulkan garis gaya listrik yang mempunyai suatu volt.
1. Sebuah arus listrik 8 Ampere mengalir pada sebuah kawat penghantar dengan beda potensialnya yang dikedua ujungnya yaitu 12 V. Maka, berapakah hambatan pada kawat tersebut?
2. Diketahui: I =8,0 Ampere dan t = 20 Sekon Ditanya: Berapakah, besar muatan listriknya?
3. Arus Listrik yang mengalir pada rangkaian yang terpasang lampu dengan tegangan 220V dan 50W yang dihubungkan dengan hambatan listrik 600 Ohm dan dipasang pada tegangan listrik 100V adalah?
4. Sebuah Solenoida yang panjangnya 20cm, memiliki 10 lilitan serta sebuah toroida dengan jari-jari 40cm dialiri arus yang sama besar. Induksi magnetik di pusat solenoida dan disumbu toroida sama besar. Hitung banyaknya lilitan toroida!
5. Sebuah Solenoida yang panjangnya 1.5 m memiliki 500 lilitan dan jari-jari 1.5 cm dialiri arus sebesar 0.6A. Tentukan induksi magnetik di pusat dan di ujung solenoida!
6. Carilah induktansi diri solenoida yang panjangnya 12 cm, luasnya 3 cm² dan dengan kumparan 200 lilitan!
7. Daerah tertentu dalam ruang yang mengandung medan magnetic 150G dan medan listrik 2 x 106 N/C.
Carilah: a. Densitas energy total. b. energi dalam kotak kubus dengan sisi 12 cm.
8. Susunan seri hambatan 50 dan kapasitor dengan reaktasi kapasitif 30 dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik, tegangan efektif 220V. Tegangan efektif pada resistor adalah...
9. Sebuah hambatan 300 , induktor 1000 dan kapasitor 200 disusun seri. Jika susunan ini dihubungkan dengan sumber tegangan AC 130 V, maka daya rangkaiannya adalah....Watt.
10. Jelaskan relasi antar rangkaian RLC!
Jawaban
10. Rangkaian seri RLC pada arus bolak- balik terdiri dari resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC dan disusun secara seri.
SOAL: A. Pertanyaan berikut terkait Induksi Magnetik. 1) Jelaskan pengertian induksi elektromagnetik ! 2) Jelaskan cara-cara menimbulkan GGL Induksi ! 3) Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL Induksi ! 4) Buatlah konsep dari generator DC dan generator AC ! 5) Jelaskan secara singkat pengertian transformator dan bagaimana konsep penggunaan transformator pada transmisi energi listrik jarak jauh !
B. Pertanyaan berikut terkait Rangkaian Arus Bolak Balik 6) Jelaskan konsep rangkaian hambatan murni ! 7) Jelaskan konsep rangkaian induktor ! 8) Jelaskan konsep rangkaian kapasitor ! 9) Sebuah generator AC menghasilkan tegangan sebesar ( Vt = 240sin30t) volt dan arus (It = 40sin30t) ampere. Tentukan :
a. Tegangan dan arus maksimum ! b. Sudut frekuensi ! c. Perioda ! d. Tegangan dan arus rata-rata !
JAWAB
1. Induksi elektromagnetik adalah gejala munculnya ggl induksi dan arus listrik induksi pada suatu pengantar akibat perubahan jumlah garis magnet yang memotong kumparan.
2. Cara-cara menimbulkan GGL Induksi, yaitu :
Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan
Memutar magnet di depan kumparan
Memutus mutus arus pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder
Mengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL Induksi, yaitu :
GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan flug magnet.
GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan dan sebanding dengan kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan.
4. Generator DC : Saat penghantar pada sisi AB berputar 180 derajat, penghantar AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi
Arah arus listrik pada penghantar AB dapat ditentukan sebagai berikut, karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1 arus terputus. Penghantar CD menenpai posisi AB dengan aras putaran yang sama arus tetap mengalir ke atas, sehingga arus tetap pada satu arah.
Generator AC : Saat penghantar pada sisi AB berputar 90 derajat sampai di A1 B1 maka penghantar AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi.
Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat di tentukan sebagai berikut : karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1, saat penghantar pada sisi A1 B1 berputar 90 derajat sampai di A2 B2 maka penghantar A1 B1 memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi, karena penghantar bergerak searah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang berlawanan arah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listtrik mengalir dari A2 ke B2.
5. Transformator adalah sebuah alat yang mentransfer energi antara 2 sirkuit yang melalui induksi elektromagnetik.
Proses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik (konsumen) yang
jaraknya jauh disebut transmisi daya listrik jarak jauh. Untuk
menyalurkan energi listrik ke konsumen yang jauh, tegangan yang
dihasilkan generator pembangkit listrik perlu dinaikkan mencapai ratusan
ribu volt. Untuk itu, diperlukan trafo step up. Tegangan tinggi
ditransmisikan melalui kabel jaringan listrik yang panjang menuju
konsumen. Sebelum masuk ke rumah-rumah penduduk tegangan diturunkan
menggunakan trafo step down hingga menghasilkan 220 V. Transmisi daya
listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan besar dan
arus yang kecil. Dengan cara itu akan diperoleh beberapa keuntungan,
yaitu energi yang hilang dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat
penghantar yang diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.
6. konsep rangkaian hambatan murni, funsi tegangan V dan kuat arus I, dan hubungan antara V dan I sepassa/ fasenya sama.
7. konsep rangkaian induktor, sebuah kumparan induktor mempunyai induktansi diri L dipasangkan tegangan bolak balik V, maka pada ujung-ujung kumparan timbul GGL Induksi.
8. konsep rangkaian kapasitor, sebuah kapasitor dengan kapasitas C dihubungkan dengan tegangan bolak balik V, maka pada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehingga pada plat2nya mempunyai beda potensial.
SOAL: A. Pertanyaan berikut terkait Medan Magnetik. Seutas kawat dialiri arus listrik i = 2 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet. Pada titik Q yang berjarak 2 meter dari kawat ?
PENYELESAIAN: Diketahui : I = 2,0 ampere a = 2 meter
Ditanya : berapakah besar induksi medan magnetnya ? Jawab : RUMUS :
1) Seutas kawat dialiri arus listrik i = 0,2 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet pada titik A yang berjarak 6 meter dari kawat. 2) Seutas kawat dialiri arus listrik i = 0,6 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet pada titik B yang berjarak 0,1 meter dari kawat. 3) Seutas kawat dialiri arus listrik i = 10 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet pada titik C yang berjarak 5 meter dari kawat. 4) Jelaskan mengapa bumi memiliki medan magnet dan apa kegunaan dari adanya medan magnet bumi. 5) Sebutkan dan jelaskan penggunaan gaya magnet dalam kehidupan sehari-hari.
JAWAB :
1) Dik : I = 0,2 ampere
a = 6 meter
Dit : Berapakah besar induksi medan magnetnya ?
Jwb :
2) Dik : I = 0,6 ampere
a = 0,1 meter
Dit : Berapakah besar induksi medan magnetnya ?
Jwb :
3) Dik : I = 10 ampere
a = 5 meter
Dit : Berapakah besar induksi medan magnetnya ?
Jwb :
4) medan magnetik bumi dapat membantu manusia dalam menentukan arah atau navigasi melalui kompas maupun satelit dan GPS. Medan magnet bumi atau medan geomagnetik adalah medan magnet yang menjangkau dari bagian dalam bumi hingga ke batas di mana medan magnet bertemu angin matahari. Bumi bersifat sebagai magnet dengan mengasumsikan bahwa di pusat bumi terdapat sebuah batang magnet yang mengarah dari utara ke selatan geografis bumi dan ujung selatan magnet mengarah ke utara geografis bumi. studi mengenai medan magnet bumi ini disebut dengan paleomagnetisme. Magnet bumi memiliki medan magnet yang dapat mempengaruhi kompas, bentuk navigasi lainnya maupun magnet batang. Selain itu, sumbu dari magnet bumi ini membentuk sudut kecil sebesar 170 dengan poros geografis bumi. Kutub utara dan kutub selatas magnet bumi tidak berimpit dengan kutub utara dan kutub selatan geografis, tetapi akan sedikit menyimpang. Dimana, sudut yang terbentuk antara penyimpangan kutub-kutub magnet bumi dan kutub-kutub geografis bumi di sebut dengan sudut deklinasi. Sedangkan sudut yang terbentuk antara kutub selatan magnet bumi dan arah horizontal bumi adalah sudut inklinasi.
Adapun pemanfaatan medan magnetik ini dapat dengan mudah kita temukan, seperti halnya dalam penerbangan dan pelayaran yang membutuhkan navigasi agar tidak kehilangan arah. Manusia telah menggunakan kompas yang bergantung pada medan magnet bumi untuk menentukan arah sejak abad ke 11 masehi. Bukan hanya manusia yang membutuhkan navigasi tetapi juga hewan seperti pada burung merpati, penyu, maupun ikan salmon yang memerlukan navigasi untuk melakukan perjalanan untuk mencari penghidupan atau mencari makan. Disamping itu, medan magnet bumi juga berfungsi untuk memantulkan sebagian besar angin matahari. Dimana, arus partikel bermuatan dari matahari yang mampu mengionisasi lapisan atmosfir bumi. Gas-gas yang terkena angin matahari ini dapat terperangkap dalam gelembung medan magnet yang dapat terbawa angin matahari. Proses tersebut, kemungkinan juga pernah terjadi di planet Mars. Selain untuk navigasi global dan melindungi kehidupan biologis dari radiasi luar angkasa salah satunya angin matahari, medan magnetik bumi juga bermanfaat untuk menjaga agar perputaran bumi tetap ada pada porosnya. Disamping itu, terlepas dari perdebatan apakah pertambangan itu merusak bumi atau tidak, tetapi dengan adanya medan magnetik bumi maka beberapa jenis mineral dan bijih besi di dalam bumi akan lebih mudah untuk di lacak.
5) - Bel listrik (bel listrik menggunakan magnet sebagai alat utamanya. Saat tombol bel listrik ditekan, rangkaian arus menjadi tertutup dan arus mengalir pada kumparan. Aliran arus listrik pada kumparan ini mengakibatkan besi di dalam bel menjadi elektromagnet yang mampu menggerakkan lengan pemukul untuk memukul bel sehingga berbunyi).
- Pengeras Suara (Loudspeaker merupakan kombinasi magnet permanen dan elektromagnetik.
Loudspeaker pada dasarnya perangkat yang mengubah energi listrik
(sinyal) ke energi mekanik (suara). Dalam mengolah sinyal listrik
menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen
Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan voice
coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan magnet
permanen sehingga menggerakan cone speaker maju dan mundur. Voice coil merupakan bagian yang bergerak sedangkan magnet permanen
adalah bagian speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang
melewati voice coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara
cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan magnet
permanen. Pergerakan tarik dan tolak menggerakkan cone speaker, yang
menghasilkan suara.) - Mikropon (Microphone adalah suatu alat elektronik yang dapat mengubah atau
mengubah suara menjadi energi listrik. Setiap jenis mikrofon memiliki
cara yang berbeda dalam mengubah bentuk energinya, tetapi mereka semua
memiliki persamaan yaitu bagian utama yang disebut dengan diafragma.
- Pintu Kulkas
Pintu lemari es atau kulkas dapat menutup dengan rapat tanpa harus
menggunakan kunci atau alat lainya. Hal tersebut dikarenakan di
sekeliling sisi pintu lemari es atau kulkas terdapat magnet. Sebuah
magnet yang panjang diletakkan di dalam karet sepanjang pintu lemari es.
Lemari es terbuat dari baja atau bahan lain yang dapat ditarik magnet,
jadi magnet akan membuat pintu lemari es menutup dengan rapat ketika
menutupnya. Pintu lemari es yang tertutup rapat dapat menjaga suhu di
dalam tetap dingin sehingga makanan dan minuman di dalamnya tetap segar.
Alat yang cara kerjanya hampir sama dengan pintu kulkas yaitu kotak
pinsil. Pada kotak pinsil terdapat sebuah magnet sehingga tutup alat
pinsil dapat tertutup dengan rapat. - Kompas
Cara kerja kompas menggunakan medan magnet. Jarum kompas yang terbuat
dari magnet selalu menunjuk arah utara dan selatan. Jarum ini memiliki
kutub utara dan selatan. Medan magnet bumi memberikan gaya magnet kepada
jarum kompas. Kutub utara jarum kompas menunjuk ke arah kutub utara
geografis bumi. Seperti yang kita ketahui, kutub magnet yang senama
tolak-menolak dan yang tak senama tarik-menarik. Jadi, yang ditunjuk
oleh kutub utara jarum kompas sebenarnya adalah kutub selatan magnet
bumi. Sedangkan yang ditunjuk oleh kutub selatan jarum kompas sebenarnya
kutub utara magnet bumi.
A. Pertanyaan berikut terkait Arus Listrik materi pertemuan 8.
1) sebuah arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar arus listriknya yaitu 10,0 ampere dalam dalam waktu 15 sekon, maka berapakah besar muatan listriknya ?
2) sebuah
arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar
arus listriknya yaitu 1,5 ampere dalam dalam waktu 1 menit, maka
berapakah besar muatan listriknya ?
3) sebuah
arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar muatan adalah 40 C dan dalam waktu 10 sekon, maka berapakah arus listriknya ?
B. Pertanyaan ini berkaitan dengan Arus Listrik Searah dan rangkaian Listrik materi Pertemuan 9. 4) Buatlah 2 contoh soal dan penyelesaian rangkaian listrik seri ! 5) Buatlah 2 contoh soal dan penyelesaian rangkaian listrik pararel !
JAWAB
1) Diketahui : l = 10,0 ampere
t = 15 sekon
Ditanya : berapakah besar muatan listrik (Q) ?
Jb : l = Q/t
: 10,0 ampere = Q/15 sekon
Q = 10,0 ampere x 15 sekon
Q = 150 C
Jadi, besar muatannya adalah 150 C
2) Diketahui : l = 1,5 ampere
t = 1 menit (60 sekon)
Ditanya : berapakah besar muatan listrik (Q) ?
Jb : l = Q/t
: 1,5 ampere = Q/1 menit
Q = 1,5 ampere x 1 menit (60 sekon)
Q = 90 C
Jadi, besar muatannya adalah 90 C
3) Diketahui : Q = 40 C
t = 10 sekon
Ditanya : berapakah arus listriknya ( l ) ?
Jb : l = Q/t
: l = 40 C/10 sekon
: l = 4 A
Jadi, besar muatannya adalah 4 A
4) a. Tiga buah hambatan (R1, R2, dan R3 ) dipasang secara seri. Masing-masing hambatan bernilai 0, 75 Ohm. Tentukan nilai hambatan total rangkaian tersebut ?
Pembahasan:
Diketahui : R1 = R2 = R3
Ditanya : R total ?
Jawab :
R total = R1 + R2 + R3 = 0,75 + 0,75 + 0,75 = 2,25
Jadi, nilai hambatan total dari rangkaian tersebut adalah 2,25 Ohm.
b. Diketahui nilai Vtotal adalah sebesar 22 V. Jika diketahui nilai R1 2
Ohm, R2 6 Ohm, dan R3 3 Ohm. Tentukan nilai voltase pada R3.
Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 2 Ohm, R2 = 6 Ohm, R3 = 3 Ohm Vtotal = 22 V
Ditanya = V3=…?
Jawab:
Pada rangkaian ini, nilai perbandingan voltase sama dengan besar setiap hambatan.
V1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3
Maka langkah pertama yang harus dikerjakan adalah mencari nilai R total pada rangkaian tersebut.
Rtotal = R1 + R2 + R3 = 2 + 6 + 3 = 11 Ohm
Selanjutnya mencari arus listrik pada rangkaian tersebut.
Itotal = Vtotal / Rtotal = 22 / 11 = 2 A
Ingat, nilai arus total nilainya sama dengan setiap resistor pada rangkaian seri.
Itotal = I3 I3 = V3/R3 V3 = I3 x R3 = 2 x 3 = 6 V
Jadi, nilai voltase pada R3 adalah senilai 6 V
5) a. Diketahui besarnya R1 = 2 Ohm, R2 = 3 Ohm, dan R3 = 5 Ohm. Jika tegangan totalnya 24 Volt, tentukan besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian!
Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 2 Ohm
R2 = 3 Ohm
R3 = 5 Ohm
Vtotal = 24 Volt
Ditanya: I =…?
Pembahasan:
Rtotal = R1 + R2 + R3
= 2 + 3 + 5
= 10 Ohm
Selanjutnya, gunakan hukum Ohm untuk mencari besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian.
l = Vtotal/Rtotal
= 24/10
= 2.4 A
Jadi, besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian adalah 2,4 A.
b. Diketahui besarnya R1 = 4 Ohm, R2 = 12 Ohm, dan R3 = 6 Ohm. Jika tegangan totalnya 12 Volt, tentukan besarnya arus yang mengalir pada R2!
Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 4 Ohm
R2 = 12 Ohm
R3 = 6 Ohm
Ditanya: I2 =…?
Pembahasan:
Pertama, cari hambatan total dalam rangkaian.
Selanjutnya, tentukan besarnya I2 berdasarkan persamaan hukum Ohm.
l2 = Vtotal/R2
= 12/12
= 1 A
Jadi, besarnya hambatan yang mengalir pada R2 adalah 1 A.
1. Tuliskan sifat-sifat magnet dan jelaskan prinsip kerjanya !
2. Tuliskan konsep kapasitansi elektrostatik dalam bidang fisika !
3. Tuliskan konsep dielektrik elektrostatik dalam bidang fisika !
4. Ada sebuah kapasitor dengan mempunyai besaran kapasitas sebesar 0.5 uFyang
dimuati oleh sebuah baterai berkapasitas 30 volt. Maka berapakah muatan yang
tersimpan didalam kapasitor tersebut !
5. Dua pelat sejajar masing-masing bermuatan positif dan negatif. Medan listrik di
antara kedua pelat adalah 200 volt/meter. Jarak antara kedua pelat adalah 15 cm.
Tentukan perubahan energi potensial proton ketika bergerak dari pelat bermuatan
positif ke pelat bermuatan negatif !
6. Elektron dipercepat dari keadaan diam melewati beda potensial 20 volt. Berapa
perubahan energi potensial elektron !
7. Dua muatan titik terpisah sejauh 0,8 m seperti pada gambar. Tentukan potensial listrik di titik A dan di titik B !
8. Proton dipercepat dari keadaan diam melewati beda potensial 9 volt, hitunglah
perubahan energi potensial pada elektron tersebut !
9. Tuliskan fungsi kapasitor beserta hubungannya dengan kapasitansi !
10. Apa hubungan antara kapasitas , muatan dan potensial listrik !
JAWABAN :
1. Sifat-sifat magnet, yaitu :
~ Magnet hanya bisa menarik benda
~ Gaya Magnet bisa menembus benda
~ Magnet memiliki dua kutub
~ Medan Magnet akan membentuk Gaya Magnet
~ Sifat Kemagnetan bisa hilang atau melemah
Prinsip kerja magnet, yaitu Magnet memiliki medan magnet yang menarik benda yang mengandung komponen
besi. Sebagai contoh, beberapa benda tertarik magnet seperti besi,
nikel, dan baja. Magnet digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya
untuk membuat sesuai bisa menempel pada pintu kulkas, membuat kompas,
membuat wahana roller coaster, dan mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik.
2. Konsep kapasitansi elektrostatik dalam bidang fisika, yaitu :
~ Hukum Coulomb
~ Medan Listrik
~ Garis Gaya Medan Listrik
~ Potensial Listrik
~ Tenaga Sistem Titik-titik Muatan Listrik
~ Elektrostatika Untuk Terapi
3. Konsep dieletrik elektrostatik dalam bidang fisika, yaitu :
~ Polarisasi Listrik
~ Pergeseran Listrik
4.
5.
6.
7.
8.
9. kapasitor yang memiliki kapasitas yang tetap dan kapasitor yang memiliki
kapasitas yang dapat diubah-ubah atau dengan kata lain kapasitor
variabel.
