May 19, 2013

Makalah Gelombang ElektromagneticX-22013 Ketua Kelompok : Irdan Arjulian Anggota Kelompok : Desyane N : Handika Rizki Riswanda : Regi Rachmatulah : Niken NabilaSMAN 25 BANDUNG

KATA PENGANTAR

Assalamu alaikum Wr. WbPuji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayahNya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik, dan salam dan salawat kita kirimkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan kemampuan sehingga kami dapat mengerjakan Makalah ini dengan baik.Penyusunan makalah ini penulis sajikan sebagai panduan pembelajaran bagi kami sendiri dan teman teaman X-2, di dalam makalah ini dapat mempelajari tentang GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK.Kami mengucapkan terima kasih kepada para Guru-guru terutama pada guru kami Fisika yaitu Bu Yeti Nurhadi dan Teman-teman yang telah membaca dan mempelajari makalah ini. Semoga dengan makalah ini dapat meningkatkan hasil belajar yang maksimal bagi teman-teman,kami dan orang lain.

Bandung, Mei 2013

Penulis

DAFTAR ISIKATA PENGANTAR2DAFTAR ISI3BAB 1 PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang41.2 Rumusan Masalah41.3 Tujuan4

BAB 2 PEMBAHASAN2.1 Pengertian Gelombang Elektromagnetik52.2 Ciri-ciri/Sifat Gelombang Elektromagnetik62.3 Sumber Gelombang Elektromagnetik72.4 Spektrum Gelombang Elektromagnetik72.5 Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari122.6 Energi dalam Gelombang Elektromagnetik132.7 Rapat Energi Listrik dan Magnetik14

BAB 3 PENUTUP3.1 Kesimpulan163.2 Saran.173.3 Sepuluh Soal Gelombang Elektromagnetik18

DAFTAR PUSTAKA21

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangKemajuan teknologi saat ini semakin meningkat berikut dalam penggunaan gelombang elekromagnetik dalam kehidupan sehari-hari. Seperti apakah gelombang elektromagnetik, apa contoh gelombang elektromagnetik itu? Gelombang elektromagnetik sebenarnya selalu ada disekitar kita, salah satu contohnya adalah sinar matahari, gelombang ini tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya. Contoh lain adalah gelombang radio. Tetapi spektrum gelombang elektromagnetik masih terdiri dari berbagai jenis gelombang lainnya, yang dibedakan berdasarkan frekuensi atau panjang gelombangnya. Untuk itu disini kita akan mempelajari tentang rentang spektrum gelombang elektromagnetik, karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum dan contoh dan penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari.

1.2Rumusan masalah1.Apa yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik?2.Bagaimana ciri-ciri gelombang elektromagnetik?3.Bagaimana karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spektrum?1.3 Tujuan1.Mengetahui pengertian dari gelombang elektromagnetik.2.Mengetahui ciri-ciri gelombang elektromagnetik.3.Mengetahui karakteristik khusus masing-masing gelombang elektromagnetik di dalam spectrum.

BAB II PEMBAHASAN

2.1 GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK.GelombangPanjang gelombang

gelombang radio1 mm-10.000 km

infra merah0,001-1 mm

cahaya tampak400-720 nm

ultra violet10-400nm

sinar X0,01-10 nm

sinar gamma0,0001-0,1 nm

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.

Sketsa gelombang elektromagnetik

2.2 CIRI-CIRI/SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.2. Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.3. Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.4. Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.5. Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bias dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

2.3 SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK1. Osilasi listrik.2. Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah.3. Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen). Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.

2.4 SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIKSusunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

Contoh spektrum elektromagnetik1. Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya.Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antenna dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

Berdasarkan Persamaan Maxwell dapat diturunkan :

Persamaan-persamaan Turunan yang lain

2. Gelombang mikro (radar)

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis. Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

3. Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014Hz atau daerahpanjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yangdihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah. Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.4. Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kitadapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapatdideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adalah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

5. Sinar ultraviolet

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hzatau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan olehatom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

6. Sinar X

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.7. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjan gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh.

2.5 Penerapan Gelombang Elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :

a. RadioRadio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 100 cm.

b. MicrowavePanjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Missions (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.

c. InfraredKondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

d. UltravioletSinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.

e. Sinar XSinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.2.6 Energi dalam Gelombang ElektomagnetikGelombang elektromagnetik merambatkan energinya dalam bentuk medan listrik dan medan magnetic yang saling tegak lurus satu sama lain. Kita menganggap bahwa gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang bidang yang merambat pada sumbu-x, medan listrik E merambat pada sumbu Y, dan medan magnet B pada sumbu Z. Medan E dan B hanya bergantung pada X dan Y dan tidak bergantung pada koordinat Y dan Z. Bedsarakan persamaan Maxwell, penyelesaian terbaik dari gelombang bidang elektomagnetik adalah suatu gelombang sinusoidal, di mana amplitude E dan B berubah terhadap x dan t sesuai persamaan:E =cos (kx -) Keterangan:B =cos (kx )nilai maksimum amplitude medan listrik: nilai maksimum amplitude medan magneticK =, dengan adalah panjang gelombang= 2, dengan f adalah frekuensi getaranPerbandingan antaradan k adalah= f = c, sehingga kita dapatkan persamaan:Dari persamaan di depan, dapat diperoleh kesebandingan antara induksi magnetic dengan kuat medan listri, yaitu:

2.7 Rapat Energi Listrik dan MagnetikEnergi yang tersimpan dalam sebuah kapasitor W, dalam bentuk medan listrik dinyatakan oleh:W =CV2C adalah kapasitas kapasitor dan V adalah beda potensial antar keping. Energi per satuan volume atau rapat energy listrik dirumuskan sebagai berikut:Ue=E2Keterangan: Ue: rapat energy listrik (J/m3)permitivitas listrik = 8,8510-12C2N-1m-2 E : kuat medan listrik (N/C)Sedangkan rapat energy magnetic atau energy magnetic per satuan volume (Um) dalam bentuk medan magnetic yaitu:Um= Keterangan: Um: rapat energy magnetik (J/m3) B : induksi magnetic (Wb/m2= T): permeabilitas magnetic = 410-7WbA-1m-1Seperti halnya gelombang yang lain, ketika merambat gelombang elektromagnetik dapat memindahkan energinya ke benda-benda yang berada pada lintasannya. Intensitas gelombang elektromagnetik atau laju energy yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik disebutVektor Pointingdan didefinisikan oleh persamaan vector:S == EBArah S searah dengan arah perambatan gelombang elektomagnetik dan dinyatakan dalam satuan J/sm2. Sedangkan laju energy rata-rata per m2gelombang elektromagnetik S adalah sebagai berikut:S =Bm2=c

Keterangan:S : laju energy rata-rata per m2yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik (J/sm2atau W/m2)Em : amplitude maksimum kuat medan listrik (N/C)Bm : amplitude maksimum induksi magnetic (Wb/m2atau T)C : cepat rambat gelombang elektromagnetik = 3108m/sDalam suatu volume tertentu, energi gelombang elektromagnetik terdiri atas energy medan magnetic dan energi medan listrik yang sama besar, sehingga rapat energy sesaat total U dari gelombang elektromagnetik sama dengan jumlah rapat energy medan listrik dan medan magnetic, yaitu:U = Ue+ Um= 2Um=Rapat energy total rata-ratanya adalah sebagai berikut,U =Jika kita gabung persamaan tersebut maka akan didapatkan:S = cUJadi, laju rata-rata per m2atau biasa disebut dengan intensitas gelombang yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik (S) sama dengan rapat energi rata-rata (U) dikalikan dengan cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa.Sehingga dapat dituliskan :S ===== I

Keterangan:I : intensitas radiasi (W/m2)S : intensitas gelombang = laju energi rata-rata per m2(W/m2)P : daya radiasi (W)A : luas permukaan (m2)

BAB III PENUTUP

3.1 KESIMPULANDari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya. Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1eV/GHz Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 eVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spectrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah spektrum optik juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 700 nm).

Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti : Radar(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang. Infra Merah Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul Sinar tampak mempunyai panjang gelombang 3990 A 7800 A. Ultra ungu dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.3.2 SARANMasyarakat hendaknya lebih mengetahui dan memahami tentang gelombang elektromagnetik kerena selain bermanfaat untuk kehidupan, ternyata gelombang elektromagnetik memiliki dampak yang buruk juga. Dengan lebih memahami gelombang elektromagnetik, diharapkan masyarakat akan lebih berhati-hati dalam memanfaatkan gelombang elektromagnetik.

10 SOAL GELOMBANG ELEKTROMAGNETIC:

1.Gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3108 ms-1. Apabila frekuensi gelombang tersebut 20MHz, maka panajang gelombangnya adalah .a. 5mb. 10mc. 15md. 20me. 25mjawaban: C

2. Gelombang elektromagnetik yang mempunyai daerah frekuensi 104 sampai 107 Hz adalah .a. gelombang mikrob. gelombang radioc. gelombang tampakd. sinar inframerahe. sinar gammajawaban: B

3. Rentang panjang gelombangradio VHFadalah .a. 30.000m 3.000mb. 3.000m 300mc. 300m 30 md. 3m 0,3me. 30m 3mjawaban: D

4. Gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi paling tinggi adalah .a. gelombang mikrob. gelombang radioc. cahaya tampakd. sinar inframerahe. sinar gammajawaban: E

5. Matahari merupakan sumber utama dari .a. gelombang radiob. sinar ultravioletc. cahaya tampakd. sinar inframerahe. sinar gammajawaban: B

6.Penghantar panjangnya 40 cm digerakan di dalam medan magnet 0,5 tessla dengan kecepatan 2 m/s. Hitung beda potensial pada ujung- ujung penghantar

a 0,8b 0,3c 0,2d 0,4e 0,9 jawaban: D

7.Sebuah kumparan digerakan di dalam medan magnet dengan kecepatan tertentu. Akibatnya pada kumparan terjadi perubahan fluks magnet Jika jumlah kumparam 200 lilitan, berapa ggl induksi pada kumparan selama 4 s

a 12800b 13800c 28000 d 23900e 39200 jawaban :B

8.Sebuah pesawat panjang sayap depannya 4m. Pesawat tersebut terbang dengan kecepatan 200 m/s memotong medan magnet bumi yang besarnya 0, 0025 T. Berapa ggl induksi pada ujung- ujung sayap pesawat

a-8b-2c-10d-4e-3 jawaban:B

9.Kumparan dengan 1000 lilitan mengitari pusat selenoida yang panjangnya 2m, luas penampang 2 x 10^-3, dan terdiri dari 50000 lilitan. Selenoida dialiri arus 10 A. Bila arus dalam selenoida diputus dalam waktu 0,1 sekon, besar GGL induksi yang timbul pada kumparan adalah ...volt.A. PiB. 2piC. 3piD.4piE. 5pijawaban: B10.. Suatu kumparan dengan 600 lilitan mengalami perubahan arus listrik dari 10 A menjadi 4 A, dalam waktu 0,1 detik. Jika dihasilkan beda potensial sebesar 2,4 volt, maka induksi diri kumparan tersebut adalah...a.10mH b.20mHc.40mH d.30mHe.50mHjawaban:C

DAFTAR PUSTAKA

Slamet, Pramukti Nindita Sari. 2010.Modul Fisika. Surakarta: Hayati Tumbuh Subur. Nurwani.2010.Geleleltomagnetikppt. http://www.slideshare.net/nurwani/gelombangelektromagnetik/download.diaksespadatanggal22Oktober2011

http://adicyber-one.co.cc

http://brigittalala.wordpress.com/gelombang-elektromagnetik/

http://surya-kir-krj.blogspot.com/2009/04/

http://tinontinonlyme.blogspot.com/2011/03/gelombang-elektromagnetik.html

Irdan Arjulian X-2

20