1BAB XKEMAGNETAN

Peta Konsep

A. MagnetMagnet pertama kali ditemukan di suatu daerah bernama Magnesia. Magnet adalah batubermuatan yang memiliki sifat dapat menarik benda yang mengandung partikel besi (Fe2O4).

1. Kutub-Kutub MagnetKutub-kutub magnet adalah bagian ujung magnet yang memiliki kekuatan paling besaruntuk menarik partikel besi dibandingkan bagian magnet yang lain. Setiap magnetmemiliki dua buah kutub, yaitu kutub selatan dan kutub utara.

Gambar 10.1 Magnet batang

Kutub-kutub magnet memiliki sifat tertentu, yaitu:a) Dua kutub magnet yang sejenis bila didekatkan akan saling tolak menolak.b) Dua kutub magnet yang berlawanan jenis bila didekatkan akan saling tarik-menarik.

2. Bahan Magnetik dan Nonmagnetik

2Bahan magnetik adalah benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet. Contohnya besi,nikel, dan kobalt. Bahan magnetik pada umumnya merupakan bahan yang dapat ditarikdengan kuat oleh magnet sehingga disebut juga bahan feromagnetik.Bahan nonmagnetik adalah bahan yang tidak ditarik secara kuat oleh magnet.Berdasarkan daya tarik magnetnya, bahan nonmagnetik terbagi dua, yaitu:a) Bahan paramagnetik adalah bahan yang dapat ditarik oleh magnet, tetapi

tarikannya sangat lemah.Contoh : aluminium, tembaga, kaca, dan kayu.

b) Bahan diamagnetik adalah bahan yang apabila didekatkan dengan magnet, makamagnet akan menolaknya (menjauhinya).Contoh : emas dan timah hitam.

3. Pembuatan MagnetBerdasarkan cepat lambatnya bahan magnet ini menjadi magnet, maka bahan ini dapatdigolongkan menjadi:a) Bahan magnet lunak, yaitu bahan magnet yang magnet elementernya mudah diatur

sehingga bahan itu mudah dan relatif cepat dijadikan magnet.b) Bahan magnet keras, yaitu bahan magnet yang magnet elementernya sukar diatur

sehingga relatif sulit dan akan membutuhkan waktu yang lama untuk menjadimagnet.

Berdasarkan kekuatan mempertahankan sifat magnetnya, suatu magnet dapatdikelompokkan menjadi:a) Magnet sementara, yaitu magnet yang susunan magnet elementernya mudah

kembali tidak teratur setelah bahan magnetnya dijadikan magnet.b) Magnet permanen, yaitu magnet yang susunan magnet elementernya sukar untuk

tidak teratur lagi sehingga memiliki daya tahan yang relatif lama untuk menjadimagnet.

Berdasarkan pengertian di atas, dapat disimpulkan bahwa bahan yang termasuk magnetlunak juga merupakan magnet sementara, contohnya besi. Sementara itu, bahan yangmerupakan magnet keras juga magnet permanen, contohnya baja.

Cara-Cara Membuat Besi Menjadi Magnet:a) Menggosokkan magnet tetap

3Gambar 10.2 Ujung terakhir gosokan menjadi kutub selatan

b) Dengan cara arus listrikUntuk menentukan kutub-kutub magnetnya, digunakan kaidah tangan kanan.

Gambar 10.3 Ujung A besi menjadi kutub utara

Gambar 10.4 Ujung A besi menjadi kutub selatan

c) Dengan cara InduksiCara ini dapat dilakukan dengan mendekatkan bahan magnet pada suatu magnetkuat (tanpa menyentuhkannya). Ujung bahan magnet yang didekatkan ke ujungmagnet utama akan menjadi kutub yang berlawanan dengan kutub magnet utamayang terdekat.

Sifat kemagnetan dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau pemukulan.Dengan melakukan hal ini, berarti kamu telah mengganggu susunan magnet elementersehingga susunannya kembali tidak teratur dan sifat magnetnya hilang.

4. Medan MagnetMedan magnet adalah daerah sekitar magnet yang pada daerah itu magnet lain masihdipengaruhi oleh gaya magnetik jika diletakkan di atasnya.

4Jika di daerah tersebut ditaburkan serbuk besi, maka serbuk besi akan ditarik oleh kutubmagnet dan membentuk pola garis, disebut garis gaya magnet.Sifat-sifat dari garis gaya magnet adalah:a) garis gaya magnet keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatanb) garis gaya magnet tidak pernah berpotonganc) tempat yang mempunyai garis gaya magnet rapat menunjukkan medan magnet yang

kuat. Sebaliknya, tempat yang mempunyai garis gaya magnet renggangmenunjukkan medan magnet yang lemah.

B. Sifat Kemagnetan BumiBumi dapat kita pandang sebagai magnet batang yang sangat besar sehingga memiliki

kutub utara dan kutub selatan. Hal inilah yang menyebabkan jarum kompas selalu menunjukarah yang sama walaupun setelah diberikan gangguan, yaitu arah utara-selatan.

Ujung magnet yang mengarah ke utara bumi dinamakan kutub utara magnet, sedangkanujung magnet yang mengarah ke selatan Bumi dinamakan kutub selatan magnet. Sifatmagnet yang selalu menunjuk ke arah utara dan selatan ini dimanfaatkan dalam kompassebagai penunjuk arah.

Kutub utara jarum kompas dalam keadaan setimbang tidak tepat menunjuk arah utaradengan tepat. Penyimpangan jarum kompas itu terjadi karena letak kutub-kutub magnetbumi tidak tepat berada di kutub-kutub bumi, tetapi menyimpang terhadap letak kutubbumi. Hal ini menyebabkan garis-garis gaya magnet bumi mengalami penyimpanganterhadap arah utara-selatan bumi. Akibatnya penyimpangan kutub utara jarum kompas akanmembentuk sudut terhadap arah utara-selatan bumi (geografis).

Sudut deklinasi : Sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas dengan arahutara-selatan geografis. Sudut deklinasi dikatakan positif apabila kutub utara magnet jarumkompas menyimpang ke timur atau ke kanan, sedangkan sudut deklinasi negatif sebaliknya.

Gambar 10.5 Sudut deklinasi

Kedudukan jarum kompas tidak mendatar. Penyimpangan jarum kompas itu terjadikarena garis-garis gaya magnet bumi tidak sejajar dengan permukaan bumi (bidanghorizontal). Akibatnya, kutub utara jarum kompas menyimpang naik atau turun terhadap

5permukaan bumi. Penyimpangan kutub utara jarum kompas akan membentuk sudut terhadapbidang datar permukaan bumi.

Sudut inklinasi adalah sudut yang dibentuk oleh kutub utara jarum kompas denganbidang datar. Sudut inklinasi positif bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke bawahterhadap arah horizontal, sedangkan inklinasi negatif sebaliknya.

C. Medan Magnet di Sekitar Arus ListrikDi sekitar kawat yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet. Hal ini ditemukan olehHans Cristian Oersted berdasarkan hasil percobaannya.

I. Percobaan OerstedPercobaan yang dilakukan pada 1819 ini berhasil menunjukkan bahwa terdapat medan

magnet di sekitar kawat yang berarus listrik. Pada percobaannya, Oersted membuatkesimpulan sebagai berikut:

a) Di sekitar kawat (penghantar) yang dialiri arus listrik terdapat atau timbul medanmagnet.

b) Arah gaya magnet yang menyimpangkan jarum kompas bergantung pada arah aruslistrik yang mengalir dalam penghantar.

c) Besarnya medan magnet di sekitar kawat berarus listrik bergantung pada kuat aruslistrik dan jaraknya terhadap kawat.

a. Pola Medan Magnet di Sekitar Arus ListrikUntuk menunjukkan arah medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik,

genggamlah kawat dengan tangan kananmu. Sesuai dengan kaidah tangan kanan, arahibu jari menunjukkan arah arus, sedangkan arah keempat jari yang lain menunjukkanarah medan magnet.

Gambar 10.6 Kaidah tangan kanan

Berbeda dengan kaidah tangan kanan yang berlaku pada kawat lurus, pada kawatmelingkar yang berarus ini ibu jari menunjukkan arah medan magnet sementara keempatjari yang lain menunjukkan arah arus listrik.

6Gambar 10.7 Medan magnet di sekitar kawat melingkar

b. SolenoidaUntuk membuat medan magnet yang lebih kuat di sekitar arus listrik, dapat dibuat

lilitan kawat membentuk kumparan. Kumparan yang seperti ini disebut solenoida.Jika kita menggenggam solenoida dengan tangan kanan, maka ibu jari akan

mengarah pada ujung yang merupakan kutub utara dan keempat jari lainmenunjukkan arah arus listrik.

Gambar 10.8 Medan magnet sekitar kumparan

II. ElektromagnetElektromagnet adalah kumparan berarus listrik yang disisipi inti besi sehingga

menghasilkan sebuah medan magnet yang kuat.Untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan, dapat dilakukan

beberapa cara berikut ini:a) Menyisipkan kumparan dengan inti besi yang lebih bersifat magnetik.b) Memperbanyak lilitan kumparan.c) Memperbesar arus listrik.

7III. Gaya LorentzGaya Lorentz adalah gaya yang dialami sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dalam

suatu medan magnetik yang sangat kuat.Dalam penyelidikannya Lorentz menyimpulkan bahwa besar gaya yang ditimbulkan

berbanding lurus dengan kuat arus, kuat medan magnet, panjang kawat dan sudut yangdibentuk arah arus listrik dengan arah medan magnet.

Apabila arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, besar gaya Lorentzdirumuskan sebagai :

=Dengan:F = gaya Lorentz satuan newton (N)B = kuat medan magnet satuan tesla (T).l = panjang kawat satuan meter (m)I = kuat arus listrik satuan ampere (A)

Contoh soal :Kawat panjangnya 2 m berada tegak lurus dalam medan magnet 20 T. Jika kuat arus listrikyang mengalir 400 mA, berapakah besar gaya Lorentz yang dialami kawat?Penyelesaian:Diketahui: l = 2 m

B = 20 TI = 400 mA = 0,4 m

Ditanya: F = ... ?Jawab := = (20 )(0,4 )(2 ) = 16

Untuk menentukan arah gaya Lorentz digunakan kaidah atau aturan tangan kanan.Caranya rentangkan ketiga jari yaitu ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah sedemikianhingga membentuk sudut 90 (saling tegak lurus). Jika ibu jari menunjukan arah arus listrik(I) dan jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet (B) maka arah gaya Lorentz searahjari tengah (F).

Dalam bentuk tiga dimensi, arah yang tegak lurus mendekati pembaca diberi simbol .Adapun arah yang tegak lurus menjauhi pembaca diberi simbol .

8Gambar 10.9 Menentukan arah gaya Lorentz dengan kaidah tangan kanan

Prinsip gaya magnet ini menjadi inspirasi dari pembuatan alat-alat listrik seperti motorlistrik, alat ukur listrik, dan kipas angin.

D. Induksi ElektromagnetikInduksi elektromagnetik adalah proses pembuatan arus listrik dengan cara mendekatkansumber listrik pada sebuah magnet.

I. Proses Terjadinya Induksi ElektromagnetikInduksi elektromgnetik pertama kali diteliti oleh Michael Faraday (Inggris) dan Joseph

Henry (Amerika). Dari percobaan yang dilakukan secara terpisah pada tahun 1831 oleh duailmuwan tersebut, diperoleh kesimpulan bahwa bahwa arus listrik dapat dimunculkan darisebuah magnet dengan cara menggerak-gerakkan sebuah kawat pada medan magnetnya ataudengan cara memasukkan dan mengeluarkan magnet ke dalam suatu kumparan kawat.

Gambar 10.10 Rangkaian percobaan Faraday

Ketika arus dihasilkan, maka saat itu akan terdapat beda potensial atau tegangan antaraujung-ujung kumparan yang diinduksi. Tegangan yang demikian disebut dengan teganganinduksi.

Dalam percobaan Faraday, ia menemukan bahwa besarnya tegangan induksi inibergantung pada tiga faktor lain, yaitu:

a) Jumlah lititan kumparan.b) Kecepatan gerakan magnet.c) Jumlah garis gaya magnet.

Jika magnet pada kumparan tersebut terus digerakkan, maka arus yang melewatikumparan akan berubah-ubah arah sesuai dengan gerakan magnetnya. Arus yang demikiandisebut dengan arus bolak-balik (AC = alternating curent). Beberapa alat yang menggunakanprinsip kerja hasil percobaan Faraday, di antaranya adalah generator dan transformator.

9II. GeneratorGenerator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.Terdapat dua jenis generator, yaitu:

a) Generator arus bolak-balikPada generator arus bolak-balik, kumparan yang diletakkan pada batang diputardalam medan magnet yang diam sehingga menghasilkan tegangan induksi. Melaluisikat-sikat karbon yang dihubungkan dengan cincin-cincin generator, tegangan yangdihasilkan dapat menyalakan sebuah lampu. Generator ini dinamakan generator arusbolak-balik karena arah arus induksi berlawanan dengan arah putaran kumparan.Bagian generator yang berputar disebut rotor, sedangkan bagian yang diam disebutstator.Contoh : sepeda yang berlampu, listrik PLN

b) Generator arus searahPada dasarnya, prinsip kerja generator arus bolak-balik dan generator arus searahadalahsama. Hanya saja pada generator arus searah, cincin yang digunakan adalah cincinbelah. Cincin ini bekerja sebagai komutator yang mengubah arus listrik yangdikeluarkan generator. Dengan demikian, arus listrik yang awalnya merupakan arusbolak-balik pada kumparan, dalam rangkaian di luar kumparan menjadi arus searah.Contoh : pada alat-alat pemanas,

Dapat dilakukan beberapa cara untuk memperbesar tegangan dan arus induksi, yaitu:1) Mempercepat putaran rotor.2) Memperbanyak lilitan pada kumparan.3) Menggunakkan magnet yang lebih kuat.4) Memasukkan inti besi lunak ke dalam kumparan.

III. TransformatorTransformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan

bolak-balik. Alat ini terdiri dari dua buah kumparan. Arus pada salah satu kumparan akanmenghasilkan medan magnet yang akan menginduksi arus pada kumparan lain.

Kumparan yang pertama disebut kumparan primer, sementara kumparan yang kedua,yaitu kumparan yang menghasilkan arus induksi disebut kumparan sekunder.

10

Gambar 10.11 Transformator

Jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder suatu transformator dapat berbedaatau sama. Perbandingan antara kumparan sekunder dengan kumparan primer disebutdengan perbandingan transformator, dinotasikan:

dengan: Np = jumlah lilitan pada kumparan primerNs = jumlah lilitan pada kumparan sekunder

Pada awal pembahasan subbab induksi elektromagnetik telah disebutkan bahwa besartegangan induksi sebanding dengan jumlah lilitan sehingga berlaku persamaan:

=dengan: Vp = tegangan kumparan primer (tegangan primer)

Vs = tegangan kumparan sekunder (tegangan sekunder)

Berdasarkan Hukum Ohm yang menyebutkan bahwa tegangan berbanding terbalikdengan arusnya, maka perbandingan arus dapat dihitung dengan persamaan:

=dengan: Ip = kuat arus primer

Is = kuat arus sekunder

Dari ketiga perbandingan di atas, dapat diperoleh satu persamaan, yaitu:= =

Contoh soal :Sebuah radio memerlukan tegangan 9 volt dari catu daya 220 volt.a) Jika kumparan primer trafo memiliki 440 lilitan, berapakah jumlah lilitan yang

dimiliki kumparan sekunder?

11

b) Jika arus 110 mA mengalir melalui radio, berapakah arus yang ditarik dari catudaya 220 volt?

Penyelesaian :Diketahui : Vp = 220 volt

Vs = 9 voltDitanya : a) Ns, jika Np = 440 lilitan

b) Ip, jika Is = 110 mAJawab :a) jumlah lilitan yang dimiliki kumparan sekunder

= =

= (9 )(440)220 = 18b) arus pada kumparan primer

= =

= (9 )(110 )220 = 4,5

Jenis-Jenis Transformator:1) Transformator step-up

Gambar 10.12 Skema sebuah trafo step up

Transformator step-up adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menaikkantegangan induksi.Ciri-cirinya :- Np < Ns- Vp < Vs- Ip > Is

2) Transformator step-down

Gambar 10.13 Skema sebuah trafo step down

12

Transformator step-down adalah jenis transformator yang berfungsi untukmenurunkan tegangan induksi.Ciri-cirinya :- Np > Ns- Vp > Vs- Ip < Is

Esiensi TransformatorYaitu Perbandingan antara daya listrik yang keluar dari transformator dan daya listrik yangmasuk ke transformator.

= %dengan: = esiensi transformator

Ps = daya kumparan sekunderPp = daya kumparan primer

Karena daya listrik sama dengan hasil kali tegangan dan kuat arus listrik, efisiensitransformator dapat juga dinyatakan sebagai berikut:

= %Contoh soal :Sebuah trafo arus primer dan sekundernya masing-masing 0,8 A dan 0,5 A. Jika jumlahlilitan primer dan sekunder masing-masing 100 dan 800, berapakah efisiensi trafo?Penyelesaian:Diketahui: Ip = 0,8 A Np = 1.000 lilitan

Is = 0,5 A Ns = 800 lilitanDitanya: = ... ?Jawab := 100 %

= (800)(0,5 )(1000)(0,8 ) 100 % =400800 100 % = 50 %

13

Tes Kompetensi Bab XA. Pilihlah jawaban yang paling tepat!

1. Berikut ini yang termasuk bahan magnetik dan nonmagnetik adalah ....a. besi dan nikel c. nikel dan bajab. baja dan bismut d. seng dan emas

2. Garis-garis lengkung yang keluar dari kutub utara menuju kutub selatan sebuah magnetdisebut ....a. kutub magnet c.medan magnetb. garis-garis gaya magnet d. fluks magnet

3. Gaya tarik magnet paling kuat terletak pada ....a. seluruh bagian magnet c. bagian ujung-ujung magnetb. salah satu ujung magnet d. bagian tengah magnet

4. Berikut ini cara membuat magnet, kecuali ....a. cara alami c. cara menggosokb. cara induksi d. cara arus listrik

5. Perhatikan gambar berikut.

Benda A dapat menarik benda B dan tidak dapat menarik benda C. Pernyataan berikutbenar, kecuali ....a. benda A sebuah magnet c. benda C merupakan benda nonmagnetikb. benda B merupakan benda magnetik d. benda C merupakan benda feromagnetik

6. Perhatikan gambar berikut ini.

Jika besi/baja telah menjadi magnet, pernyataan berikut benar, kecuali ....a. A kutub utara dan B kutub selatan c. A dan B kutub selatanb.A kutub selatan dan B kutub utara d. A dan B kutub utara

7. Ruang di sekitar magnet yang masih mempunyai pengaruh gaya tarik magnet disebut....a. medan magnet c. fluks magnetikb. kutub magnet d. garis-garis gaya magnet

8. Magnet listrik dapat diperoleh dengan cara ....a. mendekatkan besi/baja pada magnet tetapb.melilitkan kawat berarus listrik DC pada baja/besi berisolasic.menggosokkan besi/baja dengan magnet tetap ke satu arah.d.melilitkan kawat berarus listrik AC pada besi/baja berisolasi.

9. Jarum kompas selalu menunjuk arah utara selatan bumi, disebabkan adanya ....

14

a. medan magnet bumi c. gaya tarik bumib. gravitasi bumi d. rotasi bumi

10. Sebuah magnet batang yang tergantung bebas, ternyata tidak menunjuk arah utaraselatan sebab ....a. magnet tersebut sifat kemagnetannya sudah lemahb.magnet tersebut berada dalam medan magnet yang lainc.magnet tersebut merupakan magnet sementarad.magnet tersebut tidak memiliki kutub utara dan selatan

11. Letak kutub utara magnet bumi adalah....a. di sekitar khatulistiwa bumi c. di sekitar kutub utara bumib. di sekitar kutub selatan bumi d. di kutub utara bumi

12. Sebuah kompas diletakkan di bawah kawat lurus berarus listrik, ternyata jarum kompasakan menyimpang. Hal ini menunjukkan bahwa ....a. di sekitar magnet jarum pada kompas timbul medan magnetb. di sekitar kawat lurus berarus listrik terdapat medan magnetc. garis-garis gaya magnet dari magnet jarum kompas ditolak arus listrikd.magnet jarum pada kompas menimbulkan arus listrik pada kawat.

13. Perhatikan gambar berikut

Arah medan magnet dari kawat lurus berarus listrik di atas yang benar adalah....a. I dan II c. I dan IIIb. II dan III d. II dan IV

14. Perhatikan gambar berikut.

Pernyataan berikut yang tidak tepat adalah ....a. A : kutub selatan c.C : kutub selatanb.B : kutub selatan d.D : kutub utara

15. Gambar berikut menunjukkan arah garis-garis gaya magnet yang dihasilkan olehsolenoida yang benar adalah ....

15

16. Kelompok alat berikut ini yang bekerja berdasarkan elektromagnet adalah ....a. bel listrik, telepon, dan kompor listrikb. telepon, galvanometer, dan relaic. relai, motor listrik, dan accumulatord. setrika listrik, akumulator, dan galva-nometer

17. Perhatikan gambar berikut.

Jika F : gaya Lorentz, B : kuat medan magnet, I : kuat arus listrik menurut aturantangan kanan berimpit dengan sumbu ....a. Y c.Zb.Y d.X

18. Kawat berarus listrik berada dalam medan magnet 60 tesla mengalami gaya Lorentz 12N. Jika kawat itu berada dalam medan magnet 15 tesla, besar gaya Lorentz yang dialamikawat adalah ....a. 3 N c. 48 Nb. 36 N d. 75 N

19. Berdasarkan gambar elektromagnet, pernyataan berikut yang tidak tepat adalah...

a. P : kutub utara dan Q : kutub selatanb. kemagnetannya mudah dihilangkanc. kutub-kutub magnet yang dihasilkan sulit diubahd. kemagnetannya tidak tergantung hambatan lilitan

16

20. Hal berikut yang tidak dapat memperbesar medan magnet yang dihasilkan elektromagnetadalah ....a. memperbanyak lilitan c. memperbesar hambatanb.memperbesar inti besi d. kuat arus diperbesar

21. Pembentukan arus listrik oleh suatu perubahan medan magnet disebut ....a. induksi magnet c. gaya elektromagnetb. transformator d. induksi elektromagnetik

22. Di bawah ini yang bukan kegunaan induksi elektromagnetik adalah ....a. membangkitkan gaya gerak listrik induksib. mengubah arus bolak-balik menjadi arus searahc. menimbulkan arus induksid. mengubah energi gerak menjadi energi listrik

23. Alat yang tidak menggunakan prinsip induksi elektromagnetik adalah ....a. alternator c. transformatorb. dinamo d. kapasitor

24. Pada generator terjadi perubahan energi ....a. potensial menjadi energi listrik c. gerak menjadi energi listrikb. panas menjadi energi listrik d. kimia menjadi energi listrik

25. Fungsi utama sebuah transformator step up adalah ....a. mengubah arus DC ke arus AC c. meningkatkan arus listrikb. mengubah arus AC ke arus DC d. meningkatkan tegangan listrik

26. Komponen yang bukan bagian dari sebuah generator adalah ....a. medan magnet c. sikat-sikatb. cincin luncur d. resistor

27. Kumparan yang didekati dan dijauhi magnet menghasilkan arus. Arus induksi yangmuncul adalah ....a. arus AC c. arus searahb. arus DC d. tidak tentu

28. Ggl induksi yang diinduksikan dalam suatu kumparan kawat yang diputar dalam suatumedan magnet tidak bergantung pada ....a. hambatan kumparan c. banyaknya lilitan kumparanb. kecepatan putaran d. kuat medan magnetik

29. Pada gambar berikut ini yang merupakan simbol trafo step up adalah ....

17

30. Sebuah transformator sederhana memiliki 20 lilitan pada kumparan primer dan 80 lilitanpada kumparan sekunder. Jika kumparan primer diberi tegangan 4 V, tegangan padakumparan sekunder adalah ....a. 4 V c. 100 Vb. 16 V d. 240 V

31. Pada sebuah transformator, jumlah lilitan primer dan sekunder masing-masing 1.000lilitan dan 250 lilitan. Jika kuat arus primer 0,5 A, maka besar kuat arus sekunder adalah....a. 2 A c. 4 Ab. 3 A d. 5 A

32. Sebuah transformator memiliki jumlah lilitan primer dua kali lebih banyak daripadalilitan sekunder, digunakan untuk mengubah 220 volt AC menjadi 110 volt AC. Jika arusdalam kumparan sekunderadalah 4 A, maka arus primer adalah ....a. 1 A c. 8 Ab. 2 A d. 16 A

33. Magnet batang yang dilewatkan melalui kumparan kawat, maka arus induksi dalamkumparan paling besar pada saat ....a. magnet digerakkan dengan cepat dan berada dalam kumparan dalam waktu singkatb. magnet digerakkan secara perlahan-lahan dan cukup lama berada dalam kumparanc. kutub selatan magnet memasuki kumparand. kutub utara magnet memasuki kumparan

34. Perbandingan daya keluaran dan daya masukan transformator dinamakan ....a. transformator ideal c. persentase dayab. efisiensi transformator d. efektivitas transformator

35. Daya pada kumparan primer dari sebuah transformator step up adalah 300 watt. Jikadaya pada kumparan sekunder 225 watt, efisiensi transformator tersebut adalah ....a. 25% c. 75%b. 30% d. 85%

18

BAB XITATA SURYA

Peta Konsep

A. Anggota Tata SuryaBenda-benda langit yang merupakan anggota tata surya adalah bintang, planet, satelit,komet, asteroid, meteor, dan meteroid.

I. BintangBintang adalah satu-satunya anggota tata surya yang memiliki keistimewaan mampu

memancarkan cahaya sendiri. Dalam tata surya ini, bintang memiliki jumlah yang takterhingga banyaknya. Bintang yang paling dapat kita rasakan keberadaannya adalahmatahari.

Matahari merupakan bintang dan anggota tata surya yang memiliki massa paling besar.Karena massanya ini, tarikan gravitasi matahari mampu mengatur peredaran anggota tatasurya yang lain dan menjadikan matahari sebagai pusat dari tata surya. Peredaran bendalangit mengitari matahari berlangsung dalam garis edar yang berbentuk elips.

II. PlanetPlanet merupakan anggota tata surya yang tidak memancarkan cahaya sendiri, tetapi

hanya memantulkan cahaya matahari.

19

Pada 2006, International Astonomical Audit (IAU) memperjelas denisi tentang planet,yaitu: benda langit yang memiliki orbit mengelilingi matahari, memiliki massa dangravitasi yang cukup sehingga dapat membentuk struktur bulat, dan memiliki jalur orbityang bersih (tidak ada benda langit lain dalam orbitnya). Berdasarkan denisi ini, plutosudah tidak termasuk planet lagi karena orbitnya tidak bersih.

Nama-nama planet yang diurutkan berdasarkan jaraknya dari matahari mulai dari yangterdekat sampai yang terjauh adalah: Merkurius,Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus,Uranus, dan Neptunus.

Karena lintasan edarnya yang elips, kedudukan planet dan matahari pada suatu saatdapat berada pada jarak terdekat (perihelium) dan pada saat lain dapat berada pada jarakyang paling jauh (aphelium).

Tabel 11.1 perbandingan planet-planet berdasarkan jari-jari dan jarak rata-rata keMatahari.

Para ahli astronomi telah mengelompokkan delapan planet ini berdasarkan hal-hal yangdianggap istimewa, yaitu:

1. Berdasarkan letaknya yang dilihat dari orbit bumia) Planet inferior adalah planet-planet yang terletak dalam orbit bumi, yaitu

Merkurius dan Venus.b) Planet superior adalah planet-planet yang letaknya berada di luar orbit bumi.

Planet-planet ini adalah Mars, Jupiter, dan Saturnus.2. Berdasarkan ukuran dan komposisi bahan penyusunnya

a) Planet terestial, yaitu planet yang ukurannya relatif kecil, berbatu, danpermukaannya diselimuti sedikit atmosfer.Tergabung dalam kelompok ini adalah Bumi, Merkurius, Venus, dan Mars.

b) Planet jovian, yaitu planet yang sebagian besar diselimuti oleh gas, cairan,bahkan es tebal, dan ukurannya pun relatif besar.

20

3. Berdasarkan orbit asteroida) Planet dalam : Merkurius, Venus, Bumi dan Marsb) Planet luar : Jupiter, Saturnus, Neptunus, dan Uranus

III. SatelitSatelit adalah benda langit anggota tata surya yang selalu mengiringi planet sehingga

disebut sebagai pengiring planet. Karenanya, satelit akan berevolusi bersama planetnyamengelilingi matahari. Selain gerakan ini, satelit pun akan berotasi dan berevolusimengelilingi planet yang diiringinya.

Tabel 11.2 Daftar nama dan jumlah satelit alamiah dalam tata surya.

Berdasarkan keberadaannya, satelit terbagi menjadi dua jenis, yaitu:1. Satelit alami : satelit yang telah ada dan merupakan ciptaan Tuhan sehingga dapat

bergerak dengan sendirinya tanpa campur tangan manusia.

21

Contohnya : bulan.2. satelit buatan adalah benda langit yang mengelilingi planet dan merupakan buatan

manusia sehingga segala pergerakannya harus diatur oleh manusia.Tujuan dibuatnya satelit ini adalah untuk penelitian planet. Contoh : Salah satusatelit buatan adalah satelit palapa yang merupakan satelit komunikasi domestikIndonesia.Beberapa jenis satelit berdasarkan tujuannya adalah sebagai berikut:a) Satelit komunikasi, berfungsi sebagai relai stasiun pemancar yang berada di

angkasa. Contohnya adalah Echostar 3 yang beroperasi di sekitar Amerika dansatelit Palapa yang ada di Indonesia.

b) Satelit cuaca, berfungsi untuk memonitor cuaca di permukaan bumi. Contohsatelit cuaca adalah TIROS yang dioperasikan oleh NOAA.

c) Satelit Pencitraan Sumber Daya Alam yang berfungsi untuk memetakanpermukaan bumi. Contohnya adalah LANDSAT dan Vanguard milik Amerika.

d) Satelit penentu posisi (Global positioning System, GPS). Satelit ini berfungsiuntuk menentukan posisi garis bujur, garis lintang, dan ketinggian suatu tempatdi permukaan bumi secara akurat.

e) Satelit penelitian yang diluncurkan pada orbit yang sesuai dengan objekpenelitiannya. Contohnya adalah satelit SOHO yang diluncurkan untuk menelitimatahari.

IV. AsteroidAsteroid adalah benda angkasa yang berupa pecahan kecil dan terletak pada garis edar

yang berada di antara planet Mars dan Jupiter. Asteroid terbesar berdiameter 770 km.Asteroid terbentuk bersamaan dengan pembentukan planet berdasarkan susunannya.Asteroid diduga berasal dari pecahan planet yang hancur. Asteroid yang pertama kali ditelitidiberi nama ceres. Penelitian ini dilakukan pada 1801 oleh seorang astronom Italia bernamaGuiseppa Piazzi.

V. Komet (bintang berekor)- Komet adalah benda langit berukuran kecil yang tersusun atas sejumlah partikel-

partikel kecil bebatuan, kristal, es, dan gas.- Komet terdiri atas tiga bagian, yaitu bagian inti, koma, dan ekor.- Inti komet tersusun atas partikel padat, yaitu es dan gas yang membeku dengan

diameter sekitar 10 km, jauh lebih kecil daripada bagian komanya yangdiameternya dapat mencapai 100.000 km.

- Ekor komet merupakan bagian terbesar yang tersusun atas gas hasil penguapankristal es yang ada pada bagian inti. Panjangnya bisa mencapai 100 juta km.

- Ekor komet selalu bergerak menjauhi matahari karena susunan partikel gasnyarenggang sehingga terdorong oleh radiasi matahari.

22

- Komet yang paling sering mendekati matahari adalah komet Enche, karena lintasanterpendek daripada lintasan komet lainnya, yaitu hanya 3,3 km.

- Komet yang paling terkenal adalah komet yang memiliki periode kemunculan 76tahun sekali, yaitu komet Halley, terakhir nampak pada tahun 1986.

- Komet yang paling lama periode kemunculannya adalah komet Kohontek, beredardi luar planet Pluto dengan periode kemunculan setiap 75.000 tahun sekali, terakhirmelintasi bumi pada tahun 1974.

VI. Meteor dan MeteoridMeteor adalah benda angkasa yang bergerak cepat dengan lintasan yang tak beraturan.

Jika kamu pernah mendengar istilah bintang jatuh, itulah meteor yang dapat terlihat olehmanusia. Pada umumnya, meteor yang memasuki atmosfer bumi akan terbakar danmenguap. Namun, ada beberapa meteor yang berhasil memasuki atmosfer dan sampai kepermukaan bumi sebelum habis terbakar. Benda inilah yang disebut meteorid.

B. Matahari sebagai Pusat Tata SuryaJarak matahari dari bumi adalah 149.000.000 km sehingga sering dibulatkan menjadi 150

juta km. Jarak inilah yang disebut dengan satu satuan astronom. Diameter matahari diperkirakanmencapai 1.390.000 km. Matahari tersusun atas 71% hidrogen, 27% helium, dan sisanya unsur-unsur berat. Susunan matahari yang lebih lengkap dapat kamu lihat pada tabel berikut ini.

Tabel 11.2 Susunan Matahari

Lapisan-Lapisan Matahari, yaitu :1. Atmosfer Matahari

a) Kromosfer adalah bagian yang dekat dengan permukaan matahari dan memilikidensitas yang rendah, bersuhu sekitar 4.500 Kelvin dan ketebalannya 2.000 km.

b) Korona adalah bagian terluar matahari, berarti mahkota, bersuhu sekitar 1 jutaKelvin dan ketebalannya sekitar 700.000 km.

23

2. Fotosfer Matahari, atau permukaaan matahari merupakan gas yang memilikikerapatan yang sangat tinggi. Suhunya sekitar 6.000 Kelvin, dengan ketebalansekitar 300 km, merupakan bagian matahari yang dapat kita lihat.

3. Inti Matahari, disusun oleh gas yang sangat padat dengan kerapatan kira-kira 100kali lebih padat dibandingkan kerapatan air. Akibatnya, gravitasi yang terjadi di intimatahari sangat besar. Suhunya sekitar 14 juta Kelvin, tempat terjadinya reaksinuklir yang menghasilkan energi sangat besar.

Di permukaan matahari terdapat berbagai aktivitas, antara lain sunspot (bintik hitam),flare (letupan cahaya yang menyembarkan partikel-partikel bermuatan listrik), protuberans(ledakan mendadak dan segera lenyap), serta yang terbesar adalah prominensa (kilauan gasyang mengalami kondensasi kemudian jatuh kembali ke permukaan matahari).

C. Planet-Planet Anggota Tata Surya

1. Merkurius- Diameter 4.862 km, kira-kira 1/3 diameter bumi dan massanya dibandingkan

dengan massa bumi adalah 1 : 27.- Merkurius sering mengalami tabrakan dengan asteroid sehingga permukaannya

dipenuhi kawah-kawah dengan kawah terbesar berdiameter 1.300 km, yaituCekungan Caloris.

- Memiliki periode revolusi paling cepat, yaitu 88 hari. Sementara itu, perioderotasi Merkurius adalah 59 hari.

2. Venus- Atmosfer Venus lebih padat sehingga tekanan atmosfernya mencapai 100 kali

tekanan atmosfer bumi.- Diameter Venus 12.190 km. Atmosfernya didominasi oleh gas CO2 (hampir 96%),

gas nitrogen (3,5%), dan sisanya terdiri atas uap air dan gas lain.- Waktu sekali berotasi adalah 243 hari, revolusi 225 hari.- Arah rotasi venus berlawanan dengan planet lain, yaitu dari timur ke barat.

Akibatnya, di Venus matahari terbit dari barat ke timur.3. Bumi

- Sebagian besar permukaan bumi ditutupi oleh air, yaitu mencapai 2/3 bagian bumi.- Berdiameter sekitar 12.700 km.- Rata-rata periode revolusinya 365,25 hari dan periode rotasinya sekitar 24 jam.

Bumi memiliki satu satelit, yaitu bulan.4. Mars

- Diameternya sekitar 6.800 kilometer.- Jaraknya dari matahari sekitar 228 juta kilometer, dengan periode revolusi 687 hari,

dan berotasi dengan periode sekitar 24,6 jam.

24

- Untuk menyelidiki permukaan planet Mars, bukan manusia yang dikirim ke sanamelainkan robot kecil Amerika Serikat, yaitu Viking 1 dan Viking 2. Marsmemiliki dua satelit, yaitu Phobos dan Deimos.

5. Jupiter- Diameter Jupiter 142.860 km, volumenya sekitar 1.300 kali volume bumi.- Meskipun letaknya jauh, Jupiter lebih mudah dilihat karena dua hal, yaitu

ukurannya sangat besar dan memantulkan lebih dari 70% cahaya matahari yangditerimanya. Bandingkan dengan bulan yang hanya memantulkan sekitar 7%cahaya yang diterimanya.

- waktu rotasi 9,8 jam; sekitar 2,5 kali lebih cepat dibandingkan bumi. Perioderevolusinya sekitar 12 tahun.

- Jupiter memiliki 16 satelit, beberapa diantaranya lebih besar dari Pluto. Empat diantaranya adalah Io, Eropa, Ganymeda, dan Calisto.

6. Saturnus- Saturnus berjarak 1.428 juta kilometer dari matahari, jarak ini hampir 10 kali jarak

bumi-matahari.- berdiameter sekitar 120.000 kilometer, jadi merupakan planet terbesar kedua

setelah Jupiter.- Periode revolusinya 29,5 tahun; sedangkan periode rotasinya sangat cepat yaitu

10,6 jam. Karena kerapatannya rendah dan berotasi cepat menyebabkan Saturnusbentuknya pipih.

- Saturnus memiliki 21 satelit, yang terbesar yaitu Titan.7. Uranus

- Uranus berotasi pada sumbu yang sebidang dengan bidang edarnya mengelilingimatahari.

- berotasi dalam waktu 11 jam dan berevolusi dalam waktu sekitar 84 tahun.8. Neptunus

- Jaraknya dari matahari sekitar 4.500 juta km.- waktu revolusi Neptunus adalah 165 tahun. Periode rotasinya 16 jam.- Diameter Neptunus hampir empat kali diameter bumi, yaitu sekitar 48.600 km.- Neptunus memiliki delapan satelit, dua diantaranya adalah Triton dan Nereid.

D. Bumi sebagai PlanetI. Bagian-Bagian Bumi

1. AtmosferAtmosfer adalah udara yang mengelilingi Bumi, terdiri atas sekitar 78% nitrogen,21% oksigen, dan 1% gas-gas lain, termasuk uap air, debu, dan karbon dioksida.a) Troposfer merupakan daerah tempat perubahan-perubahan besar terjadi yaitu

suhu, tekanan, dan kadar uap air.

25

- Pada batas luar troposfer terdapat zona pemisah antara troposfer denganstratosfer selanjutnya yang disebut tropopause.

- Semakin ke atas temperatur dalam troposfer menurun secara tetap sampaipada ketinggian tropopause yaitu 15 km.

b) Stratosfer- Panjang lapisan stratosfer adalah 15 km sampai 40 km di atas permukaan

bumi.- Inilah zona di mana aliran udara kuat dan bergerak cepat, yang dapat

mencapai kecepatan 400 km per jam. Temperatur di lapisan stratosfer naikdari tingkat bawah 60 C pada ketinggian 15 km sampai ke tingkat atas 0C pada ketinggian 40 km.

- Pada lapisan stratosfer terdapat lapisan ozon (O3).c) Mesosfer

- Tebalnya 40 km sampai sekitar 70 km di atas permukaan bumi.- Suhu pada lapisan mesosfer dari 0 C pada ketinggian 40 km sampai tingkat

bawah 90 C pada ketinggian sekitar 75 sampai 80 km ke atas.d) Termosfer

- Merupakan lapisan dengan daerah yang meluas dari 70 km sampai 400 kmdi atas bumi. Pada daerah ini udaranya sudah menipis.

- Sering disebut lapisan ionosfer, karena terbuka oleh radiasi dari ruangangkasa dan matahari.

- Temperaturnya naik seiring dengan ketinggian sampai pada level 1500 K 2000 K.

- Banyak molekul dan atom-atom yang terionisasi. Namun demikian selaluterjadinya suatu keseimbangan dikarenakan adanya elektron bebas yangdengan cepatnya merekombinasi kembali dengan ion-ion tersebut.

e) EksosferLapisan eksosfer ini berada pada ketinggian 400 km atau lebih. Lapisan iniadalah lapisan luar dari atmosfer.

2. HidrosferBumi diperkirakan adalah satu-satunya planet yang mengandung air. Sekitar tiga perempat permukaan bumi terdiri dari perairan. Hampir 96% berat air bumi tersusundari hidrogen dan oksigen.

3. LitosferLitosfer adalah bagian dari daratan bumi yang berupa batu-batuan. Pada dasarnya,batu-batuan ini dapat digolongkan ke dalam tiga jenis, yaitu batuan beku, batuansedimen, dan batuan metamorf.

II. Gerak Bumi

26

1. Rotasi bumi- Periode rotasi sekitar 23 jam 56 menit 4,09 detik atau sekitar 24 jam.- Rotasi Bumi menyebabkan berbagai peristiwa. Di antaranya :

terjadinya siang dan malam gerak semu harian benda langit terjadi pemepatan bentuk Bumi di daerah kutub dan penggembungan di

daerah ekuator pembelokan arah angin menyebabkan terjadinya perbedaan waktu di bumi

2. Revolusi bumi- Revolusi Bumi adalah gerak Bumi mengelilingi Matahari. Periode revolusi

Bumi adalah 1 tahun, yaitu 365,25 hari atau 365 hari.- Revolusi Bumi menyebabkan beberapa peristiwa, yaitu gerak semu Matahari,

pergantian musim, perubahan lamanya siang dan malam, dan terlihatnya rasibintang yang berbeda-beda dari bulan ke bulan.

- Ketika berevolusi, Bumi tidak tegak lurus terhadap bidang ekliptika, melainkanmiring dengan arah yang sama dan membentuk sudut 23,5. Oleh karena ituterdapat empat kedudukan Bumi pada orbitnya.

Gambar 11.1 Diagram gerak semu matahari tahunan

Gambar 11.2 Musim-musim dalam setahun

Tabel 11.4 Perbedaan empat musim di belahan Bumi

27

E. Bulan sebagai Satelit BumiI. Gerakan bulan

Dalam peredarannya, Bulan melakukan tiga gerakan sekaligus yaitu rotasi, revolusi, danbersama-sama dengan Bumi mengitari Matahari. Periode rotasinya sama dengan perioderevolusinya.Rotasi Bulan memiliki dua macam periode.- Periode pertama adalah periode sideris/bulan sideris, periode ini mengacu ke satu

bintang jauh selain Matahari. Satu bulan sideris kira-kira 27,3 hari.- Periode kedua adalah periode sinodis yang mengacu ke Matahari. Satu bulan

sinodis kira-kira 29,5 hari.II. Fase-fase Bulan

Gambar 11.3 Fase bulan

F. Gerhana Bulan dan Gerhana MatahariPada saat gerhana bulan dan gerhana matahari akan membentuk dua bayangan, yaitu:a) Umbra adalah bayangan yang dibentuk oleh bumi dan atau bulan berbentuk kerucut.

Umbra merupakan ruang gelap yang tidak terkena cahaya sama sekali.b) Penumbra adalah bayang-bayang kabur yang berada di sekitar umbra. Penumbra

merupakan daerah agak kabur karena masih terkena sedikit cahaya.

28

I. Gerhana BulanGerhana bulan terjadi saat matahari, bumi, bulan terletak satu garis lurus. Saat gerhana

bulan, bumi terletak di antara matahari dan bulan, sehingga cahaya matahari mengenai bumidan tidak sampai di bulan. Akibatnya bulan tidak memantulkan cahaya sama sekali ke bumi.

Gambar 11.4 Gerhana bulan

II. Gerhana MatahariGerhana matahari terjadi jika posisi bulan terletak antara bumi dan matahari. Akibatnya

bulan membentuk bayangan di bumi, sehingga orang yang tinggal di belahan bumi tersebuttidak dapat melihat matahari.

Gambar 11.5 Gerhana matahari

Gerhana matahari total hanya berlangsung selama 6 menit, sementara gerhana bulan totaldapat terjadi selama 2 jam.

Peristiwa naik atau turunnya air laut dari keadaan normal (garis pantai) disebut denganpasang atau surut. Air laut mengalami pasang surut sebanyak dua kali dalam satu hari.Peristiwa ini terjadi akibat adanya pengaruh gaya gravitasi bulan dan matahari. Karenajarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi, maka gaya gravitasi bulanmemiliki pengaruh yang lebih besar daripada gravitasi matahari terhadap peristiwapasang surut ini.

29

Tes Kompetensi Bab XIPilihlah jawaban yang paling tepat!

1. Matahari, planet, dan benda-benda langit lainnya membentuk sebuah sistem yang disebut....a. galaksi c. tata suryab. astronomi d. bintang

2. Bintang yang menjadi pusat tata surya adalah ....a. Matahari c. Saturnusb Alpha Centauri d. Jupiter

3. Bagian Matahari yang terlihat pada saat gerhana disebut ....a. korona c. intib. litosfer d. semburan gas

4. Matahari tersusun oleh gas-gas, massa jenis Matahari dibandingkan dengan planet-planetadalah ...a. lebih besar c. lebih kecilb. sama d. kadang sama kadang lebih besar

5. Sumber energi Matahari berasal dari ....a. bintang lain c. reaksi intib. planet d. galaksi lain

6. Yang bukan merupakan bagian Bumi adalah ....a. atmosfer c. hidrosferb. litosfer d. korona

7. Bagian Bumi yang disebut selimut adalah ....a. atmosfer c. litosferb. hidrosfer d. kromosfer

8. Bagian Bumi tempat terjadinya pelapukan adalah ....a. atmosfer c. litosferb. hidrosfer d. kromosfer

9. Pemantulan dan penyerapan Matahari terjadi pada bagian Bumi yaitu ....a. atmosfer c. litosferb. hidrosfer d. kromosfer

10. Bumi berotasi pada porosnya disebut ....a. revolusi c. revolusi dan rotasib. rotasi d. semua salah

11. Bulan merupakan ... Bumia. planet c. anakb. satelit d. bintang

12. Bulan selalu mengitari Bumi disebabkan karena adanya ....a. gaya gravitasi Bumi c. panas Bumi

30

b. atmosfer Bumi d. jarak13. Cahaya dari Bulan tidak terasa panas karena ....

a. cahayanya bukan berasal dari bulan sendirib. jarak Bulan cukup jauh dari planet Bumic. energi cahaya dari Bulan terlalu kecild. energi cahaya dari Bulan dikalahkan cahaya Matahari

14. Planet yang paling dekat dengan Matahari adalah ....a. Jupiter c. Saturnusb. Neptunus d. Merkurius

15. Planet yang letaknya paling jauh dari Bumi adalah ....a. Merkurius c. Bumib. Venus d. Neptunus