Rangkuman Fisika SMK 11A Haka MJ

7/26/2019 Rangkuman Fisika SMK 11A Haka MJ

1/55

BAB I

GAS DAN TERMODINAMIKA

PENDAHULUAN

Bagaimana balon udara dapat terbang ke atas?

Cara kerja balon udara sangat sederhana yaitu dengan cara memanaskan udara di

dalam balon agar Iebih panas dari udara di luarnya sehingga balon udara mengembang dan

dapat naik (terbang). Udara yang lebih panas akan Iebih ringan karena masa per unit

volumenya lebih sedikit. Untuk dapat terbang, udara di dalam envelope dipanaskan

menggunakan burner dengan temperatur sekitar !! .derajat Celcius. Udara panas ini akan

terperangkap di dalam envelope sehingga balon udara pun akan mengembang dan bergerak

naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. "ika ingin mendarat. udara didinginkan

dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat

balon bergerak turun.

Untuk berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain, balon meman#aatkan hembusan angin

untuk bergerak secara hori$ontal. %rah tiupan angin berbeda pada setiap ketinggian tertentu.

&erbedaan arah tiupan angin inilah yang diman#aatkan oleh pengemudi balon udara untuk

mengendalikan balon udara dart satu lokasi ke lokasi yang diinginkan.

CERMATILAH

'ermodinamika merupakan cabang ilmu #isika yang membahas tentang energi panas

dan perubahannya. &erubahan energi ini berdasarkan pada dua hukum yaitu hukum pertama

termodinamika tentang kekekalan energi dan hukum kedua termodinamika yang membatasi

apakah suatu proses dapat berlangsung atau tidak.

A. Usaha Sistem Terhadap Lin!"nann#a

istem adalah sesuatu yang menjadi perhatian kita. ingkungan adalah segala

sesuatu di uar sistem yang dapat mempengaruhi sistem secara langsung.

&erhatikan gambar berikut*

"ika luas penampang piston adalahA dan tekanan gasP, maka gas akan mendorong piston

dengan gaya F = P. A, +arena piston bergeser sejauh dx, maka sistem melakukan usaha

sebesar*


2/55

d - d/

- &ad/

- &d0

Untuk proses dari 0ke 01, maka *

-

2

1

V

V

PdV

2ari persamaan di atas, dapat dibuat gra#ikPV, dimana W adalah luas area di ba3ah gra#ik.

4 ! "ika sistem melakukan usaha terhadap

lingkungan

5 ! jika sistem menerima usaha dari lingkungan

B. Pr$ses Term$dinami!a

%. Pr$ses is$therma&

&roses isothermal adalah proses perubahan keadaan sistem pada suhu tetap.

Berdasarkan persaman keadaan gas ideal

dengan ' konstan

dimana* -

1

&d0

V

V

-

1

0

n6'V

V d0

- n6'1

0

d0V

V

2. Proses is$!h$ri!

&roses isokhorik adalah proses perubahan keadaan sistem pada volume tetap.

&0 - n6'

& - VnRT

- n6'In

1

V

V


3/55

3. Proses isobarik

&roses isobarik adalah proses perubahan keadaan

sistem pada tekanan tetap.

4. Proses adiabatik

&roses adiabatik adalah proses perubahan keadaan sistem dimana tidak ada kalor

yang masuk atau keluar dari sistem (7 - !). ehingga usaha dirumuskan*

2engan - 0

&

C

C

atau

- 8

1

n6'('9'1)

2imana* - usaha (joule)

- konstanta aplace

&&1 - tekanan (:;m1)

C& - kapasitas kalor pada tekanan konstan

C0 - kapasitas kalor pada volume konstan

001 - volume (m8)

''1 - suhu (+)

C. H"!"m I Term$dinami!a

-1

0

0

&d0

- &


4/55

=ukum I termodinamika menyatakan untuk setiap proses, bila kalor 7

diberikan pada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan

energi dalam.

2engan perjanjian tanda*

7 bernilai > sistem menerima kalor

7 bernilai 9 sistem melepas kalor

Wbernilai > sistem melakukan usaha

Wbernilai 9 sistem menerima usaha

D. Per"'ahan Eneri Da&am

&erubahan energi dalam tidak bergantung pada proses bagaimana keadaan sistem

berubah, hanya bergantung pada keadaan a3ai dan keadaan akhir. Untuk gas ideal.

persamaanU*

dimana*

# - derajat kebebasan

- 8 untuk gas monoatomik

- untuk gas diatomik

- @ untuk gas diatomik suhu tinggi

E. Ap&i!asi H"!"m I Term$dinami!a

%. Pr$ses is$therma&

&ada proses isothermal' - ! dimana U = 1

8

n6' - ! dan - n6'In

1

V

V

, sehingga penerapan hukum I termodinamika menghasilkan *

U- 79 7 -U>

U - 1

#

:k'

- 1

#

n6'

- 1

#

(PV)


5/55

(. Pr$ses is$!h$ri!

&ada proses iskohorik0 - ! dimana - &0 sehingga - !. =ukum I

termodinamika menghasilkan *

). P$ses is$'ari!

&ada proses isobarik& ! sehingga I U - 1

8

&0 dan - &0, maka

hukum I termodinamika menghasilkan

*. Pr$ses adia'ati!

&ada proses adiabatik terjadi pertukaran kalor antara sistem dengan

lingkungannya (7 - !). Aaka dari hukum I termodinamika*

+. Kapasitas Ka&$rAerupakan banyaknya kalor 7 yang diperlukan untuk menaikkan suhu $at

Q -U> - !>

-

Q -

- n6'In

1

V

V

Q -U> -U> !

-U

Q -U

- 1

8

n6'

Q -U>

- 1

8

&0> &0

7 - 1

?

&0

Q -U>

- 9U

- 1

8

n6'

- 1

8

n6(T2-T1)

W = 1

8

n6(T1-T2)


6/55

sebesar kelvin.

%da 1 macam kapasitas kalor*

a. +apasitas kalor pada volume tetap (Cv)

b. +apasitas kalor pada tekanan tetap (C&)

ehinga*

:ilai C0 dan CPberdasarkan pembagian suhu*

suhu rendah (1! +)*

C0- 2

3

nR dan CP-2

5

nR

suhu sedang (!! +)*

C0- 2

5

nR dan CP-2

7

nR

G. Si!&"sTerm$dinami!a

iklus yaitu rangkaian proses yang membuat keadaan akhir sistem kembali ke

keadaan a3al.

%. Si!&"s Carn$t

iklus Carnot terdiri dari proses, ya i t u 1 p r o s e s isothermal dan 1 proses

adiabatik,

C - '

7

CP - '

7

- T

VP2

5

- T

TnR2

5

- 2

5

nR

CP9 C0 - 2

5

nR9 2

3

nR

CP9 C0 - nR


7/55

a. &rosesAB:

&emuaian isothermal pada suhu ', &ada proses ini sistem menyerap ka lo r 7

dari reservoir suhu tinggi ', dan melakukan usaha WAB

b. &roses BC* pemuaian adiabatik.

&ada proses ini, suhu sistem turun dari ', menjadi '1 dan melakukan usaha

WBC

c. &roses C2* pemampatan isothermal pada suhu '1.

&ada proses ini, sistem menerima usaha CD dan melepas kalor 71 ke reservoir

bersuhu rendah.

d. &rosesDA:pemampatan adiabatik.

&ada proses ini, suhu sistem naik dari '1 menjadi ', akibat menerima usaha WDA.

(. Mesin Carn$t

Aesin Carnot adalah mesin yang memiliki e#isiensi tertinggi yang berdasarkan

pada sikius Carnot. elama proses sikius Cannot, sistem menerima kalor dan reservoir

suhu tinggi dan melepas kalor 71 ke reservoir suhu rendah '1.

ehingga menurut hukum I termodina mika , usah a yang dilakukan oleh

sistem*

7 -U >

79 71 - !>

- 79 71

#isiensi mesin ri adalah perbandingan usaha yang dilakukan terhadap kalor

yang diterima.

- 1Q

W

- 1

21

Q

QQ

-9 1

2

QQ

-9 1

2

T

T


8/55

pada siklus Carnot, berlaku hubungan 1

2

Q

Q

- 1

2

T

T

sehingga

dimana ' - suhu reservoir bersuhu tinggi (+)

'1 - suhu resevoir bersuhu rendah (+)

H. H"!"m II Term$dinami!a

=ukum II termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat

berlangsung dan tidak dapat berlangsung.

&ernyataan =ukum II 'ermodinamika*

. "ika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secara spontan dari suhu

rendah ke suhu tinggi (Clausius).

1. &ros es perubahan kerja menjadi panas merupakan proses irreversible jika tidak terjadi

proses lainnya ('homson9+elvin9&lanck).

8. uatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambil energi dari suatu sumber

suhu tinggi kemudian membuangnya ke sumber panas tersebut untuk menghasilkan

kerja abadi (+etidakmungkinan mesin abadi).

. Aesin Carnot adalah salah satu mesin reversible yang menghasilkan daya paling ideal.

Aesin ideal memiliki e#isiensi maksimum yang mungkin dicapai secara teoritis.

Entr$pi

ntropi adalah besaran termodinamika yang menyertai perubahan pada tiap

keadaan. ntropi menyatakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. &erubahan entropi

pada suatu si st em hanya tergantung pada keadaan a3al dan keadaan akhir.

"ika suatu sist em pa da s uhu mut lak ' mengalami proses reversibel dan

menyerap sejumlah kalor 7, maka kenaikan entropi,, dinyatakan dengan*

- entropi (";+)

Contoh mesin pendingin* lemari es dan pendingin ruangan. Untuk

ruangan. Untuk memindahkan kalor dari reservoir dingin ' 1ke reservoir panas

', usaha harus dilakukan pada sistem.

"ika penampilan mesin pendingin dinyatakan dengan keo#isien daya guna

S -

T

Q

reversibel

Q2> - 7= 7 9 Q2


9/55

(koe#isien per#ormansi) dengan simbolKP, maka*

2imana*

+& - koe#isien daya guna

Q1 - kalor yang diberikan pada reservior suhu tinggi

71 - kalor yang diserap oleh reservior suhu rendah - usaha yang diperlukan

' - suhu reserivor suhu tinggi (+)

'1 - suhu reservoir suhurendah (+)

BAB II

GELOMBANG MEKANIK, BUN-I DAN CAHA-A

PENDAHULUAN

'eknologi jaringan saat ini mengalami perkembangan yang sangat pesat, berbagaiteknologi diciptakan untuk membantu manusia dalam berkomunikasi. +alau pada era tahun

D!9an teknologi jaringan komputer masih mengandalkan pada jaringan kabel. saat ini basis

jaringan tersebut sudah banyak ditinggalkan karena keterbatasannya, seperti besarnya biaya

yang harus di keluarkan oleh organisasi jika menggunakan teknologi ini (wi!d n!"w#$%,

selain itu teknologi ini juga tidak #leksibel karena sangat tergantung pada kabel.

&ada intinya jaringan 3ireless ini memiliki prinsip dasar sama dengan jaringan

konvensional yang menggunakan kabel bedanya terletak pada media pengantar

datanya. "ika pada jaringan konvensional menggunakan kabel sebagai media pengantar

data antar komputer, pada "aringan wi!&!'' proses penyampaian data dilakukan melalui

udara dengan meman#aatkan gelombang elektromagnetik. ireless biasanya terdapat pada

perangkat #bi&! )and*)#n! atau laptop.

CERMATILAH

aat kereta api mulai melaju, rumah, dan bangunan yang berada di dekat rel akan

mengalami getaran. eekor laba9laba dapat mengetahui adanya mangsa dengan getaran pada

jaringnya. edangkan peristi3a gelombang yang dapat dijumpai adalah gelombang laut.

Eetaran dan gelombang adalah dua peristi3a #isika yang saling berkaitan satu dengan

lainnya. ebelum mempelajari tentang gelombang terlebih dahulu memahami tentang

getaran.

A. Getaran

%. De/inisi Getaran

Eetaran adalah gerak bolak balik mele3ati titik keseimbangan. Untuk

KP - W

Q2

= 21 QQ

Q2

= 21 TT

T2


10/55

membahas getaran perlu dide#inisikan besaran berikut*

&erpindahan - jarak yang ditempuh dari titik keseimbangan

%mplitudo - jarak paling jauh dari titik keseimbangan

&eriode - 3aktu yang diperlukan untuk satu getaran

rekuensi - jumlah getaran dalam satu detik

Eetaran merupakan gerak benda secara teratur berulang melalui lintasan yang

sama secara periodik.

a. &egas

"ika suatu pegas digerakkan ke kiri yang menekan pegas atau ke kanan

menarik pegas, maka pegas akan mengerjakan gaya pada benda tersebut untuk

mengembalikan benda ke posisi kesetimbangan.

Besar gaya pemulih berbanding lurus dengan jarak /, dirumuskan('anda minus menunjukkan bah3a arah gaya pemulih berla3anan dengan

pergeseranx%

&eriode pegas rekuensi

b. Bandul sederhana

ebuah bandul sederhana terdiri atas sebuah benda (beban) yang digantung

pada ujung seutas ka3at ringan. Besar gaya pemulih berbanding lurus dengan jarakx,

dirumuskan* (gaya tarik dan massa ka3at diabaikan). Eaya pemulih pada bandul

sederhana

Untuk pergeseran kecil

- kecil

f - T

1

danT - +

1

- 9k/

f - 2

1

2

$

T -2 $

- 9mg sin


11/55

+eterangan*

m - massa beban (kg)

k - konstanta pegas (:;m)

' - periode pegas (s)

# - #rekuensi pegas (=$)

F - panjang pegas (m)

g - percepatan gravitasi (m;s1)

1. Simpanan, Ke0epatan, dan Per0epatan Getaran Harm$ni!

a. impangan

'itik % bergerak melingkar beraturan. Aisalkan pada saat a3ai

(t - !), benda ada di titik B dan saat t sekon benda berada di

titik B, yang jika diproyeksikan diperoleh B/(arah sumbu G)

dan By(arah sumbu H), B- jari9jari lingkaran - simpangan

maksimumnya - amplitudo (%). Aaka y dapat dituliskan

secara matematis*

"ika benda bergerak dengan kecepatan sudut , maka*

%tau

ehingga persamaan umum simpangan adalah*

dengan*

f - 2

1

2

,

T -2 ,

y - % sin

- T

2

.t - =

y - % sin ( t > 0)

y - % sin

+ -T

"2


12/55

y - simpangan benda (m)

t - 3aktu tempuh (s)

' - periode (s)

% - simpangan maksimum (m)

! - sudut a3al atau sudut saat t - !

- kecepatan sudut (rad;s)

b. +ecepatan Eetaran =armonik

+ecepatan diturunkan dari persamaan posisi, sehingga diperoleh*

atau dapat juga dituliskan*

dengan*

v - kecepatan (m;s)

% - simpangan (m)



' - periode (s)

! - sudut a3al atau sudut saat t - !

y - simpangan (m)

+ecepatan maksimum diperoleh jika nilai cos (> 0) - , maka*

dengan* vm - kecepatan maksimum (m;s)

c. &ercepatan Eetaran =armonik

&ercepatan sesaat diturunkan dan persamaan kecepatan sesaat, sehingga diperoleh*

%tau dapat juga dituliskan*

atau dapat juga dituliskan*

v - %cos ( t > 0)

v - %cos

+ -"

T

2

v - T

2

( A29 y2)

vm- %

a - 9A !"( t > 0)

a - 9A !"

+ -"

T

2


13/55

dengan*

a - percepatan (m;s1)


% - simpangan maksimum (m)

' - periode (s)


0 - sudut a3al atau sudut saat t - !

y - simpangan (m)

&ercepatan maksimum diperoleh jika nilai sin (> 0) - , maka*

dengan* am- percepatanmaksimum (m;s1)

). S"perp$sisi Getaran Harm$ni!

ebuah benda dapat meiakukan dua atau lebih getaran sekaligus. Bentuk

gelombang paduan dapat ditemukan dengan menjumlahkan masingmasing simpangan

yang disebut superposisi getaran. Aisalkan getaran harmonik pertama dan ke dua

memiliki persamaan masing9masing

= A sin (1t> 01) dan y1-A sin (2t> 02)

maka superposisi dua getaran ini menghasilkan persamaan baru, yaitu*

= y >y1

y - 1A sin

+ "%(

2

121

cos

+ "%(

2

112

*. H"!"m Ke!e!a&an Eneri Me!ani! Getaran Harm$ni!

Benda yang bergerak harmonik mempunyai energi kinetik dan energi potensial.

&enjumlahan kedua energi ini disebut energi total (energi mekanik).

a. nergi &otensial

nergi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena simpangannya dari

titik keseimbangan, yang dirumuskan*

dengan*

a -2

2

T

/

am- 92A

p- 2

1

#(y)2


14/55

p - energi potensial (")

+ - konstanta pegas (:;m)

y - jarak benda ke titik kesetimbangan (m)

b. nergi +inetik

nergi kinetik adalahenergi yang dimiliki benda karena kecepatannya. &ada

benda yang bergerak harmonik, energi kinetik dirumuskan*

k - 2

1

mv1

- 2

1

m1(%1J y1)

- 2

1

k(%1J y1) dengan k - m1

"ika simpangan minimum (y -!), maka diperoleh*

dengan*

k - energi kinetik (")

km - energi kinetik maksimum (")

k - konstanta pegas (:;m)

% - amplitudo (m)

y - simpangan (m)


c. nergi Aekanik

=ukum kekekalan energi mekanik menyatakan jumlah energi potensial dan

energi kinetik benda selalu tetap. nergi total gerak harmonik sederhana sebanding

dengan kuadrat amplitudonya. &ersamaan energi mekanik secara matematis dapat

dituliskan*

dengan*

m - energi mekanik (")

p - energi potensial (")

k - energi kinetik (")

k - tetapan pegas (:;m)

% - amplitudo (simpangan maksimum) (m)

B. Ge&$m'anEelombang dide#inisikan sebagai getaran yang merambat. Eelombang merambat melalui

km- 2

1

#A2

m- p> k -2

1

#A2


15/55

media perantara maupun tanpa media pearantara.

%. 1enis Ge&$m'an

a. Aenurut Aedium &erambatannya

) Eelombang Aekanik

Eelombang mekanik yaitu gelombang yang memerlukan medium perambatan.

Contoh gelombang bunyi, gelombang tali, dan gelombang slinki.

1) Eelombang lektromagnet

Eelombang elektromagnet adalah gelombang yang tidak memerlukan medium

dalam perambatannya. Contoh gelombang cahaya.

b. Aenurut %rah Eetarannya

) Eelombang 'ranversal

Eelombang tranversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus

terhadap arah getarnya. Eelombang tranversal hanya dapat terjadi pada benda

padat. 2alam gelombang tranversal akan terjadi bukit dan lembah gelombang.

Contoh gelombang tranversalK gelombang tali dan gelobang pada air.

1) Eelombang ongitudinal

Eelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya berhimpit

dengan arah rambatnya. Eelombang longitudinal terjadi karena ada rapatan

da n re ng ga ng an . &e ra pa ta n da n perenggangan dapat terjadi pada semua

3ujud $at. "adi, gelombang longitudinal dapat merambat pada $at padat, cair, dan

gas. Contoh gelombang slinki.

c. Aenurut %mplitudonya

Aenurut amplitudonya ada dua macam gelombang, yaitu gelombang berjalan

dan gelombang stasioner.

) Eelombang berjalan yaitu gelombang yang memiliki amplitudo tetap di setiap

titik yang dilalui. Contoh gelombang pada tali.

1) Eelombang stasioner yaitu gebmbang yang memiliki amplitudo tidak

tetap;ben"bah9ubah pada setiap titik yang dilaluinya. Contoh gelombang pada

da3ai gitar yang dipetik.


16/55

(. Persamaan Ge&$m'an

"ika ada suatu gelombang merambat dalam suatu medium yang memiliki

panjang gelombang (k), cepat rambat gelombang (v), periode ('), dan #rekuensi (+%

maka berlaku*

dengan*

0 =cepat rambat gelombang

+ = #rekuensi

/ - panjang gelombang

&anjang gelombang adalah jarak dua puncak berturutan.

untuk gelombang pada da3ai berlaku*

dengan*

FT - tegangan da3ai

& = massa da3ai per satuan panjang

a. Eelombang berjalan

Eelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo setiap titik

yang dilalui selalu sama besar. &ersamaan umum simpangan gelombang berjalan

adalah*

Cepat rambat #ase gelombang berjalan adalah 0,

b. Eelombang stasioner

Eelombang stasioner adalah gelombang yang terbentuk apabila ada dua

L - v.'

L - +

0

v - L#

v -

(

FT

y - M% sin (t k/)

v - $


17/55

buah gelombang sejenis dengan amplitudo, #rekuensi, dan panjang gelombang

sama yang merambat pada arah sating berla3anan. Ciri9ciri gelombang stasioner*

) 'erdiri atas simpul dan perut.

1) atu panjang gelombang terdiri dari 8 simpul dan 1 perut.

8) 'itik9titik simpul tidak bergetar.

) emua titik pada gelombang bergetar serentak yang simpangannya tidak sama.

&ercobaan Aelde adalah contoh gelombang stasioner pada ka3at. 'ujuan

percobaan Aelde adalah mencari kecepatan gelombang pada tali dengan

menggunakan persamaan*

dengan*

0 = kecepatan gelombang (m;s)

= massa tali (kg)

F =berat beban (:)

- massa persatuan panjang (kg;m)

=panjang tali (m)

). Si/at Ge&$m'an

a. &emantulan Eelombang

&ada pemantulan gelombang berlaku*

1% udut datang i = sudut pantul .

1) &anjang ge lombang datang - panjang gelombang pantul.

8) +ecepatan gelombang datang - kecepatan gelombang pantul.

&emantulan gelombang dapat terjadi pada gelombang datar dan gelombang

Iingkaran.

b. &embiasan Eelombang

&embiasan gelombang adalah peristi3a per ubahan kel ajuan gel omb ang

karena perbedaan medium. &ada pembiasan berlaku*

dengan*

i = sudut datang (m;s)

= sudut bias

L - panjang gelombang (m)

0 = kecepatan (m;s)

n = indeks bias medium

v -

F

v -

F

-

(

'in

i'in

- bia'

,"anda

- bia'

,"anda

0

0

K n - 2

1

0

0


18/55

c. 2i#raksi Eelombang

&embelokan gel omba ng diseba bkan adanya penghalang disebut dengan

di#raksi. Eejala di#raksi dapat ditunjukkan dengan cara meletakkan dua penghalang

pada sebuah tangki r iak sedemikian sehingga antara dua penghalang

me mb en tu k ce la h se mp it . &erhatikan gambar di ba3ah ini.

d. Inter#erensi Eelombang

Inter#erensi gelombang adalah penggabungan dua gelombang atau lebih yang

membentuk gelombang baru. Inter#erensi gelombang akan me ng ha si lk an

penguatan ($#n'"$"i+% danpelemahan;peredaman (d!'"$"i+%.

) Inter#erensi konstrukti# terjadi bila gelombang9gelombang yang mengambil

bagian di dalam inter#erensi itu memiliki #ase yang sama.

1) Inter#erensi destrukti# terjadi bila gelombanggelombang yang mengambil bagman

di dalam inter#erensi itu memiliki #ase yang berla3anan.

=asil inter#erensi ditunjukkan pada gambar di ba3ah.

*. Eneri Ge&$m'an

Eelombang mampu merambat atau memba3a energi. nergi gebmbang

mempengaruhi amplitudo maupun #rekuensi gelombang. mbak besar yang tinggi

memba3a energi yang besar, begitu pula gelombang bunyi yang melengking

memba3a energi yang besar pula.

=ubungan energi dengan amplitudo dan #rekuensi dapat dirumuskan*

dengan*

3 = energi (")

+ = #rekuensi (=$)

- 1m 1#1%1


19/55

A = amplitudo (m)

= massa benda sumber gelombang (kg)

CERMATILAH

C. Ge&$m'an B"n#i

Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena rapatan dan

renggangan. Bunyi dapat merambat dalam medium gas, padat, ataupun cair. umber

bunyi adalah suatu benda yang bergetar. umber yang dapat menyebabkan getaran

antara lain disebabkan oleh pukulan, petikan, ketukan, ataupun tiupan.

%. Be'erapa Si/at B"n#i

a. Inter#erensi Bunyi

&erambatan getaran adalah gelombang. "adi, bunyi yang sampai ke telinga

juga dalam bentuk gelombang. alah satu hal yang menunjukkan bunyi adalah

gelombang yaitu peristi3a inte#erensi bunyi. "ika dua garputala yang memiliki

#rekuensi sama digetarkan bersamaan, maka akan terjadi penguatan atau pun

pelemahan bunyi. Eejala ini disebut inter#erensi bunyi. Contoh inter#erensi bunyi

adalah percobaan 7uincke.

b. &emantulan Bunyi

Bunyi seperti gelombang yang lain juga mengalami pemantulan.

+emampuan suatu permukaan untuk memantulkan bunyi bergantung pada keras

atau lunaknya permukaan itu. &emantulan bunyi mengikuti hukum9hukum

pemantulan gelombang. &emantulan bunyi pada dinding dalam ruang dapat

menyebabkan terjadinya gaung yang menyebabkan prang yang berbicara tidak

jelas, karena bunyi asli dan bunyi pantul berbaur menjadi satu. %gar tidak terjadi

gaung. dinding9dinding ruangan dilapisi bahan yang sukar memantulkan bunyi.

&emantulan bunyi dapat digunakan untuk menentukan jarak antara dua tempat

atau kedalaman laut dengan menggunakan persamaan*

dengan*

' =jarak antara dua tempat;kedalaman laut (m)

0 = kecepatan bunyi (m;s)

" = 3aktu yang diperlukan bunyi hingga terdengar pantulan (s)

(. Intensitas'"n#i

Intensitas bunyi menyatakan daya yang dipancarkan sumber bunyi

1s - v.t


20/55

persatuan luas yang arahnya tegak lurus terhadap arah penjalarannya. Intensitas

bunyi dinyatakan dalam persamaan*

&erbandingan antara dua intensitas bunyi yang berada sejauh rdan r1dari sumber

bunyi adalah

'ara# intensitas bunyi menyatakan perbandingan antara intensitas bunyi terhadap

intensitas acuan. %cuan yang dipakai adalah ambang pendengaran yaitu !91;m1.

'ara# intensitas bunyi berubah terhadap perubahan jarak pengamat;pendengar

%pabila terdapat beberapa sumber bunyi identik yang berbunyi bersamaan

3. Pe&a#ananB"n#i

&elayangan bunyi adalah gejala menguat atau melemahnya gelombang bunyi

akibat inter#erensi dua sumber gelombang bunyi yang #rekuensinya berbeda sedikit.

Besamya #rekuensi pelayangan ("% dirumuskan*

dengan*+ = #rekuensi (=$)

*. E/e! D$pp&er

#ek 2ollper membahas #rekuensi sumber bunyi atau #rekuensi pendengar

jika sumber bunyi atau pendengar diam atau saling bergerak.

=ubungan antara #rekuensi sumber bunyi dengan #rekuensi pendengar

dirumuskan*

%tau

dengan*

+* = #rekuensi pendengar (=$)

V* = cepat rambat pendengar (m;s)

+' = #rekuensi sumber bunyi (=$)

I - A

P

I -2/

P

1

2

4

4

-2

2

2

1

'I - ! lo -4

4

'I 2 - 'I> ! log2

2

2

1

'I1- 'I>! log n

#pelayangan- I#9 #1I

#p '

*

00

00

.#s*

*

0+

+

- '

'

0+

+


21/55

0' = cepat rambat sumber bunyi (m;s)

0 = cepat rambat gelombang bunyi (m;s)

&erjanjian tanda*

(>) 0*jika pendengar mendekati sumber bunyi.

(>) vsjika sumber bunyi menjauhi pendengar.

2. Nada

:ada adalah bunyi yang memiliki #rekuensi tertentu

a. Eelombang 'ransversal

emua benda yang bergetar pada #rekuensi audio disebut sumber

nada. Aisalnya da3ai, ruang berisi udara, selaput, batang, dan lempeng.

b. 6esonansi

Ikut bergetarnya benda karena getaran benda lain disebut dengan

resonansi. 6es ona nsi dap at dig una ka n unt uk mengukur cepat rambat

bunyi di udara.

c. :ada 2asar dan :ada %tas

:ada dasar adalah #rekuensi paling rendah suatu sumber bunyi.

rekuensi berikutnya yang dapat diadakan disebut nada atas pertama sumber

bun yi tersebut. rekuensi berikutnya lagi disebut nada atas ke dua, dan

seterusnya.

D. Ge&$m'an Caha#a

%. Pem'iasan Caha#a pada Prisma

"ika seberkas cahaya masuk pada sebuah prisma maka cahaya tersebut akan

mengalami dua kali pembiasan. udut yang terbentuk antara sinar datang dan sinar

bias disebut sebagai sudut deviasi.

udut deviasi minimum

n1 - indeks bias relati# $at optis 1 terhadap

jika $ #%&!' (10) *+#+

(. Dispersi Caha#a

2ispersi adalah peruraian cahaya putih menjadi berbagai 3arna.

2 - i > i19 ,

sin 2

+

- n1 sin 2

$- (n1J ) ,


22/55

elisih sudut deviasi kedua 3arna (merah dan ungu) disebut sudut dispersi()

2u- deviasi sinar ungu

2m -deviasi sinal merah

Untuk sinar yang mengalami deviasi minimum - $9 $*"ika sudut pembias prisma kecil sehingga $- (n 9 ),, maka

). Inter/erensi Caha#a

Inter#erensi terjadiketika dua gelombang datang bersama pada suatu tempat.%da dua syarat yang harus dipenuhi oleh dua sumber cahaya agar menghasilkan

inter#erensi yang dapat diamati, yaitu*

+edua sumber cahaya harus koheren, yaitu keduanya harus memiliki beda #ase yang

selalu tetap, karena itu kedu anya .har us memi lik i #rekuensi yang sama. Beda

#ase ini boleti nol, tetapi tidak harus nol.

+edua gelombang cahaya harus memiliki amplitudo yang hampir sama. "ika

tidak, inter#erensi yang dihasilkan kurang kontras.

a. Inter#erensi Celah Eanda (&ercobaan Houng)

) Inter#erensi maksimum terjadi bila dua gelombang memiliki #ase yang

sama apabila selisih Iintasannya sama dengan nol atau kelipatan bilangan bulat

panj an g gelombang (k). ecara matematik dapat dituliskan*

2engan m - !, , 1, ....

+arena I 44 d, maka sudut -

*

sehingga dapat dinyatakan dengan

persamaan *

2engan p adalah jarak terang ke9m dari terang pusat

1) Inter#erensiminimum terjadi apabila kedua gelombang mempunyai beda lintasan

sama dengan kelipatan bilangan ganjil setengah ecara matematik dapat dituliskan*

dengan m - !, , 1, ....

Aengingat sin /tan -

*

, maka dapat

- (nu9 nm),

- sin- m.L

d.*

- m.L

2

1


23/55

2inyatakan

d.*

-

2

1

L

dengan p adalah jarak terangke9m dari terang pusat.

8) "arak dua garis terangberurutan atau dua garis gelap berurutan sama denganp

b. Inter#erensipadaapisan 'ipis

9 yarat terjadinya inter#erensi maksimum*

9 yarat terjadinya inter#erensi minimum*

Aisalnya pada lapisan sabun, minyak, dan sebagainya.

c. Inter#erensi pada Cincin :e3ton

Aerupakan pola inter#erensi berupa lingkaran gelap terang.

9 yarat terjadinya inter#erensi maksimum*

dengan* r - jari9jari lingkaran terang ke9mn - indeks bias medium

9 yarat terjadinya inter#erensi minimum*

dengan* rg - jari9jari lingkaran gelap ke9m

d. Inter#erensi cahaya monokromatis oleh kisi*

&ada inter#erensi cahaya monokromatik oieh kisi berIaku*

&ada garis terang (inter#erensi ma/) jika*

d sin L - m L

d.*- L

2."..& =

2

1

LK m - , 1,

2."..& = *.LK m - , 1, 8, ....

".2

" =

2

1

L.6K m - , 1, 8, ....

".2, = *.L.6 m - 1 8 ....


24/55

&ada gads gelap (inter#erensi min) jika*

d sin L - (n > 2

1

)L

"arak antara dua garis gelap atau dua garis terang*

*. Di/ra!si

2i#raksi gelombang adaiah pembeiokan gelombang (lenturan) karena adanya

penghalang berupa celah. "ika muka gelombang tiba pada celah sempit (lebarnya lebih

kecil daripada panjang gelombang), maka gelombang akan mengalami lenturan,

sehingga terjadi gelombang9gelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah

belakang celah tersebut. Eejala ini dikenal sebagai di#raksi.

a. 2i#raksi Celah 'unggal (di#raksi ranhou#er)

2idasarkan pada prinsip =uygen yang mengatakan bah3a tiap celah

berperan sebagai gelombang.

Earis gelap $ ! 5 "!6adi 6i$a :

d.sin - m.LK m - , 1, 8, .....

Untuk sudut yang berlaku

d.*

- m.L

Earis terang ke9m terjadi jika*

d . sin -

2

1

3 4 *=, 1, 8, ...

Untuk sudut yangberlaku*

d.*

-

+

2

1

L

b. 2i#raksi CelahAajemuk (+isi)

+isi adalah ribuan celah berupa garis tiap sentimeter. ebagai contoh kisi terdiri dari

.!!! tiap cm jarak antar celah atau tetapan kisi * d - ---.5

1

cm - 1. !9cm.

'etepan kisi dihitung dengan* d =

1

cm

&ola di#raksi muaksimum diperoleh pada d sin - m.L dengan m - !, , 1,

&ola di#rakis minimum diperoleh pada d.sin -

2

1

L dengan m - , 1, 8, ...

2. P$&arisasi

p d8.


25/55

&olarisasi adalah terseraphya sebagian arah gelombang sehingga gelombang

hanya satu arah getar. &olarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal dan

tidak terjadi pada geolombang longitudinal

inar alami (misal sinar matahari) pada umumnya bukan sinar terpolarisasi.

imbol untuk sinar tak terpolarisasi adalah 56567. edangkan simbol

untuk sinar terpolarisasi adalah atau

BAB III

ALAT OPTIK

PENDAHULUAN

aat ini terutama di negara maju, in#rastruktur komunikasi yang dibangun sebagian

besar sudah menggunakan media #iber optik. In#rastruktur komunikasi sangatlah denting,

maka dari itu #iber optik yang memang benar9benar andal banyak sekali digunakan. Aeskipun

tidak semurah kabei tembaga, namun media ini jauh lebih po3er#ul daripada media kabel

tembaga.

iber optik secara hara#iah memiliki arti serat optik atau bisa juga disebut serat kaca.

iber optik memang berupa sebuah serat yang terbuat dari kaca, namun jangan %nda samakan

dengan kaca yang biasa %nda lihat. erat kaca ini merupakan serat yang dibuat secara khusus

dengan proses yang cukup rumit yang kemudian dapat digunakan untuk mele3ati data yang

ingin %nda kirim atau terima.

CERMATILAH

ebuah benda dapat dilihat karena adanya cahaya. "ika dalam sebuah ruangan lampu

tidak menyala atau tidak ada cahaya maka %nda akan kesulitan untuk melihat isi

ruangan tersebut. Cahaya sebenarnya adalah salah satu bentuk energi yang membantu

%nda untuk dapat melihat segala sesuatu yang ada disekitar %nda. Ilmu yang berkaitan

dengan cahaya disebut optika.

Beberapa si#at cahaya sebagai gelombang elektromagnetik adalah*

Cahaya merupakan gelomba ng transversa l (dibuktikan dengan peristi3a polarisasi).

2apat merambat dalam ruang hampa udara.

Aerambat ke segala arah dengan kecepatan cahaya

dalam ruang hampa udara (c - 8 / !Dm;s).


26/55

Cepat ramba t terg antung d ari i ndeks b ias medium.

"ika cahaya merambat dari medium satu ke medium lain, maka #rekuensinya tetap, panjang

gelombang dan kecepatan berubah, intensitas dan amplitudo berubah.

A. Pemant"&an Caha#aCahaya pada umumnya dipantulkan oleh permukaan benda. %da berbagai madam

permukaan benda mulai dari yang harus, mengkilap, licin atau kasar. Eejala pemantulan

cahaya menyebabkan %nda bisa melihat benda. ebelum membahas lebih jauh mengenai

pemantulan, %nda harus mengetahui dulu macam9macam berkas cahaya, yaitu*

Berkas cahaya diverges, jika sinar9sinar tersebut menyebar dari suatu titik tertentu.

Berkas cahaya konvergen, jika sinar9sinar tersebut mengumpul ke suatu titik tertentu.

Berkas cahaya homogen, jika sinar9sinar tersebut memancar dengan garis9garis sinar

yang saling sejajar.

&emantulan cahaya;sinar dibedakan menjadi dua, yaitu*

&emantulan di#us;baur, adalah pemantulan yang tidak teratur, terjadi pada permukaan

kasar;tidak rata.

&emantulan teratur, permukaan teratur terjadi pada permukaan licin dan mengkilap.

=ukum &emantulan nellius*

inar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

udut datang (i) - sudut pantul (r).

%. Pemant"&an pada 0ermin datar

Cermin memiliki permukaan yang mampu memantulkan sebagian besar atau

seluruh cahaya yang jatuh padanya. Cermin biasanya merupakan permukaan kaca

yang dilapisi logam misalnya aa&a a$'a.

Cermin datar memiliki permukaan yang rata, sehingga pemantulan yang terjadi

merupakan pemantulan teratur.

a. i#at9si#at cermin datar*

) jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin

1) tinggi bayangan yang terbentuk sama dengan tinggi benda

8) bayangan maya (bayangan berada beiakang cermin)


27/55

b. Bayangan oleh 2ua Cermin 2atar

2ua cermin datar dipasang berhadapan dan membentuk sudut 8 . Aaka

jumlah bayangan yang terbentuk dirumuskan*

dengan*

n =jumlah bayangan

a - sudut antara dua cermin

Catatan*

"umlah bayangan yang terbentuk oleh dua cermin datar selalu ganjil (jika nilai -

-39-

= ganjil, maka tidak perlu dikurangi ).

(. Pemant"&an padaCermin Len!"n

a. &emantulan Cermin Cekung

Cermin cekung bersi#at mengumpulkan sinar (konvergen) disebut

juga cermin pos iti# (>), sebab memiliki titik api (#okus) di depan cermin.

inar9sinar istime3a cermin cekung antara lain*) ina r d at an g s ej aj ar su mb u u ta ma , dipantulkan melalui titik #okus.

1) inar datang melalui #okus, dipantulkan sejajar sumbu utama,

8) inar datang melalui pusat kelengkungan, dipantulkan melalui titik pusat kelengkungan

cermin.

+etig a sina r isti me3a cermi n cekun g digunakan untuk menentukan

letak bayangan dengan cara melukis jalannya sinar9sinar. &ersamaan persamaan

pada cermin cekung*

dengan*

+ = titik api;#okus (cm) N bernilai (>)

' =jarak benda ke cermin (cm)

"

-39-

9

+

1

- '

1

>:

'

1

9 =)

):

-'

':

6 - 1#


28/55

' =jarak bayangan ke cermin (cm)

A - perbesaran benda

) = tinggi benda (m)

) = tinggi bayangan (m)

R =jari9jari kelengkungan (cm)

Catatan*

s N (>) ji ka ben da di dep an ce rmin (ruang I, atau )

' N (9) j ika benda di belakang cermin (ruang I0)

sO N (>) jika bayangan di depan cermin; nyata (ruang II atau III)

sO N (9 ) ji ka bayan gan d i belakang cermin maya (ruang I0)

b. &emantulan pada cermin cembung

Cermin cembung bersi#at menyebarkan sinar disebut juga cermin

negati# (9), sebab memiliki titik api;#okus di belakang cermin. inar9sinar

istime3a cermin*

) inar datang sejajar sumber utama, dipantulkan seolah9olah dari titik #okus.

1) inar datang seolah9olah menuju #okus, dipantulkan sejajar sumbu utama.

8) inar datang seolah9olah menuju titik pusat kelengkungan, dipantulkan seolah9olah dari

titik pusat kelengkungan.

i#at bayangan cermin cembung selalu* maya, tegak, dan diperkecil.

&ersamaan9persamaan pada cermin cembung*

dengan*

+ = titik api;#okus (cm) bernilai (>)

s - jarak benda ke cermin (cm)

sO - jarak bayangan ke cermin (cm)

A - perbesaran benda

h - tinggi benda (m)

hO - tinggi bayangan (m)

6 - jari9jari kelengkungan (cm)

+

1

- '

1

>:'

1

9 =)

):

-'

':

6 - 1#


29/55

Catatan*

s N (>) di depan cermin (ruang I0)

s N (9) j ika benda di belakang cermin (ruang II , I l l )

sON (>) j ika di depan cermin (nyata) (ruang I0)sO N (9 ) j ik a di belakang cermin, maya (ruang , II, III)

c. &embentukan bayangan oleh dua cermin yang saling berhadapan dengan sumbu

utama saling berhadapan

&erhatikan dambar berikut*

Aaka berlaku persamaan*

dengan*

s - jarak benda ke cermin I (cm)

slO - jarak bayangan ke cermin I (cm)

# - titik #okus cermin I (cm)

s1 - jarak benda (bayangan cermin I) ke cermin II (cm)

s1O - jarak bayangan ke cermin II (cm)

# - titik #okus cermin II (cm)

Atot - perbesaran total

B. Pem'iasan Caha#a

&embiasan cahaya adalah pembelokan arah cahaya bila cahaya mele3ati bidang

batas antara dua $at yang dapat dila lui cahaya antara dua medium yang berbeda.

2ari suatu percobaan dengan menggunakan kaca plan paralel diperoleh kesimpulan

sebagai berikut.

2 - sP > s1

+ -

'>

O

O

'

1

+ - 1

'>

O

1 O

'

9tt = 91 : 92 =

O

O

O

O

1

1

O

'

'x'

'


30/55

inar datang dari medium renggang ke medium lebih rapat dib iaskan men dek at i

normal (gambar a).

inar datang dari medium rapat ke medium lebih

renggang dibiaskan menjauhi garis normal. inar datang tegak lurus bidang batas tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

=ukum nellius untuk pembiasan*

inar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang.

&erbandingan antara sinus sudut datang dan sinus sudut bias pada perambatan cahaya dari

satu medium ke medium lain merupak an bilangan tetap.

=ukum nellius secara matematis dapat dituliskan*

%tau

dengan*

i = sudut datang

= sudut bias

n = indeks bias relati#

n - indeks bias medium sinar datang

n2 - indeks bias medium sinar bias

Ilmu3an C. =uygens telah menyelidiki hubungan antara indeks bias dan kecepatan9

kecepatan cahaya yang dapat dirumuskan*

atau

dengan*

n - indeks bias medium sinar datang

n1 - indeks bias medium sinar bias

vl - kecepatan cahaya dalam medium (tempat sinar datang)

i

sinsin

- tetap - nnsini-n2sin

i

sin

sin

=

1

n

n

-

1

0

0

-

1

1

n

n

-

1

0

0


31/55

v1 - kecepatan cahaya dalam medium 1 (tempat sinar bias)

L - panjang gelombang cahaya dalam medium

L1 - panjang gelombang cahaya dalam medium 1

i - sudut datang

r - sudut bias

&emantulan empurna

&emantulan sempurna hanya dapat terjadi jika cahaya datang dan $at yang

kerapatannya lebih besar ke $at yang kerapatannya lebih kecil. &ada saat sudut biasnya

mencapai Q!!(r - Q!R) sudut datangnya disebut sudut batas;sudut kritis (ik). "ika sudut

datang i4 ik maka sinar tidak dibiaskan namun dipantulkan sempurna.

&erhatikan gambar di ba3ah iniS

&eristi3a pemantuian cahaya terjadi pada* gejala #atamorgana, jalannya sinar pada

periskop kapal selam, dan intan yang berkilauan.

%. Pem'iasan pada Prisma

&erhatikan gambar di ba3ah iniS

i#at prisma adalah selalu membelokkan sinar menuju ke bagian prisma yang

lebih tebal. inar yang keluar dari prisma (sinar R;% membelok sebesar D

terhadap arah sinar yang mula9mula mengenai prisma (&7). udut ini disebut

sudut deviasi (D% yang secara matematis dapat dirumuskan*

dengan*

D - sudut deviasi

r1 - sudut bias 1

i - sudut datang

- sudut pembias prisma

2 - i > r1 9 T


32/55

ecara matematis dirumuskan*

2eviasi minimum jika - 2sehingga*

Dm= 1i9 ,

atau i - 1

+

D

, karena i - 2< i2=,

maka i 1 > - , K r - 1

Aaka menurut nellius*

n1sin i- n2sin

nsin

+

1

D

- n1sin 1

Untuk ,kecil (,5 R) maka deviasi minimumnya*

dengan*

2m = deviasi minimum

; - sudut pembias prisma

(. Pem'iasan pada Lensa

ensa adalah benda bening yang dibatasi oleh permukaan meiengkung. ecara

umum lensa dibedakan menjadi dua macam, yaitu lensa cekung dan lensa cembung.

ensa memiliki dua titik #okus (#dan+2%.

a. ensa Cekung (lensa konka# atau lensa negati#)

ensa cekung bersi#at menyebarkan sinar (lensa divergen). Ciri lensa

cekung adalah bagian tengahnya lebih tipis daripada tepinya. "enis lensa cekung

ada tiga, yakni bikonka#, plankonka#, dan konveks9konka#.

inar9sinar istime3a lensa cekung*

) inar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan9akan datang dad tihk #okus di depan

lensa.

1) inar datang menuju titik #okus dibelakang lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

8) inar yang melalui titik tengah lensa akan diteruskan.

b. ensa Cembung (lensa konveks atau lensa positi#)

2m -

1

n

n

.,


33/55

ensa cembung bersi#at mengumpulkan sinar (lensa konvergen). Ciri

lensa cembung adalah bagian tengahnya lebih tebal daripada tepinya. "enis lensa

cembung ada tiga, yaitu* bikonveks, plan konveks dan konka# konveks8,

inar9sinar istime3a lensa cembung*

) inar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik #okus di belakang lensa.

1) inar datang melalui titik #okus di depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

8) inar yang melalui titik tengah lensa akan

c. okus ensa Cekung dan Cembung

etiap lensa memilikidua titik #okus - (#okus yang bekerja) dan #1(#okus

yang tidak bekerja). uatu lensa yang memiliki indeks bias (% dan jari9jari bidang

kelengkungan lensa (6danR2)akan memiliki #okus yang dapat dituliskan secara

matematis*

dengan*

nF - indeks bias lensa

nm - indeks bias medium

6P61 - jari9jari bidang

6, 61 - jari9jari bidang kelengkungan I dan II

Catatan*

6 (>) jika lensa cembung

6 (9) jik a lensa cekun g

6 () jika lensa datar

d. &ersamaan9persamaan pada ensa Cekung dan ensa Cembung

dengan*

+

-

"

n

n

+ 1

RR

+

1

- '

1

>:'

1

9 =''

O

-

))

:

6 - 1#


34/55

+ = titik #okus lensa (cm)

s - jarak benda ke lensa (cm)

sO - jarak bayangan ke lensa (cm)

A - perbesaran

hO - tinggi bayangan

h - tinggi benda

6 - jari9jari kelengkungan

Catatan*

s N (>) benda di depan lensa (benda nyata)

s N (9) benda di belakang lensa (benda nyata)

sON (>) bayangan di depan lensa (benda nyata)

sON (9) bayangan di belakang lensa (benda nyata)

# N (>) lensa cembung

# N (9) lensa cembung

hON (>) bayangan tegak

hON (9) bayangan terbalik

e. usunan 2ua ensa dengan umbu Utama Berhimpit

Bayangan yang dibentuk lensa I akan merupakan benda bagi lensa I "ika jarak

lensa d. maka berlaku*

dengan*

sO - jarak bayangan lensa I

s1 - jarak benda lensa II

Aasalah susunan dua lensa ini persis sama dengan permasalahan susunan dua

cermin yang saling berhadapan. Aaka*

2engan*

h - tinggi benda semula

h1P - tinggi bayangan akhir

#. +uat ensa (&)

Besaran yang menyatakan ukuran lensa disebut kuat lensa (&). ecara

matematis persamaan kuat lensa dirumuskan*

d - sP > s1

Atot- A> A1

=

O

'

'

/ 1

O

1

'

'

- 1

O

1

)

)

& - +


35/55

2engan*

& - kuat lensa (dioptri)

# - jarak #okus (m)

+uat lensa menggambarkan kemampuan lensa untuk membelokan sinar

g. ensa Eabungan

2ua lensa atau lebih yang digabungkan dengan sumbu utama berhimpit dan jarak

antar lensa sama dengan nol (d - !) disebut lensa gabungan

okus lensa gabungan dan kuat lensa dirumuskan*

CERMATILAH

C. A&at $pti!

%lat9alat optik membantu manusia dalam mengamati benda9benda di alam ini,

Aata merupakan alat optik alamiah yang dimiliki manusia, %lat optik lain yang

digunakan untuk menambah kemampuan penglihatan manusia antara lain* kaca

mata, lup, mikroskop, teropong (teleskop), kamera, dan proyektor.

%. Mata

&erhatikan gambar anatomi mata secara sederhana di ba3ah ini.

aat melihat benda, lensa mata membentuk bayangan benda pada retina. uatu

susunan sara# penglihatan menyalurkan rangsangan cahaya itu ke otak sehingga

timbul kesan melihat benda itu. ensa mata merupakan lensa yang tebal tipisnya dapat

diubah9ubah sesuai dengan letak benda yang menjadi pusat perhatian. +emampuan

lensa mata menyesuaikan jarak #okusnya disebut kemampuan berakomodasi atau

daya akomodasi mata.

'itik atau ternpat paling dekat yang dapat dilihat paling jelas disebut titik dekat

mataPP = *n"a& *n#xi%. Untuk mata normal berjarak M 1 cm, sedangkan titik

paling jauh disebut titik jauh mata (PR = *n"a& !#"% untuk mata normal di tak

terhingga (9). +etidaknormalan pada mata disebut cacat mata atau aberasi.

a. =ipermetropi (rabun dekat)

,ab+

-

+> 1

+> 8

+> .... dan & - & > &1 > &8 > .....


36/55

=ipermetropi yaitu cacat mata yang tidak mampu melihat benda9benda

dekat dengan jelas. +eadaan ini terjadi karena ensa mata tidak dapat menjadi

cembung sebagaimana mestinya, sehingga bayangan benda yang dekat terbentuk

di belakang retina. Cacat mata ini dapat dibantu dengan menggunakan

kacamata lensa cembung.

b. Aiopi (rabun jauh)

Aiopi yaitu cacat mata yang tidak mampu melihat benda9benda jauh dengan

jelas. +eadaan ini terjadi karena lensa mata tidak dapat memipih sebagaimana

mestinya, sehingga bayangan benda yang jauh terbentuk di depan retina.

Cacat mata ini dapat di tolong dengan menggunakan kacamata lensa cekung.

' = 5 titik jauh penderita rabun jauh

s - , maka +

= O

'

c. &resbiopi (Aata 'ua)

+elainan mata ini disebabkan karena lensa mata tidak mampu laju

berakomodasi karena usia lanjut. etak titik dekat maupun titik jauh mata telah

bergeser, Aata presbiopi ditolong dengan kacamata berlensa rangkap (bi#okal),

untuk melihat jauh dan melihat dekat (membaca),

(. L"p

up adalah sebuah lensa cembung yang digunakan untuk melihat benda9

benda kecil yang dekat, &ada penggunaan lup, benda diletakkan diantara lensa dan

titik #okusnya (benda di ruang I). i#at bayangan yang terbentuk adalah maya, tegak,

dan diperbesar.

&erbesaran anguler adalah perbandingan antara ukuran anguler benda yang

dilihat dengan menggunakan alat optik dan ukuran anguler benda yang di liha t

tanpa menggunakan alat optik. &erbesaran anguler lup dapat dibedakan menjadi

tiga berdasarkan penggunaan lup, yaitu*

a. aat mata berakomodasi pada jarakx

b. aatmata berakomodasi maksimum (keadaan yang sering digunakan)

c. aat tidak berakomodasi

Aa- +

'n

Aa- +

'n

>

Aa- +

'n

> x

'n


37/55

dengan*

sn - titik dekat mata

+ = #okus lensa

Aa - perbesaran anguler

edangkan perbesaran anguler lup secara umum sendiri dirumuskan*

dengan*' = letak benda

). Mi!r$s!$p

Aikroskop terdiri dari dua bush lensa cembung yaitu lensa objekti# (lensa yang

dekat dengan objek) dan lensa okuler (lensa yang dekat dengan mata). "arak #okus

lensa okuler selalu lebih besar daripada jarak #okus lensa objekti# (+#$> +#b%. Benda

yang diamati diletakkan di depan lensa objekti# di antara +#b dan 1#ob (#ob ?;ob? 1

+#b%. Bayangan yang dibentuk lensa objekti# bersi#at nyata, terbalik, dan diperbesar.

Benda untuk lensa okuler terletak di antara pusat lensa dengan +#$. Bayangan akhir

yang dibentuk bersi#at maya, diperbesar, dan terbalik.

&ersamaan9persamaan pada mikroskop*

a. "arak antara lensa objekti# dan okuler (jarak tubus)

b. &erbesarananguler mikroskop*

)Aata berakomodasi maksimum

Atot- Aob / Aok

1)Aata tak berakomodasiAtot- Aob / Aok

&ada mata tak berkomodasi jarak tubus memiliki persamaan*

*. Ter$p$n3Te&es!$p

'eropong ber#ungsi untuk memperbesar ukuran sudut (sudut penglihatan) benda.

a. 'eropong Bintang

&ada teropong bintang, +#b 4 +#$ ,'eropong bintang biasanya digunakan

untuk pengamatan dengan mata tak berakomodasi.

&ersamaan9persamaan pada teropong bintang*

Aa- '

'n

d - sP ob > sok

=#b

#b

'

' O

/

+#$

n

+

'

= #b

#b

'

' O

/ #$

n

+

'

d - sP ob > #ok


38/55

Untuk mata tak berakomodasi*

dengan* d =panjang teropong

b. 'eropong Bumi;Aedan;Hojana

'eropong bumi terdiri tiga buah lensa yaitu len objekti#, pembalik, dan okuler,

Bayangan yang terbentuk lensa objekti# jatuh t3at di 1#p (lensa pembalik),

kemudian oleh lensa pembalik akan dibalik dan ditangkap oleh lensa akuler

sebagai lup. Aaka persamaan panjang teropong bumi*

BAB I4

LISTRIK ARUS SEARAH

PENDAHULUAN a

'elekomunikasi adalah teknik pengiriman atau penyampaian in#omasi, dari suatu

tempat ke tempat lain. Untuk bisa melakukan telekomunikasi, ada beberapa komponen untuk

mendukungnya. +omponen pertama adalah in#ormasi, merupakan data yang dikirimi

diterima seperti suara, gambar, #ile, tulisan. +omponen kedua adalah pengirim, mengubah

in#ormasi menjadi sinyal listrik yang slap dikirim. +etiga adalah media transmisi, yaitu alat

yang ber#ungsi mengirimkan dari pengirim kepada penerima. +arena dalam jarak jauh,

maka sinyal pengirim diubah lagi (dimodulasi) dengan gelombang radio, kemudian diubah

menjadi gelombang elektromagnetik dan dipancarkan dengan alat bernama antena, agar dapat

terkirim jarak jauh). +omponen keempat adalah penerima ber#ungsi menerima sinyal

elektromagnetik kemudian digubah menjadi sinyal listrik, sinyal diubah kedalam in#ormasi

asli sesuai dari pengirim, selanjutnya diproses hingga bisa dipahami oleh manusia

sesuai dengan yang dikirimkan.

CERMATILAH

%rus searah dihasilkan oleh muatan yang bergerak dalam satu arah saja. Contoh*

listrik yang berasal dari batu baterai dan aki.

A. Ar"s Listri!

%rus listrik adalah aliran partilkel bermuatan listrik positi# yang mengalir dari

titik berpotensial tinggi ke titik yang potensialnya lebih rendah. 2alam ka3at penghantar

elektron bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. ehingga arah arus listrik

berla3anan dengan arah elektron.

d - #ob > #ok

Aa - #$

#b

+

+

d - #ob > #ok > #ok


39/55

B. H"!"m Ohm

=ukum ohm berbunyi* V'egangan *ada $#*#n!n &i'"i$ '!bandin

d!nan $a" a' &i'"i$ an !na&i !&a&i $#*#n!n "!'!b" a'a&$an ')na

di6aa "!"a*@.

atuan hambatan listrik ohm (W)

C. Ham'atan Se'atan Ka5at

=ambatan sebat ang ka3at tergantung pada panj ang, luas penampa ng dan

jenis ka3at dirumuskan*

dengan*

R = hambatan (ohm)

P = massa jenis ka3at (kg;m8)

F - panjang ka3at

A = luas penampang ka3at (m1)

Berikut nilai hambatan berbagai material pada suhu 1! RC.

K#nd$"# P (#)%

%luminium 1,@ X !9D

Besi Q,YD X !9D

mas 1, X !9D

&erak ,Y1 X !9D

&latina ,!Y X !9D

'embaga ,YQ X !9D

Aangan D,1 X !9D

Is$&at$r P 6$hm7

Era#it D X !9D

+arbon 8 X !9

%ir 'anah ! X !8

%ir uling 1 X !

Eranit !9!O@

&yre/ !8

Aika !

0 - I.6

6 - 4

V

W - a(*!!

0#&"

6 - &A


40/55

+arat !Y

D . H"!"m I Kir0h$//

Bunyinya hukum I +ircho##* V "umlah arus yang masuk ke suatu titik cabang sama

dengan jumlah arus yang meninggalkan titik itu.V

E. S"s"nanHam'atan

%. Seri

=ambatan pengganti seri pengganti seri dapat dicari dengan rumus*

2engan*

6s - hambatan pengganti seri

6 - hambatan

61 - hambatan 1

68 - hambatan 8

(. Para&e&

=ambatan pengganti paralel dapat dicari dengan rumus berikut*

2engan*

R* = hambatan pengganti paralel

R1 - hambatan

R2 -hambatan 1

68 -hambatan 8

:ilai hambatan pengganti yang mungkin

=ambatan terkecil diperoleh jika hambat disusun secara paralel, sedangkan nilai

hambatan terbesar diperoleh dengan menyusun hambatan secara seri.

:ilai hambatan pengganti nbuah resistor ekuivalen

a. eri*

b. &aralel*6angkaian jembatan heatstone

I - I > I1 > I8

6- 6 > 61 > 68

*R

-

R> 1

R> 8

R

6paralel


41/55

&ada rangkaian jembatan heatstone, )a'i& da !'i'"# an 'a&in b!)ada*an 'a&

b!'an0a.

+. Ham'atanDa&am dan Teanan 1epit

lektron9elektron;pemba3a muatan yang barge di dalam sebuah sumber arus

mengalami hamba yang dinamakan hambatan dalam. =ambatan da mengambil energi

dari elektron sehingga mengura beda potensial pada hambatan luar.

dirumuskan *

dengan*

K = tegangan jepit (0)

I - kuat arus (%)

R = tahanan luar (ohm)

= tahanan dalam (ohm)

3 = EE elemen (0)

G. Ran!aianS"m'er Ar"s

%. Seri

"ika masing9masing elemen berEE - yang

dipasang seri, berjumlah' dengan tahanan daiam tiap

elemen - maka besarnya Ba" dan "#"dirumuskan*

dengan*

3"#" = EE baterai

T"#" = tahanan dalam baterai

3 = EE tiap elemen

= tahanan dalam tiap elemen

' =jumlah sumber tegangan seri

(. Parare&

umber arus disusun *aa!& terdiri dari

6/ 6 > 61 / 68

- I.r>+

+ - I.6

Ba" - .

"#" - .


42/55

beberapa elemen dimana kutub9kutub yang

sejen is sating dihubungkan. "ika jumlah elemen

pararel ini - *, E dan tahanan dalam tiap elemen

adalah3 dan , maka besar3 Ba" dan ttot dirumuskan*

dengan*

tot - EE baterai

#" = tahanan dalam baterai

3 = EE tiap elemen

= tahanan dalam tiap elemen

' =jumlah sumber tegangan seri

H. H"!"m II Kir0h$//

=ukum II +ircho## menyatakan bah3a jumlah aljabar dari beda potensial elemen9

elemen yang membentuk suatu rangkaian tertutup sama dengan nol.

2irumuskan*

%turan untuk menggunakan hukum II +ircho##

. &ilih loop untuk masing9masing lintasan tertutup dengan arah tertentu (usahakan searah

dengan arus).

1. "ika pada suatu cabang, arah loop sama dengan arah arus, maka penurunan tegangan

(I/6) bertanda positi#, bila beria3anan dengan arah arus, maka penurunan tegangan

(I / 6) bertanda negati#.

8. Bila saat mengikuti arah loop, kutub sumber tegangan yang lebih dulu dijumpai adalah

kutub positi#, maka EE bertanda positi#, sebaliknya bila kutub yang lebih dahulu

dijumpai adalah negati#, maka EE bertanda negati#.

I. Eneridan Da#a Listri!

%. Eneri

uatu konduktor yang bermuatan listrik balk muatan ini dalam keadaan

diam maupun mengalir memiliki energi dan disebut energi listrik. nergi

listrik dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Aisalnya*

a. nergi listrik menjadi energi kalor, contoh setrika listrik,

b. nergi listrik menjadi energi cahaya, contoh lampu pijar.

c. nergi listrik menjadi energi mekanik, contoh motor listrik.

Besar energi listrik, dirumuskan*

dengan

W = energi listrik (")V = tegangan (volt)

Ba" -

"#" - P

Z > Z(I.6) - !

- 0it

- I16t

- R

V1

t


43/55

I - kuat arus (%)

R = hambatan (ohm)

" = 3aktu (s)

(. Da#a Listri!

2aya listrik adalah energi listrik persatuaan 3aktu. "ika ada energi listrik

W mengalir selarra 3aktut, maka daya listrik (P% dirumuskan*

dengan*

P = daya listrik (3att)

- energi listrik (")

t - selang 3aktu (s)

Aaka berlaku juga* & -R4"

"R4

"

W 11

=

=

+arena I - R

V

, maka & -

1

R

V

6 - R

V1

atau & - 16 -1 4

V

-0.I

atuan daya*

"oule;detik - 3att

0olt %mpere -0%

+ilo3att - k - !8

%lat untuk mengukur daya disebut 3attmeter

- "

W

t


44/55

BAB 4

LISTRIK ARUS BOLAK BALIK

PENDAHULUAN

emua jalur komunikasi melalui kabel beroperasi dengan menyesuaikan sinyal

ai! termodulasi pada sistem kabel. Berbagai jenis komunikasi melalui kabel

menggunakan pita #rekuensi yang berbeda, tergantung pada karakteristik sinyal transmisi

kabel daya yang digunakan. +arena sistem kabel listrik a3alnya ditujukan untuk transmisi

listrik %C, digunakan konvensional, sirkuit listrik ka3at hanya memiliki kemampuan

terbatas untuk memba3a #rekuensi yang lebih tinggi. %pakah listrik bolak balik itu?

CERMATILAHI

A. Teanan dan Ar"s B$&a!8Bati!

%rus bolak9balik (%C - %lternating Current) adalah arus yang besar dan

arahnya selalu berubah9ubah secara periodik dan tegangan bolakbalik adalah

tegangan yang besar dan arahnya selalu berubah9ubah secara periodik. Besarnya arus

dan tegangan bolak9balik diukur dengan ampere meter dan volt meter %C. %rus dan

tegangan yang ditunjukkan merupakan harga e#ekti#nya bukan harga maksimumnya.

Berbeda dengan volt meter dan ampere meter 2C yang menunjukkan tegangan dan kuat

arus searah yang sesungguhnya.

%. Bent"! Teanan dan Ar"s B$&a!8Ba&i!

istrik bolak9balik dihasilkan oleh generator listrik bolak9balik atau generator

%C. &rinsip dasar generator arus balok9balik adalah sebuah kumparan berputar

dengan kecepatan sudut yang berada di dalam medan magnet. Eenerator

menghasilkan tegangan dan arus listrik induksi yang berbentuk sinusoida. Era#ik


45/55

berbentuk sinusoida maka secara matematis dirumuskan*

dengan*

V = tegangan sesaat (volt)

V = tegangan maksimum (volt)

- 1+ = #rekuensi sudut tegangan bolakbalik (rad;s)

t - 3aktu (s)

- sudut #ase ketika t - !, biasanya diambil sama dengan nol

Era#ik arus berbentuk sinusoida, maka secara matematis arus bolak9balik

dirumuskan*

dengan*

4 = arus sesaat (%)

4 = arus maksimum (%)

(. K"at Ar"s dan Teanan pada +as$r

=ubungan amplitudo tegangan atau arus bolakbalik dengan sudut #ase dapat

dinyatakan secara gra#ik dalam diagram #asor. asor digunakan untuk melukiskan

tegangan atau arus listrik bolak9balik. &anjang;besar #asor menyatakan tegangan;arus

maksimum. %rah #asor menyatakan sudut #ase gelombang pada saat itu.

Era#ik arus dan tegangan sebagai #ungsi 3aktu.

2iagram #asor arus tegangan yang se#ase.

2ari diagram #asor tersebut, sudut ase diukur terhadap sumbu mendatar

berla3anan arah putaran jarum jam. +arena arah #asor selalu berubah maka perluditentukan acuannya. 2alam acuan, nilai tegangan dan arus sesaat sama dengan

0 - 0m sin (t > !)

I - Im sin (t > !)


46/55

proyeksi #asor pada sumbu H yaitu 0 - 0msin t dan I - Irn sin t.

). Ni&ai Rata8ratadan Ni&ai E/e!ti/

Untuk menentukan nilai rata9rata dan nilai e#ekti# suatu arus dan tegangan

bolak9balik kita harus mengetahui dulu pengertian tegangan maksimum dan arus

maksimum. 'egangan maksimum (0[) merupakan nilai terbesar tegangan listrik

bolakbalik, sedangkan kuat arus maksimum (Om) merupakan nilai maksimum dari

arus bolak9balik.

a. :ilai 6ata9rata %rus Bolak9Balik (;,)

:ilai rata9rata arus bolak9balik adalah kuat arus bolak9balik yang

nilainya setara dengan kuat anus searah untuk memindahkan sejumlah muatan

listrik yang sama dalam 3aktu yang sama. 2irumuskan*

dengan*

I - arus rata9rata (%)

Irn - arus maksimum (%)

b. 'egangan 6ata9rata %rus Bolak9Balik (0r)

2irumuskan*

dengan*

0r - tegangan rata9rata (volt)

0m - tegangan maksimum (volt)

c. :ilai #ekti# %rus Bolak9Balik

:ilai e#ekti# arus bolak9balik adalah arus bolakbalik yang setara dengan

arus searah untuk menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu

resistor dalam 3aktu yang sama.2irumuskan*

dengan*

Ie# - arus e#ekti# (%)

Im - arus maksimum (%)

d. d. :ilai #ekti# 'eganganBolak9Balik

:ilai e#ekti# tegangan bolak9balik adalah tegangan bolak9balik yang

setara dengan arus searah untuk me ng ha s il ka n ju ml ah ka lo r ya ng sa ma .

2irumuskan*

dengan*

0e# - tegangan e#ekti# (0)

0m - tegangan maksimum (%)

Ir-

(41

0e#- 1

V

Ie#- 1

4

0r-

V1


47/55

e. %lat Ukur %rus dan 'egangan Bolak9Balik

0oltmeter %C dan ampermeter %C dapat digunakan untuk

mengukur tegangan e#ekti# dan arus e#ekti# khusus untuk arus bolak9balik.

edangkan a la t ukur yang merupakan gabungan dari pengukur

beberapa besaran yaitu kuat arus, tegangan dan hambatan yang disebut

avometerimultimeter;multitester. Untuk mengukur nilai sesaat dan nilai

maksimum dapat digunakan osiloskop, siloskop merupakan alat yang

B. H"'"nan antara Ar"s, Teanan, dan Ham'atan pada Ran!aian Ar"s B$&a!8

Ba&i!

%. Resist$r pada Ran!aian Ar"s B$&a!8Ba&i!

Berikut merupakan sebuah rangkaian arus bolak9balik yang terdiri dari sebuah

resistor dan generator %C*

Aenurut hukum II+ircho##, jumlah aljabar potensial dalam suatu loop - nol

S%+! >!#+ t!t!# + ? +" @ \

*+#+B V@+= VD+" V+@= V*@% = V*!" t

%E!"FF+B

G!'+! + %++t y+"F *%"F+'! H++ %!t ++'+EB

I* = 6

06

= 6

06

sint

= I*!"t

J%"F+" I*= + *+#!** y+"F *%"F+'! H++ %!t *+#+

@%'+# H'+ E@"F"B

+"

r > 0msint

ab > 0ba - !

e# > Ie#.6r > Im.6


48/55

S%+! H%*+" V+" ID *+#+ F+L# t%F+"F+" +" + H++

%!t @%@%"t# !"!+.

M+L# + +" t%F+"F+" H++ %@+E %!t ! *+"+ + +"

t%F+"F+""y+ %f+%

2iagram #asor untuk rangkaian resisti# dengan arus se#ase dengan tegangan

(. Ind"!t$r pada Ran!aian Ar"s B$&a!8Ba&i!

a. Induktor

Induktor adalah kumparan ka3at yang dililitkan pada intl besi. uatuinduktor idealnya memiliki hambatan ka3at nol. =ambatan induktor muncul jika

induktor dialiri arus bolak9batik. aat induktor dialiri listrk bolak9batik, terjadi

perubahan #luk magnetik dalam kumparannya. Aenurut en$, perubahan #luks

magnetik menimbulkan EE induksi yang mela3an arus semula. %rus inilah

yang menghambat arus yang datang, sehingga muncul hambatan pada induktor.

2ari pengamatan suatu percobaan, besarnya EE induksi pada kumparan

sebanding dengan laju kenaikan arus yang masuk. +onstanta pembandingnya

tergantung pada karakteristik induktor, yang dinamakan induktansi diri.

2irumuskan*

'anda (99) menunjukkan bah3a EE Induksi mela3an perubahan kenaikan arus.

b. Induktor dalam 6angkaian %C

Berikut merupakan suatu rangkaian arus bolakbalik yang terdiri dari

sebuah induktor dan sumber listrik bolak9balik.

- 9 "

i


49/55

6angkaian seri induktor8 dengan sumber tegangan %C

Era#ik arus dan tegangan sebagai #ungsi 3aktu, arus tedambat 1

rad

2ari gra#ik di atas diperoleh*

%rus pada induktor merupakan #ungsi sinus, maka EE induksi yang dihasilkan

adalah #ungsi cosinus.

2irumuskan* 0 =V,sin

48 = 4 sin (tJ Q!R)

=ubungan antara arus maksimum 4 dan tegangan induksi maksimum Vadalah*

dengan*

- G- 1#.

- kecepatan sudut

8 = induktansidiri kumparan

Berbed a dengan resis tor, reakta nsi indukti# besarnya tergantung pada

#rekuensi. emakin tinggi #rekuensi semakin besar reak tansi indukti#. Untuk

arus e#ekti#, berlaku hubungan*

). Kapasit$r pada Ran!aian Ar"s B$&a!8Ba&i!

Eambar berikut merupakan suatu rangkaian listrik bolak9balik dengan sebuah

kapasitor.

Aenurut hukum +irchoo#

0 ] 0 = !

0 = 0

0m'in - C

Q

ehingga muatan yang tersimpan dalam kapasitor, dirumuskan*

+uat arus yang mengalir melalui kapasitor, dirumuskan*

e# - 8

!+

V

m - 8

!+

V

- C 0msin t


50/55

Ic- C 0msin (t > 1

)

- Im sin (t > 1

)

Bila dide#inisikan reaktansi kapasiti# (% sebagai*

Aaka berlaku hubungan*

atau

2engan* C - kapasitas kapasitor ()

= reaktensi kapasiti# (W) )

4. Ran!aianRL

Eambar berikut merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari induktor, resistor,

dan sumber listrik bolak9balik. 2engan induktor dan resistor dihubungkan

seri, sehingga arus yang mengalir pada kedua komponen ini sama besar.

'egangan pada resistor - VR= 4R

'egangan pada inductor - 0I-48

2ari pembahasan sebelumnya, untuk induktor arus ketinggalan Q!R dari V8 dan

untuk resis tor arusl;se#ase dengan 06. Aaka gambar #asor untuk VR, V8. dan I

adalah*

'egangan total dapat dicari dengan menjumlahkan VRdan V8secara vektor.

Aaka VT=

11

8R VV +

Besarnya = sudut #ase

- yaitu sudut antara VRdan VT

2irumuskan*

- C0m - C

(

V

& - C

- +C1

- C

!+

V

- R

8

V

V


51/55

+esimpulan* &ada rangkaianR8, tegangan total mendahului arus dengan sudut #ase .

Impedansi rangkaian 6

'elah dijelaskan* 0 - I . 6

0 - I.G

dari 0' -1

1

6 00 +

-1

111G.I6.I +

-1

1

G6I +

I

0'

-1

1

G6 +

&ada persamaan di atas, I0'

mempunyal satuan sama dengan hambatan. Besaran ini

dide#inisikan sebagai impedansi ^, dirumuskan*

2. Ran!aian Seri RC

Eambar berikut suatu rangkaian yang terdiri dari kapasitor, resistor, dan sumber listrik

bolak9balik. 2ari gambar berikut *

'egangan pada resistor *

'egangan pada kapasitor*

2ari pembahasan sebelumnya. untuk kapasitor arus;mendahului Q!R dari 0 cdan resistor

arus;se#ase dengan 06. Aaka gambar #asor untuk 06,0cdanI adalah*

'egangan total dapat dihitung dengan menjumlahkan VRdan 0csecara vektor*

Besarnya sudut #ase () dirumuskan*

-1

1

G6 +

D - I.6

& - I.G C

- 6

C

0

0


52/55

&ada rangkaian 6C, tegangan total ketinggalan dari arus dengan sudut #ase

Impedansi rangkaian 6C

0' -1

C

1

6 00 +

-1

C

111G.I6.I +

-1

C

1 G6I +

I

0'

-1

C1

G6 +

^ -1

C1

G6 +

Eambar diagramnya

^ -1

C1

G6 +

'an - 6

GC

9. Ran!aianSeriRLC

Eambar berikut suatu rangkaian yang terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor yang

2ihubungkan seri dengan sebuah sumber listrik bolakbalik.

2ari rangkaianR8C di atas*

'egangan pada resistor * 06-I. 6

'egangan pada induktor * 0 - I. G

'egangan pada kapasitor * 0c - I.Gc

'elah kita petajari, bah3a*

a. 'egangan resistor se#ase dengan arus yang melalui resistor

b. 'egangan induktor mendahului arus yang melalui induktor Q!R

c. 'egangan kapasitor ketinggalan dari arus sebesar Q!R

2iagram #asor 06, 0dan 06

ehingga dapat dicari tegangan totalnya* T -)00(0 1C

16 +


53/55

2ari rumus di atas nitai 0'tergantung (0J 0C), dengan 1 (dua) ketentuan*

a. "ika 04 0.(G4 GC.) rangkaian bersi#at

indukti# sehingga positi# dan 0' akan

mendahului arus.

b. "ika 05 0C (G5 GC.) rangkaian bersi#at

kapasiti# sehingga negati# dan 0'

akan ket inggalan arus.

ImpedansiR8C

tg - 6

GG C

"ika G4 GC, maka ^ -

1

C

1 )G0(6

+

"ika GC 4 G, maka ^ -1

C

1)G0(6 +

:. Res$nansi

&ada rangkaian R8C besar impedansi tergantung pada #rekuensi. +etika

#rekuensi dinaikkan G bertambah tetapi Gc berkurang sehingga impedansi ^ -

1

C

1)G0(6 +

akan berubah nilainya.

rekuensi dapat diatur sehinga8= ,yang disebut rangkaian dikatakan berada dalam

resonansi listrik.

GC- G N 1#! -

C+!1

#!1 -

8C1)1(

#! -8C1)1(

+etika #rekuensi sumber arus bolak9balik - #rekuensi resonansi, berlaku*

^ - + !61

6 (nilai ^ ma/)

I -+ !6

0

1

6 (nilai I maksimum)

0 - 1

C


54/55

C. Da#a dan Eneri pada Ran !aian Ar"s B$&a!Ba&i!

%. Da#a

&ada arus bolak9balik biasanya ter jadi perbedaan sudut #ase antara arus

dan tegangan. Aisalkan*

a. arus bolak9balik I - I.msin t dan,

b. teganganbolak9balik 0 - 0m.sin (t >).

%dapun besarnya daya, dibedakan menjadi*

a. 2aya sesaat (P%

2ari rumusan umum daya yaitu & - 0.I maka dengan memasukkan

0 - 0msin (t > ) dan I - Irn sin t maka diperoleh rumusan*

b. 2aya rata9rata (&)

J+y+ +t+-+t+ !H%'%E %"F+" *%*+##+"+t+-+t+ !"2?t =

1

+" "!'+! +t+-+t+ !" 2t

9+#+B

%++" & ++'+E t+#t +y+.

R+#t +y+ +"F#+!+" + bolak9balik ditentukan dari diagram #asor

segitiga impedansi atau diagram #asor segitiga tegangan.

& = ^6

atau

D= .&

9+#+ !H%'%E B

P = V%f.I%f.&

%kan tetapi, perlu diperhatikan pada arus bolak9balik

mImCos sin1t > 1 1

0m.I sinsin1t

er.Ie#.cos


55/55

ternyata* & 6

01

dan & ^

01

(. Eneri Listri!

2irumuskan*

dengan*

- energi listrik (")

0 - tegangan (0)

I - kuat arus

6 - hambatan (W)

t = 3aktu

W - 0.I.t- I1.6.t

6

0 1

.t

Rangkuman Fisika SMK 11A Haka MJ

Documents

Transcript of Rangkuman Fisika SMK 11A Haka MJ