Judul: Rangkuman Elektromagnetik
Penulis: Wirya Utama
Elektromagnetisme
Elektromagnetisme adalah fisika tentang medan elektromagnetik: sebuah bidang dalam fisika, yang mempelajari ruang, yang terdiri dari medan listrik dan medan magnet. Medan listrik dapat diproduksi oleh muatan listrik statik, dan memberikan kenaikan pada gaya listrik, yang menyebabkan listrik statik dan membuat aliran arus listrik dalam konduktor listrik. Medan magnetik dapat diproduksi oleh gerakan muatan listrik, superti arus listrik yang mengalir sepanjang kabel dan memberikan kenaikan pada gaya magnetik yang dihubungkan dengan magnet. Istilah elektromagnetisme" berasal dari kenyataan bahwa medan listrik dan magnet adalah saling "berpelintiran", dan, dalam banyak kondisi, tidak mungkin untuk memisahkan keduanya. Contohnya, perubahan dalam medan magnet memberikan kenaikan ke medan listrik; ini adalah fenomena dari induksi elektromagnetik, yang merupakan dasar dari operasi generator listrik, motor induksi, dan transformer.
Istilah elektrodinamika kadangkala digunakan untuk menunjuk ke kombinasi dari elektromagnetisme dengan mekanika. Subjek ini berhadapan dengan efek dari medan elektromagnetik dalam sifat mekanika dari partikel yang bermuatan listrik.
Gelombang elektromagnetik
Eksperimen Penemuan Gelombang Elektromagnetik
Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh James Clerk Maxwell dalam papernya di Royal Society mengenai teori dinamika medan elektromagnetik (bahasa Inggris: A dynamical theory of the electromagnetic field), berdasarkan hasil kerja penelitiannya antara 1861 dan 1865.
Pada 1878 David E. Hughes adalah orang pertama yang mengirimkan dan menerima gelombang radio ketika dia menemukan bahwa keseimbangan induksinya menyebabkan gangguan ke telepon buatannya. Dia mendemonstrasikan penemuannya kepada Royal Society pada 1880 tapi hanya dibilang itu cuma merupakan induksi.Adalah Heinrich Rudolf Hertz yang, antara 1886 dan 1888, pertama kali membuktikan teori Maxwell melalui eksperimen, memperagakan bahwa radiasi radio memiliki seluruh properti gelombang (sekarang disebut gelombang Hertzian), dan menemukan bahwa persamaan elektromagnetik dapat diformulasikan ke persamaan turunan partial disebut persamaan gelombang.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz.Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hν, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J·s — dan ν adalah frekuensi gelombang.
Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi Ephoton = hν.
Electromagnetic Research
Maxwell Review
Sekitar abad ke 19, Maxwell menyatakan persamaan nya yang cukup mengejutkan dunia Fisika. Salah satunya menyatakan adanya gelombang elektromagnetik. Namun, saat itu belum dapat dibuktikan. Karna itu, Heinrich Hertz mencoba untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik itu.Secara teori, Hertz menyadari bahwa gelombang elektromagnetik yang dinyatakan Maxwell merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mengantung gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar.Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muatannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori, dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik. Alhasil, pada rangkaian loop penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ternyata muncul percikan listrik pada gap-nya. Ini membuktikan ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop.
Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi gelombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV.Macam Gelombang ElektromagnetikGelombang elektromagnetik dibagi menjadi 7 bagian berdasarkan tingkat frekuensinya. Berikut ini macam-macam gelombang elektromagnetik dari frekuensi terendah sampai frekuensi tertinggi:
a. Gelombang Radio
Gelombang radio adalah gelombang yang memiliki frekuensi paling kecil yang mana frekuensi maksimalnya 109Hertz. Dalam kehidupan sehari-hari, penggunaan terbanyak dalam komunikasi, penelitian luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.b. Gelombang Mikro
Frekuensi gelombang ini berkisar antara 109hertz sampai 3.1011hertz Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission's (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan ntensitas hujan.
c. Sinar Inframerah
Sinar Inframerah banyak digunakan dibidang kedokteran, seperti menghambat sel kanker. Selain itu, juga digunakan di bidang industri, dan astronomi. Seperti pemrotetan bumi oleh satelit. Selain itu juga digunakan untuk mempelajari struktur molekul menggunakan Spektroskop Inframerah.d. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet digunakan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi, Sinar ultraviolet mampu merubah pro vitamin D menjadi vitamin D.e. Sinar-X
Dalam bidang kedokteran, sinar-X digunakan untuk memotret bagian dalam tubuh, seperti tulang yang patah. Dalam bidang industri sinar-X digunakan untuk menemukan cacat pada bungkus logam. Pada bidang seni sinar-X digunakan untuk melihat bagian dalam patung. Dan dalam bidang fisika untuk mempelajari difraksi pada struktur atom suatu bahan.f. Sinar Gamma
Dalam pengontrolan, sinar ini dapat digunakan untuk membunuh sel kanker, serta mensterilkan peralatan rumah sakit. Seperti sinar-X, sinar gamma juga bisa digunakan untuk meneliti cacat pada logam.Gelombang Panjang gelombang λ
gelombang radio1 mm-10.000 km
infra merah0,001-1 mm
cahaya tampak400-720 nm
ultra violet10-400nm
sinar X0,01-10 nm
sinar gamma0,0001-0,1 nm
Sinar kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih kecil dari 0,0001 nm.
Sinar dengan panjang gelombang besar, yaitu gelombang radio dan infra merah, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih rendah. Sinar dengan panjang gelombang kecil, ultra violet, sinar x atau sinar rontgen, dan sinar gamma, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih tinggi.
Sifat Gelombang Elektromagnetik
Dapat merambat dalam ruang hampa.
Merupakan gelombang arah rambat), jadi dapat mengalami polarisasi.transversal (arah getar
Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi dan difraksi.
Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.
Ada 2 macam cara membawa gelombang bunyi:
Modulasi Amplitudo (AM)Amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan frekuensi tetap.
Modulasi Frekuensi (FM)Frekuensi gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan amplitudo tetap.
Sistem FM lebih unggul daripada AM karena FM dapat mengurangi desau akibat kelistrikan diudara, walaupun jangkauannya terbatas sekali.Sumber Gelombang Elektromagnetik
1. Osilasi listrik.
2. Sinar matahari à menghasilkan sinar infra merah.
3. Lampu merkuri à menghasilkan ultra violet.
4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam à menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).
5. Inti atom yang tidak stabil à menghasilkan sinar gamma.
SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIKSusunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.
Spektrum gelombang elektromagnetik, menurut ITU berdasarkan besar frekwensinya dapat dibagi menjadi : Extremely low frequency, very low frequency, low frequency, medium frequency, high frequency, very high frequency (VHF), ultrahigh frequency (UHF), superhigh frequency (SHF), extremely high frequency (EHF), and tremendously high frequency (THF). Gambar di bawah ini menunjukan pembagian band frekwensi-frekwensi tersebut dan penggunaannya dalam dunia telekomunikasi.Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga tabel dan awalan SI):
Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz
Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm
Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah "spektrum optik" juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm) .
Terimakasih telah membaca Rangkuman Elektromagnetik. Gunakan kotak pencarian untuk mencari artikel yang ingin anda cari.
Semoga bermanfaat
0 komentar: