Gelombang Elektromagnetik

Michael Faraday

00:23:49

James Clerk Maxwell

Gelombang Elektromagnetik

Fisika Dasar

00:23:49

Pergerakan muatan listrik menghasilkan medan magnet Perubahan medan magnet dapat menimbulkan pergerakan muatan listrik

Medan Elektromagnetik


Fisika Dasar

Gejala Elektromagnetik

Koil/kumparan jika dialiri listrik akan menghasilkan medan magnet seperti halnya magnet batang, dengan kutub tergantung pada arah aliran arus listrik


00:23:49

Fisika Dasar

Induksi Magnet

Jika medan magnet diubah-ubah disekitar kumparan, maka akan menghasilkan arus listrik di dalam loop kumparan tersebut


00:23:49

Fisika Dasar

00:23:49

Gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan 3 x 108 m/s atau tepatnya: tepatnya: 299792458.0 m/s

Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik, dan sebaliknya perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet Medan listrik dan medan magnet dapat menghasilkan gaya pada muatan listrik Perubahan kecepatan (percepatan) gerak muatan listrik dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik (radiasi) Medan listrik dan medan magnet dapat membawa/ mentransport energi


Fisika Dasar

εo = permitivitas ruang hampa µo = perbeabilitas ruang hampa c = cepat rambat cahaya

εo = 8.85 x 10-12 C2/Nm2 µo = 12.56 x 10-7 wb/amp.m c = 3 . 108 m/s

00:23:49

Bagaimana kecepatan gelombang EM di dalam bahan? bahan?

1 c= ε o .µo

Kecepatan Gelombang Elektromagnetik


Fisika Dasar

• • • • • • • •

Gelombang radio (AM–FM), termasuk TV Gelombang komunikasi HP Microwaves Radiasi Infra-merah Cahaya Sinar-X Sinar Gamma Apa perbedaan diantara gelombang EM tersebut?

Contoh Radiasi Gelombang Elektromagnetik


00:23:49

Fisika Dasar

00:23:49

f : frekuensi λ: panjang gelombang c : Kecepatan gelombang EM

f ·λ = c

Hubungan antara frekuensi, kecepatan dan panjang gelombang:

Spektrum Gelombang Elektromagnetik


Fisika Dasar

E

− − −

+ + +

−

+

+

−

00:23:49

+ + +

− − −

Mempercepat gerak muatan listrik dapat menghasilkan radiasi gelombang EM Jika muatan bergerak osilasi, maka akan dihasilkan medan yang berubah terhadap waktu

Pembangkit Gelombang Radio


Fisika Dasar

E

Kenapa antena radio vertikal/panjang? Kenapa antena HP sangat kecil/pendek?

Pemancar gel EM

E

00:23:49

Penerima gel EM

Elektron di dalam antena akan bergerak/bervibrasi pada saat dilewati gel. EM


Fisika Dasar

Bx = Bm cos (kx - ωt)

E y = Em cos (kx - ωt)

00:23:49

Fungsi gelombang EM

Dengan : Em, Bm = nilai amplitudo maksimum medan listrik dan medan magnet c = cepat rambat cahaya

Dimana :

Em E =− =c Bm B

Hubungan antara kuat medan listrik dan medan magnet :

Fungsi Gelombang EM


Fisika Dasar

Dengan : ue = rapat energi listrik (J/m3) ε0 = 8,85 x 10-12 C2 N-1m-2 E = kuat medan listrik (N/C) uB = rapat energi magnetik (J/m3) B = besar induksi magnetik (Wb/m2) µ0 = 4π x 10-7 Wb/A

ue = 12 ε 0 E

2

B2 uB = 2µ0

Rapat energi listrik dan magnet dinyatakan sebagai berikut :

Rapat Energi Listrik dan Magnet


00:23:49

Fisika Dasar

S=

Em Bm S= 2µ0

Dengan intensitas rata-rata :

µ0

v 1 v v S= ExB

µ0

EB =

µ0

Em Bm cos 2 (kx − ωt )

Gelombang EM disebut vektor pointing (S).

Intensitas elombang EM atau laju energi yg dipindahkan melalui

Intensitas Gelombang EM


00:23:49

Fisika Dasar

00:23:49

dan

c=

u = u B + ue = 2u B =

Rapat energi total adalah

µ0

B2

1

µ 0ε 0

B2 E 2 / c 2 E 2 µ0ε 0 1 uB = = = = ε 0 E 2 = ue 2µ0 2µ0 2µ0 2

rapat energi magnetik adalah

E Dengan menggunakan hubungan B = c

Hubungan Intensitas Gelombang EM dengan Energi Rata-rata


Fisika Dasar

Dengan : I = intensitas radiasi (W/m2) S = intensitas gelombang = laju energi rata2 per m2 (W/m2) P = daya radiasi (W) A = luas permukaan (m2)

S = cu

2

P Em Bm Em cBm S =I= = = = A 2µ0 2µ0c 2µ0

2

Intensitas gelombang (laju energi rata2 per m2) yg dipindahkan melalui Gelombang EM sama dengang rapat energi rata2 dikalikan dengan cepat rambat cahaya.

v Em Bm u= 2µ0c

Rapat energi total rata-rata adalah:


00:23:49

Fisika Dasar

00:23:49

2. Jika program TV kita dapat ditangkap di α-Centauri, bintang terdekat dari bumi. Jarak bumi ke bintang tersebut 4,3 tahun cahaya. Jika stasiun TV di bumi mempunyai daya output 1000 kW, hitunglah : intensitas sinyal yang diterima di α-Centauri

Hitunglah : a. medan magnetik maksimumnya b. intensitas rata-rata c. daya sumber

c = 3 x 108 m/s

1. Medan listrik maksimum di suatu titik yang berjarak 8 meter dari suatu sumber titik adalah 2,3 V/m. µ0 = 4π x 10 −7 Wb/A.m

Contoh


Fisika Dasar

16 m

x

r0

r

9m

meter, dia mengukur intensitas cahaya disitu sebesar 0,8 kali intensitas mula-mula. Jika tinggi lampu 6 meter, berapakah jarak Badu (mendatar) dari lampu mula-mula?

3. Ketika Badu berjalan menjauhi lampu jalanan sejauh 9


00:23:49

Fisika Dasar

00:23:49

penyerapan panas oleh atmosfir bumi) pada suatu hari terik sekitar 135 W/m2. Berapa jauh seseorang harus berdiri dari suatu pemanas yang mempunyai daya 0,9 kW agar intensitas panas yang dirasakan sama dengan intensitas matahari?

5. Intensitas yang diterima secara langsung dari matahari (tanpa

kapal selam mempunyai panjang gelombang 4 kali jari-jari bumi (jari-jari bumi = 6375 km). Hitung berapa frekuensi gelombang ini !

4. Suatu Gelombang EM yang digunakan untuk komunikasi di


Fisika Dasar

00:23:49

3. Sebuah sumber cahaya monokromatik memancarkan daya EM 250 W merata ke segala arah. a. Hitung rapat energi listrik rata-rata pada jarak 1 m dari sumber b. Hitung rapat energi magnetik rata-rata pada jarak 1 m dari sumber c. Tentukan intensitas gelombang pada lokasi tsb

2. Sebuah sumber titik dari radiasi EM memiliki daya rata2 keluaran P = 1000 W. Tentukan : a. Amplitudo max medan listrik Em dan medan magnetik Bm pada titik yg berjarak r = 4 m dari sumber radiasi b. Rapat energi rata-rata pada titik yg berjarak r = 4 m dari sumber radiasi

1. Suatu GEM dalam vakum memiliki amplitudo medan listrik 360 V/m. Hitunglah amplitudo medan magnetiknya?

Latihan


Fisika Dasar

Gelombang Elektromagnetik

Recommend Documents