MODUL IPA FISIKA KELAS IX

SMP NEGERI 1 PANJI

Semester ke-2, 2014-2015

DAFTAR ISI

KEMAGNETAN.......................................................

.............................................. 1

1. Sifat Kutub

Magnet...................................................

......................... 1

2. Sifat Magnet

Bahan....................................................

........................ 1

3. Teori

Kemagnetan...............................................

................................ 2

4. Cara Membuat

Magnet...................................................

.................... 2

5. Cara Mengahilangkan

Magnet...................................................

....... 3

6. Teori Kemagnetan

Bumi.....................................................

................ 3

7. Medan

Magnet...................................................

.................................. 5

8. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Berarus

Listrik................ 7

9. Medan Magnet Sebuah

Kumparan.................................................

.. 7

10. Gaya

Lorentz..................................................

...................................... 8

11. Peralatan yang Menggunakan Prinsip

Elektromagnetik................ 9

Latihan

Soal.......................................................

....................................... 11

INDUKSI

ELEKTROMEGNETIK..................................................

.................. 13

A. Gaya Gerak

Listrik..................................................

........................... 13

B. Penerapan Induksi

Elektromagnetik..........................................

...... 14

1. Generator..............................................

.......................................... 14

2. Tranformator...........................................

...................................... 15

2

Latihan

Soal.......................................................

....................................... 17

TATA

SURYA............................................................

.......................................... 20

A. Susunan Tata

Surya....................................................

....................... 20

a. Matahri...............................................

............................................ 20

b. Planet................................................

..............................................

21

c. Asteroid..............................................

............................................ 25

d. Komet.................................................

.............................................

25

e. Meteor dan

Meteorit..............................................

........................ 26

f. Satelit...............................................

...............................................

26

3

B. Bumi Sebagai

Planet...................................................

......................... 26

a. Rotasi

Bumi..................................................

.................................. 26

b. Revolusi

Bumi..................................................

.............................. 27

c. Bulan.................................................

..............................................

28

d. Gerhana Matahari dan

Bulan.................................................

..... 29

e. Pasang Surut Air

Laut..................................................

................ 30

f. Satelit Buatan…………………………………………………… 30

C. Struktur Permukaan

Bumi.....................................................

........... 32

1. Pelapukan

Batuan................................................

......................... 32

4

2. Pemanasan

Global................................................

......................... 33

Latihan

Soal.......................................................

....................................... 34

5

KEMAGNETAN

1. Sifat Kutub Magnet

Jika sebuah magnet didekatkan pada serbuk besi, maka akan

terlihat bahwa tumpukan serbuk besi yang terbanyak adalah pada

ujung-ujung magnet tersebut. Ujung-ujung ini disebut kutub

magnet. Kutub magnet adalah bagian magnet yang mempunyai daya

magnet terbesar. Dikenal dua jenis kutub magnet yaitu:

a.Kutub utara, yaitu kutub magnet yang selalu mengarah ke kutub

utara bumi

b.Kutub selatan, yaitu kutub magnet yang selalu mengarah ke

kutub selatan bumi

Jika kutub utara sebuah magnet didekati oleh kutub utara

magnet yang lain maka kedua kutub itu akan saling tolak-

menolak, demikian pula jika kutub selatan didekati oleh kutub

selatan.

Sebaliknya jika yang didekatkan ke kutub utara magnet adalah

kutub selatan magnet yang lain, maka keduanya akan saling

tarik-menarik.

Dari pernyataan di atas dapat disimpulkan bahwa:

- Kutub yang sejenis akan tolak-menolak

- Kutub yang tidak sejenis akan tarik-menarik

2. Sifat Magnet Bahan

Benda ada yang dapat ditarik oleh magnet, misalnya paku

besi, paku baja, dan penjepit kertas disebut benda magnetik dan

ada yang tidak dapat ditarik oleh magnet, misalnya kertas,

1

pensil, dan batang korek api disebut benda bukan magnetik. Tetapi

berdasarkan percobaan yang lebih teliti, diperoleh kesimpulan

bahwa kebanyakan zat dapat ditarik oleh magnet, hanya ada yang

kuat dan ada yang lemah.

Berdasarkan kuat lemahnya gaya tarik magnet pada suatu

benda, dikenal ada tiga jenis benda magnetik yaitu:

a.Ferromagnetik, adalah benda yang ditarik dengan kuat oleh

magnet

Comtoh: baja, besi, nikel, kobalt, dan sebagainya

b.Paramagnetik, adalah benda yang ditarik dengan lemah oleh

magnet. Kebanyakan benda yang kelihatannya tidak ditarik

oleh magnet termasuk ke dalam benda paramagnetik.

Contoh: platina dan mangan

c.Diamagnetik, adalah benda yang mengalami tolakan oleh magnet

Contoh: bismut dan timah

3. Teori Kemagnetan

Jika sebuah magnet batang dipotong-potong menjadi beberapa

bagian kecil, ternyata tiap potongan kecil tersebut tetap

bersifat magnet lengkap dengan kutub utara dan kutub

selatannya. Sehingga dapat disimpulkan bahwa magnet tersusun

atas magnet-magnet kecil yang disebut magnet elementer.

Berdasarkan perbedaan magnet-magnet elementer dapat

dijelaskan sebagai berikut:

a.Besi atau baja yang berada di dalam medan magnet akan

terinduksi sehingga magnet-magnet elementernya berputar dan

2

menjadi teratur. Ketika magnet elementernya sudah teratur,

besi dan baja akan magnet

b.Bahan yang sukar dibuat menjadi magnet, karena magnet

elementernya lebih sulit berputar, akan menjadi magnet

permanen jika susunan magnet elementernya sudaj teratur.

4. Cara Membuat Magnet

Terdapat tiga cara untuk membuat magnet, yaitu dengan cara:

a.Menggosok

Sebatang besi atau baja dapat dibuat menjadi magnet dengan

cara menggosokkan magnet ke satu arah berulang-ulang. Kutub

magnet yang dihasilkan di ujung penggosokan selalu

berlawanan dengan kutub yang menggosoknya

b.Mengaliri arus listrik

Cara yang paling efektif untuk membuat sebatang baja

menjadi magnet adalah dengan arus listrik. Paku besar yang

dililiti oleh sebuah kumparan setelah dihubungkan dengan

baterai kemudian dekatkan dengan paku-paku kecil, ternyata

paku kecil akan menempel pada paku besar tersebut. Apabila

baterai atau sumber arus listrik searah (DC) diganti dengan

sumber arus listrik bolak-balik (AC) bertegangan rendah maka

paku besar tetap bersifat sebagai magnet. Jika arus listrik

diputus maka paku-paku kecil yang menempel pada paku besar

dalam hitungan detik akan berjatuhan atau lepas. Berarti

paku besar sudah hilang kemagnetannya. Jadi, sifat

kemagnetan paku besar hanya terjadi selama ada aliran

listrik. Dikatakan bahwa paku besi menjadi magnet sementara.

3

Seandainya paku besi diganti dengan logam baja, maka setelah

arus listrik diputus, logam tetap bersifat sebagai magnet.

Karena baja dapat dibuat magnet yang bersifat permanen

(tetap).

Secara fisika dapat dijelaskan bahwa medan listrik yang

ditimbulkan oleh arus listrik akan mengakibatkan posisi yang

tidak teratur berubah menjadi teratur atau searah. Dengan

posisi searah ini, benda akan mempunyai kekuatan yang

bersifat magnet.

Letak kutub-kutub magnet yang dibuat dengan cara mengaliri

arus listrik dapat ditentukan dengan petunjuk tangan kanan,

yaitu “apabila jari-jari yang digenggam menunjuk arah arus maka ibu jari

menunjukkan kutub utara”. Jika arah arus listrik dibalik maka

arah kutub juga akan sebaliknya.

(a) (b)

c.Induksi

Induksi magnetik adalah peristiwa batang besi dan baja

menjadi magnet karena sebuah magnet yang berada di dekatnya.

Kutub magnet hasil induksi selalu berlawanan dengan kutub

magnet utama. Besi merupakan magnet sementara sedangkan baja

merupakan magnet tetap.

5. Cara Menghilangkan Magnet

4

Untuk menghilangkan sifat-sifat magnet suatu benda dapat

dilakukan dengan cara-cara tertentu antara lain:

a.Memanaskan sampai pijar

b.Memukul-mukul magnet

Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan teori magnet elementer

sebagai berikut:

- Pada magnet, letak (susunan) magnet elementer sudah teratur

dan searah

- Karena pemanasan atau pemukulan, letak atau susunan magnet

elementer ini menjadi kacau kembali sehingga sifat magnetnya

hilang.

6. Teori Kemagnetan Bumi

Pada tahun 1600, William Gilbert berpendapat bahwa bumi itu

sendiri merupakan sebuah magnet. Ia meramalkan kelak akan

ditemukan bahwa bumi memiliki kutub-kutub magnet. Teori

Gilbert itu ternyata benar. Kutub magnet bumi akhirnya

ditemukan. Sekarang, para ilmuwan mengetahui bahwa bumi

berperilaku seperti mempunyai sebuah magnet batang yang

terkubur jauh di dalam pusat bumi. Bumi memiliki garis-garis

gaya magnet dan dikelilingi oleh medan magnet yang paling kuat

di dekat kutub magnet utara dan selatan. Asal mula sebenarnya

dari medan magnet Bumi belum sepenuhnya dipahami. Diyakini

bahwa medan magnet tersebut berkaitan dengan inti dalam Bumi,

yang hampir seluruhnya merupakan besi dan nikel.

5

Sebuah magnet yang bebas bergerak ternyata selalu

menempatkan dirinya menurut arah utara-selatan. Hal ini

menunjukkan bahwa di permukaan bumi terdapat medan magnet dan

gaya yang mempengaruhi kutub-kutub magnet tersebut. Kutub

utara magnet selalu menghadap ke arah utara. Hal ini dapat

dijelaskan dengan beranggapan bahwa:

a.Di kutub utara bumi terdapat suatu kutub selatan magnet

b.Di kutub selatan bumi terdapat suatu kutub utara magnet

c.Bumi sebagai sebuah magnet besar dengan kutub selatan

terletak di dekat kutub utara dan kutub utara terletak di

dekat kutub selatan bumi

Dengan kata lain kutub utara sebuah jarum kompas menunjuk ke

arah kutub utara Bumi, yang sebenarnya merupakan kutub selatan

magnet Bumi. Hal yang sama berlaku untuk kutub selatan Bumi,

yang sebenarnya merupakan kutub utara magnet.

Kutub-kutub magnet Bumi tidak tepat berimpit dengan kutub-

kutub Bumi. Ilmuwan telah menemukan bahwa kutub selatan magnet

Bumi terletak di timur laut Kanada, kurang-lebih berjarak 1500

6

kilometer dari kutub utara Bumi. Kutub utara magnet Bumi

terletak dekat Antartika. Perbedaan sudut antara sebuah kutub

magnet Bumi dan sebuah kutub Bumi disebut sudut deklinasi. Besar

deklinasi tersebut tidak sama untuk semua tempat di Bumi ini.

Di dekat ekuator, sudut deklinasi tersebut kecil. Semakin

dekat dengan kutub, sudut tersebut semakin besar. Sudut

deklinasi ini harus diperhitungkan pada saat menggunakan

sebuah kompas.

Disamping membentuk sudut dengan kutub Bumi, jarum kompas

juga membentuk sudut dengan bidang datar. Jarum kompas tidak

selalu sejajar dengan bidang datar. Hal ini berarti garis-

garis gaya magnet Bumi tidak selalu sejajar dengan permukaan

Bumi. Sudut yang dibentuk oleh magnet dengan garis mendatar

disebut inklinasi. Adanya inklinasi ini disebabkan garis-garis

gaya magnet bumi, ternyata tidak sejajar dengan permukaan

bumi. Oleh karena itu sebuah magnet jarum yang dapat berputar

7

pada sumbu mendatar biasanya tidak menempatkan diri pada

kedudukan mendatar, tetapi miring.

7. Medan Magnet

Medan magnet adalah suatu daerah di sekitar magnet di mana

masih ada pengaruh gaya magnet.

Apabila kita perhatikan gambar di atas, serbuk besi terlihat

mengikuti suatu pola yang berbentuk seperti:

Garis-garis yang terletak pada gambar di atas disebut garis-

garis gaya magnet. Beberapa contoh garis-garis gaya magnet

dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

8

Berdasarkan pengamatan pada gambar di atas, maka dapat

diambil kesimpulan tentang garis gaya magnet:

1.Garis gaya magnet adalah arah medan magnet yang berupa

garis-garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet.

2.Garis gaya magnet memiliki arah meninggalkan kutub utara dan

menuju kutub selatan.

3.Garis gaya magnet selalu tidak berpotongan.

4.Tempat di mana garis gayanya rapat maka menunjukkan bahwa

medan magnetnya juga kuat, begitu pula sebaliknya.

8. Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus Berarus Listrik

Seorang ahli Ilmu Pengetahuan Alam yang juga guru besar pada

Universitas Kopenhagen yang bernama Hans Christian Oersted

(1777 – 1851) dalam penyelidikannya telah menemukan bahwa di

sekitar arus listrik terdapat medan magnet. Dari percobaan

yang dilakukannya Oersted menyimpulkan bahwa:

a.Di sekitar arus listrik terdapat medan magnet. Hal ini dapat

dideteksi dengan menggunakan serbuk besi yang memerlukan

kuat arus yang tinggi, jadi tidak bisa dengan baterai yang

kecil.

9

b.Arah medan magnet (garis-garis gaya magnet) bergantung pada

arah arus listrik. Jika arah arus diubah, maka arah medan

magnet berubah.

c.Besar medan magnet dipengaruhi oleh kuat arus dan jarak

terhadap kawat.

Untuk menentukan arah garis-garis gaya magnet di sekitar

penghantar lurus yang dialiri arus listrik agar lebih mudah

digunakan kaidah tangan kanan. Jika ibu jari menunjukkan arah

arus, maka arah garis gaya magnet dinyatakan oleh jari-jari

yang menggenggam.

9. Medan Magnet Sebuah Kumparan

Pengaruh medan magnet yang dihasilkan oleh sebuah penghantar

arus terhadap benda yang ada di sekitarnya sangat kecil. Hal

ini disebabkan medan magnet yang dihasilkan sangat kecil atau

lemah. Agar mendapatkan pengaruh medan yang kuat, penghantar

itu harus digulung menjadi sebuah kumparan. Pada kumparan,

medan magnet yang ditimbulkan oleh lilitan yang satu diperkuat

10

Kaidah tangan kanan untukpenghantar lurus berarus listrik

Arah garis gaya magnet padapenghantar melingkar

oleh lilitan yang lain. Apabila kumparan itu panjang maka

disebut solenoida. Apabila di dalam kumparan diberi inti besi

lunak maka pengaruh kemagnetannya menjadi jauh lebih besar.

Karena kumparan yang dililitkan pada inti besi lunak akan

menimbulkan sebuah magnet yang kuat. Pengaruh hubungan antara

kuat arus dan medan magnet disebut elektromagnet atau magnet

listrik.

Keuntungan magnet listrik adalah:

a.Sifat kemagnetannya sangat kuat.

b.Kekuatan magnet itu dapat diubah-ubah dengan mengubah kuat

arus.

c.Kemagnetannya dapat dihilangkan dengan memutuskan arus

listrik.

Magnet listrik dibuat dalam berbagai bentuk, antara lain:

berbentuk huruf U, berbentuk batang, berbentuk silinder, dan

lingkaran. Di antara bentuk-bentuk magnet listrik tersebut

yang paling kuat daya tarik magnetnya adalah yang berbentuk U.

10. Gaya Lorentz

Gaya Lorentz adalah gaya yang terjadi pada sebuah penghantar

berarus listrik di dalam medan magnet. Untuk menentukan arah

gaya Lorentz dapat digunakan kaidah tangan kanan sebagaimana

terlihat pada gambar di bawah ini.

11

Dengan ketentuan sebagai berikut:

a.Ibu jari menunjukkan arah arus listrik, I.

b.Telunjuk menunjukkan arah medan magnet, B.

c.Jari tengah menunjukkan arah gaya Lorentz, F.

Besar gaya Lorentz sebanding dengan kuat medan magnet, arus

listrik, dan panjang kawat. Jika kedudukan gaya, kuat medan

magnet dan arus listrik saling tegak lurus, maka besarnya gaya

Lorentz dapat dirumuskan:

F = B I lDengan F adalah gaya Lorentz dinyatakan dalam newton, B adalah

medan magnet dinyatakan dalam satuan (N/Am), (weber/m2) atau

tesla (T), I adalah arus listrik dinyatakan dalam satuan ampere

(A), dan l adalah panjang kawat penghantar dinyatakan dalammeter (m).

11. Peralatan yang Menggunakan Prinsip Elektromagnetik

Seperti telah kamu baca pada awal bab, elektromagnet dapat

digunakan untuk mengangkat dan memindahkan benda-benda

magnetik, seperti besi dan baja. Marilah kita bahas beberapa

pemanfaatan lain gejala elektromagnetik.

a.Alat ukur listrik

12

Karena elektromagnetik peka terhadap arus listrik, maka

elektromagnetik dapat digunakan untuk mendeteksi arus

listrik. Alat untuk mendeteksi dan mengukur arus listrik

disebut galvanometer. Galvanometer terbuat dari kumparan

yang dihubungkan dengan rangkaian listrik yang hendak diukur

arusnya. Kumparan tersebut dapat berputar bebas pada

tumpuannya, dan diletakkan di daerah medan magnet oleh

magnet permanen.

Jika arus listrik mengalir pada kumparan, maka gaya

magnetik menyebabkan kumparan berputar. Kumparan tersebut

tidak dapat terus berputar karena ditahan pegas. Saat

kumparan berputar, jarum penunjuk yang dilekatkan pada

kumparan tersebut ikut berputar, dan menunjuk angka

tertentu. Karena kumparan akan berputar pada arah yang

berlawanan jika arus dibalik, maka galvanometer dapat

digunakan untuk mengukur besar serta menunjukkan arah arus

listrik dalam rangkaian.

b.Motor listrik

Tentunya kamu seringkali menggunakan kipas angin listrik

untuk membuat ruangan sejuk. Kipas tersebut menggunakan

13

motor listrik, piranti yang dapat mengubah energi listrik

menjadi energi kinetik. Energi kinetik yang berupa putaran

bilah-bilah kipas tersebut membuat tubuhmu merasa sejuk.

Bagaimana cara kerja motor listrik?

1) Jika arus listrik mengalir melalui kumparan, maka

timbul medan magnet induksi di dalam kumparan itu. Gaya

tarik dan tolak antara magnet kumparan dengan magnet

permanen menyebabkan kumparan berputar.

2) Agar kumparan terus berputar, setelah kumparan berputar

setengah putaran, arah arus pada kumparan harus dibalik.

Alat yang dipergunakan untuk maksud itu adalah komutator.

Komutator merupakan sakelar pembalik yang berputar bersama

dengan kumparan. Komutator secara berganti-ganti

bersentuhan dengan kutub positif dan negatif baterai,

mengakibatkan arah arus berubah. Perubahan arah arus ini

menyebabkan kutub-kutub magnet kumparan berubah, dan

kumparan meneruskan putarannya akibat gaya kutub magnet

permanen.

3) Proses ini berulang secara terus menerus.

14

Seperti halnya galvanometer, motor listrik memiliki

elektromagnet yang dapat berputar bebas. Elektromagnet ini

berada di daerah medan magnet yang berasal dari magnet

tetap. Jika arus listrik mengalir melalui elektromagnet,

maka elektromagnet tersebut menjadi magnet. Tarikan dan

dorongan antara kutub-kutub magnet kumparan dengan magnet

permanen menyebabkan kumparan berputar. Namun kumparan akan

berhenti saat medan magnet dari kumparan searah dengan medan

magnet dari magnet permanen.

c.Bel listrik

Coba kamu perhatikan rumahmu. Apakah rumahmu mempunyai bel

listrik? Apakah yang kamu ketahui tentang bel listrik? Bel

listrik yang sederhana memanfaatkan elektromagnet dengan

inti besi yang dapat bergerak bebas.

15

Jika tombol bel ditekan, maka

rangkaian listrik menjadi tertutup

dan arus mengalir melalui solenoida.

Arus tersebut

menyebabkan solenoida mengerjakan

gaya magnet. Gaya magnet ini menarik inti

besi ke

dalam solenoida, sehingga inti besi

tersebut memukul bel.

d.Pengeras suara

Tentunya hampir setiap hari kamu mendengarkan musik, berita,

dan hiburan lainnya dari radio, tape, atau TV. Piranti yang

dapat membuat kamu mendengar bunyi dari radio, tape, atau TV

adalah pengeras suara. Pengeras suara juga memanfaatkan

elektromagnet yang digunakan untuk mengubah sinyal-sinyal

listrik menjadi energi yang menggerakkan membran.

LATIHAN SOAL KEMAGNETAN

1. Menurut sifat kemagnetannya benda digolongkan menjadi dua

macam yaitu benda bukan magnetik dan benda....

2. Daerah pada magnet yang gaya magnetnya terkuat disebut....16

3. Sebutkan contoh benda/bahan yang termasuk benda magnetik!

4. Gambarkan arah garis gaya pada yang benar antara dua kutub

yang berlawanan jenis!

5. Jika jarak antara dua kutub magnet dijauhkan, maka gaya

magnet yang timbul akan...

6. Magnet tersusun oleh magnet-magnet kecil yang biasanya

disebut....

7. Jika magnet batang dipotong menjadi tiga bagian, maka bagian

yang tengah akan bersifat....

8. Apakah yang dimaksud dengan:

a. benda Ferromagnetik,

b. benda Paramagnetik,

c. benda Diamagnetik

Sebutkan pula contohnya!

9. Sebutkan cara untuk membuat magnet!

10. Bumi dianggap sebagai magnet batang yang sangat besar. Kutub

utara magnet terletak di daerah....

11. Sudut yang terbentuk oleh penyimpangan jarum kompas

disebut....

12. Sebutkan peralatan yang menggunakan prinsip elektromagnetik!

13. Sebutkan sifat-sifat magnet!

14. Apakah yang dinamakan:

a. gaya Lorentz

b. garis gaya magnet?

15. Apa saja keuntungan menggunakan magnet listrik

(elektromagnetik)?

17

18

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

A. Gaya Gerak Listrik

Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang

prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan

bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet

(artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir

keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael

Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat

menimbulkan arus listrik (artinya magnet menimbulkan listrik)

melalui eksperimen yang sangat sederhana. Sebuah magnet yang

digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus

listrik pada kumparan itu. Arus listrik bisa terjadi jika pada

ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang

terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus

listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika magnet diam

di dalam kumparan, di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.

Sebenarnya besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar

kecilnya penyimpangan sudut jarum galvanometer. Jika sudut

penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus

induksi yang dihasilkan besar.

19

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

yaitu:

1. Kecepatan perubahan medan magnet.

Semakin cepat perubahan medan magnet, maka GGL induksi yang

timbul semakin besar.

2. Banyaknya lilitan

Semakin banyak lilitannya, maka GGL induksi yang timbul juga

semakin besar.

3. Kekuatan magnet

Semakin kuat gelaja kemagnetannya, maka GGL induksi yang

timbul juga semakin besar.

Untuk memperkuat gejala kemagnetan pada kumparan dapat

dengan jalan memasukkan inti besi lunak. Besarnya gaya gerak

listrik atau tegangan yang menimbulkan arus listrik pada

percobaan Faraday sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik

yang melalui kumparan. Kesimpulan tersebut jika dituliskan secara

matematis adalah sebagai berikut.

Keteranga :

Ei = jumlah lilitan

∆ϕ = fluks magnetik (Weber atau Wb)

∆t = perubaan waktu (sekon)N = jumlah lilitanB. Penerapan Induksi Elektromagnetik

1. Generator

20

Ei=−N. ∆ϕ∆t

Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik atau

energi gerak menjadi energi listrik. Generator menghasilkan arus

listrik induksi dengan cara memutar kumparan di antara celah

kutub utara-selatan sebuah magnet. Jika kumparan diputar, jumlah

garis gaya magnetik yang menembus kumparan akan berubah-ubah

sesuai dengan posisi kumparan terhadap magnet. Perubahan jumlah

garis gaya magnetik inilah yang menyebabkan timbulnya ggl induksi

di ujung-ujung kumparan sehingga menghasilkan energi listrik.

Generator dibedakan menjadi dua,

yaitu generator arus searah (DC)

dan generator arus bolak-balik

(AC). Baik generator AC dan

generator DC memutar kumparan di

dalam medan magnet tetap. Generator

AC sering disebut alternator. Arus

listrik yang dihasilkan berupa arus

bolak-balik. Ciri generator AC

menggunakan cincin ganda. Generator

arus DC, arus yang dihasilkan

berupa arus searah. Ciri generator

DC menggunakan cincin belah

(komutator). Jadi, generator AC

dapat diubah menjadi generator DC

dengan cara mengganti cincin ganda

dengan sebuah komutator.

21

2. Transformator

Transformator adalah sebuah alat untuk menaikkan atau

menurunkan tegangan arus bolakbalik. Transformator sering disebut

trafo. Sebuah transformator terdiri atas sebuah inti besi. Pada

inti besi digulung dua lilitan, yaitu kumparan primer dan

kumparan sekunder.

Transformator biasanya digunakan untuk menaikkan atau

menurunkan tegangan listrik arus AC. Hal ini dapat dilakukan

dengan cara membedakan jumlah lilitan dari kumparan primer

dan kumparan sekunder. Bagaimana hubungan antara jumlah lilitan,

kuat arus dan besar tegangan dalam transformator? Pada

transformator, perbandingan tegangan sama dengan perbandingan

banyaknya lilitan. Secara matematis hubungan antara tegangan dan

banyaknya lilitan dituliskan sebagai berikut.

Keterangan :

Vp = tegangan pada kumparan primer (volt)

Vs = tegangan pada kumparan skunder (vol)

22

Vp

Vs=Np

Ns

Np = jumlah lilitan kumparan primer

Ns = jumlah lilitan kumparan sekunder

Jika besarnya tegangan dan kuat arus listrik pada kumparan

primer dinyatakan dengan Vp dan Ip, maka besar daya listrik pada

kumparan primer (Pp) adalah sebagai berikut.

Jika besarnya tegangan dan kuat arus listrik pada kumparan

sekunder dinyatakan dengan Vs dan Is, maka besar daya listrik

pada kumparan sekunder (Ps) adalah sebagai berikut.

Berdasarkan tegangan listrik yang dihasilkan, trafo

dibedakan menjadi dua macam, yaitu trafo step up dan trafo step down.

Trafo step up adalah trafo yang

menghasilkan tegangan arus AC lebih

tinggi. Bentuk dan simbol trafo step up

ditunjukkan pada gambar di samping.

Sedangkan ciri-ciri trafo step up adalah

sebagai berikut.

a. Np < NS

b. Vp < VS

c. Ip > IS

23

PP=VP.IP

Ps=Vs.Is

Trafo step down adalah trafo yang

menghasilkan tegangan arus AC lebih

rendah. Simbol trafo step down

ditunjukkan pada gambar di samping.

Sedangkan ciri-ciri trafo step down

adalah sebagai berikut.

a. Np > NS

b. Vp > VS

c. Ip < ISPada transformator ideal, efisiensi transformator dapat

dianggap 100%, hal ini berarti daya yang hilang dalam

transformator dapat diabaikan sehingga daya listrik pada kumparan

primer dapat diteruskan seluruhnya menuju kumparan sekunder.

Dengan pengertian tersebut dapat diperoleh:

Berdasarkan persamaan umum transformator, bentuk persamaan

di atas dapat ditulis sebagai berikut:

Pernahkah kamu menggunakan transformator? Ketika kamu

selesai menggunakan transformator, coba kamu pegang bagian besi

yang terisolasi. Apa yang kamu rasakan? Ketika kamu memegang

bagian besi yang terisolasi setelah transformator digunakan, kamu

akan merasakan panas. Hal ini membuktikan bahwa sebagian energi

24

PP=PsVP.IP=Vs.IsVp

Vs=Is

Ip

Vp

Vs=Is

Ip=Np

Ns

pada transformator diubah menjadi energi panas sehingga energi

listrik yang keluar dari transformator selalu lebih kecil

daripada energi yang masuk ke transformator. Timbulnya energi

panas pada transformator tidak dapat dihindari.

Perbandingan antara daya listrik yang keluar dari

transformator dan daya listrik yang masuk ke transformator

disebut efisiensi transformator. Nilai efisiensi transformator

dinyatakan dalam persentase. Efisiensi transformator dapat

dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

Ƞ = efisiensi tranformatorPs = daya listrik kumparan sekunder (watt)

Pp = daya listrik kumparan primer (watt)

KERJAKAN SOAL-SOAL DI BAWAH INI!

1. Jelaskan terjadinya induksi elektromegnetik!

2. Apakah yang kamu ketahui tentang gaya gerak listrik (GGL)?

Jelaskan!

3. Sebutkan dan jelaskan perbedaan generator AC dengan DC!

4. Sebuah trafo dihubungkan dengan tegangan 120 V. Jika lilitan

primernya 40 dan lilitan sekundernya 160, maka tentukan besar

tegangan sekundernya!

25

ƞ=PsPp×100%

5. Sebuah trafo dihubungkan dengan tegangan 220 V sehingga

mengalir arus listrik 0,25 A. jika kuat arus yang keluar dari

trafo adalah 2 A, maka tentukan besar tegangan keluaran trafo

tersebut!

6. Tegangan yang masuk pada sebuah tranformator adalah 22 V.

Perbandingan banyak lilitan kumparan primer dengan sekunder

adalah 1 : 3. Tentukan tegangan yang keluar dari kumparan

sekunder!

7. Sebuah trafo step up terdiri atas kumparan primer 100 lilitan

dan kumparan sekunder 400 lilitan. Jika tegangan pada

kumparan primer 10 V, maka tentukan tegangan pada kumparan

sekunder.

8. Arus yang masuk kumparan primer pada sebuah trafo 1,5 A. bila

perbandingan lilitan primer dan sekundernya 5 : 1, hitunglah

besar arus yang keluar dari kumparan sekunder!

9. Sebuah trafo step down mengubah tegangan 240 V menjadi 12 V.

Jika kumparan primer terdiri atas 1000 lilitan, maka tentukan

jumlah lilitan pada kumparan sekunder!

10. Perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder sebesar 2 :

5, jika daya sekundernya 500 W, sedang arus primer 2,5 A,

hitunglah tegangan sekundernya!

11. Sebuah travo digunakan untuk menaikkan tegangan AC dari 14 V

menjadi 140 V. Hitunglah!

a. Kuat arus primer, jika kuat arus sekunder 0,7 A,

b. Jumlah lilitan sekunder, jika jumlah lilitan primer 400

lilitan.

26

12. Sebuah trafo didesain untuk menghasilkan tegangan 12 V dari

suatu catudaya 220 V. Trafo tersebut memiliki 1200 lilitan

pada kumparan primernya. Tentukan:

a. Jumlah lilitan sekundernya,

b. Kuat arus pada kumparan primer jika pada kumparan

sekundernya mengalir arus sebesar 2A.

13. Sebuah trafo dihubungkan dengan PLN pada tegangan 150 V

menyebabkan kuat arus pada kumparan primer 10 A. jika

perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder 1 : 20,

hitunglah :

a. Tegangan pada kumparan sekunder,

b. Kuat arus pada kumparan sekunder.

14. Jumlah lilitan primer dan sekunder sebuah trafo 25 : 1. Jika

daya travo tersebut 1100 watt, sedangkan tegangan primernya

220 V, maka hitunglah kuat arus primer dan sekundernya!

15. Sebuah trafo mempunyai jumlah lilitan primer dan sekunder

yang berbanding 1 : 50. Jika trafo tersebut menggunakan

sumber tegangan aki sebesar 6 V dan kumparan sekunder

dihubungkan dengan alat listrik yang berhambatan 500 Ω,

hitunglah daya yang timbul pada alat listrik tersebut!

16. Sebuah trafo dihubungkan dengan sumber tegangan 200 V dan

mengalir arus listrik sebesar 0,2 A. bila tegangan (GGL)

keluaran dan efisiensinya masing-masing 100 V dan 80%.

Tentukan kuat arus keluaran!

27

17. Sebuah trafo memiliki efisiensi 90%. Jika tegangan primer

220 V dan arus primer dan sekundernya 4 A dan 3 A, tentukan

besar tegangan sekundernya!

18. Sebuah trafo ideal memiliki jumlah lilitan kumparan primer

440 lilitan dan jumlah lilitan kumparan sekunder 20 lilitan.

Kumparan primer dihubungkan dengan PLN yang memiliki tegangan

220 V, sedangkan kumparan sekundernya dihubungkan dengan

lampu yang hambatannya 20 Ohm. Tentukan:

a. Tegangan lampu,

b. Kuat arus yang melewati lampu,

c. Daya dalam kumparan sekunder,

d. Daya dalam kumparan primer,

e. Kuat arus dalam kumparan primer.

19. Sebuah travo step up terdiri atas kumparan primer dengan 10

lilitan dan kumparan sekunder dengan 1.000 lilitan. Jika

tegangan pada kumparan primer 12 V dan kuat arusnya 5 A, maka

tentukan:

a. Daya input,

b. Tegangan pada kumparan sekunder,

c. Kuat arus pada kumparan sekunder jika efisiensi trafo 100%,

d. Kuat arus pada kumparan sekunder jika efisiensi trafo 80%.

20. Sebuah trafo step up terdiri atas kumparan primer dengan 400

lilitan dan kumparan sekunder dengan 800 lilitan. Tegangan

pada kumparan primer 100 V dan dayanya 500 W. Jika efisiensi

trafo tersebut 80%, maka tentukan:

a. Tegangan sekunder,

28

b. Daya pada kumparan sekunder,

c. Kuat arus pada kmparan primer,

d. Kuat arus pada kumparan sekunder,

e. Energi yang hilang setiap detik.

TATA SURYA

A. Susunan Tata Surya

Claudius Ptolomeus (100- 178 M) di Alexandria

memperkenalkan geocentris system yang menyatakan bahwa bumi sebagai

pusat peredaran tata surya. Pada Gambar 14.1 menunjukkan geocentris

system dari Ptolomeus di mana setiap planet bergerak dalam

lingkaran kecil atau episiklik dan pusat peredarannya adalah

bumi. Beberapa abad sebelumnya teori ini sudah dikemukakan namun

Ptolomeus mampu menunjukkan suatu perbaikan. Beliau mampu

memperhatikan pergerakan planet-planet di langit dengan jelas dan

variasi jarak planet dari bumi. Nicolaus Copernicus (1473- 1543),

mempertanyakan asumsi dari Ptolomeus, Copernicus menyatakan bahwa

bumi dan anggota tata surya yang lain beredar mengelilingi

matahari, dan bumi berputar pada porosnya. Teori atau asumsi

Nicolaus

Copernicus dituangkan dalam sebuah bukunya yang berjudul De

Revolutionibus Orbium Coelestium ("Mengenai revolusi orbit langit")

pada tahun 1543. Teori yang beranggapan bahwa matahari sebagai

29

pusat tata surya disebut heliosentris. Helios berasal dari bahasa

Yunani yang berarti matahari.

a. Matahari

Matahari merupakan pusat tata surya yang berupa bola gas

yang bercahaya. Matahari merupakan salah satu bintang yang

menghiasi galaksi Bima Sakti. Suhu permukaan matahari 6.000

derajat celsius yang dipancarkan ke luar angkasa hingga sampai ke

permukaan bumi, sedangkan suhu inti sebesar 15-20 juta derajat

celsius.

Matahari sebagai salah satu bintang

Benda langit di jagat raya ini jumlahnya banyak sekali. Ada

yang dapat memancarkan cahaya sendiri ada juga yang tidak dapat

memancarkan cahaya sendiri, tetapi hanya memantulkan cahaya dari

benda lain. Bintang adalah benda langit yang memancarkan cahaya

sendiri (sumber cahaya). Matahari dan bintang mempunyai

persamaan, yaitu dapat memancarkan cahaya sendiri. Matahari

merupakan sebuah bintang yang tampak sangat besar karena letaknya

paling dekat dengan bumi. Matahari memancarkan energi yang sangat

besar dalam bentuk gelombang elektromagnet. Gelombang

elektromagnet tersebut adalah gelombang cahaya tamhpak, sinar X,

sinar gamma, sinar ultraviolet, sinar inframerah, dan gelombang

mikro.

Sumber energy matahari

Sumber energi matahari berasal dari reaksi fusi yang terjadi di

dalam inti matahari. Reaksi fusi ini merupakan penggabungan

30

atomatom hidrogen menjadi helium. Reaksi fusi tersebut akan

menghasilkan energi yang sangat besar. Matahari tersusun dari

berbagai macam gas antara lain hidrogen (76%), helium (22%),

oksigen dan gas lain (2%).

Lapisan-lapisan matahri

Matahari merupakan bola gas raksasa, dengan lapisan-lapisan,

yaitu:

1) Inti (core): suhunya sekitar 14 juta Kelvin, tempat terjadinya

reaksi nuklir yang menghasilkan energi sangat besar.

2) Fotosfer: suhunya sekitar 6.000 Kelvin, dengan ketebalan

sekitar 300 km, merupakan bagian matahari yang dapat kita

lihat. Namun, janganlah kamu menatap matahari secara langsung,

karena dapat menyebabkan kerusakan pada mata.

3) Kromosfer: atmosfer matahari, bersuhu sekitar 4.500 Kelvin dan

ketebalannya 2.000 km.

4) Korona: atmosfer luar matahari, bersuhu sekitar 1 juta Kelvin

dan ketebalannya sekitar 700.000 km.

b. Planet

Setiap planet yang bergerak pada orbital memiliki garis

edar. Bidang edar planet bumi disebut ekliptika. Semua planet

mengalami siang dan malam karena planet berputar pada sumbunya.

Kebanyakan planet-planet berputar pada sumbunya searah dengan

arah putaran Bumi, hanya Venus yang mempunyai arah perputaran

yang berlawanan. Di mana arah peredaran planet-planet berlawanan

arah jarum jam. Peredaran planet mengelilingi matahari disebut

revolusi planet. Planet yang terdekat dengan matahari adalah

31

Merkurius kemudian Venus. Sampai sekarang planet yang terus

diteliti dan diperkirakan mungkin terdapat kehidupan adalah

planet Mars. Di seberang Mars terdapat planet berukuran

besar/raksasa, yaitu Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

1. Merkurius

Mercurius adalah planet yang paling dekat matahari. Dari

planet ini, Matahari terlihat dua kali lebih besar daripada yang

terlihat di Bumi. Permukaan Mercurius sangat panas dan kering.

Suhu permukaan Mercurius dapat mencapai 427° C pada tengah hari

dan –184° C pada tengah malam. Permukaan Mercurius mempunyai

sejumlah kawah atau lubang ledakan yang terjadi akibat tabrakan

dengan meteor dan komet. Gravitasi pada permukaan planet

Merkurius adalah sekitar sepertiga gravitasi pada permukaan Bumi.

2. Venus

Planet kedua dari Matahari adalah planet Venus. Walaupun

jaraknya dari matahari dua kali jarak Mercurius, tetapi planet

Venus adalah yang terpanas dalam tata surya. Lapisan atmosfer

32

yang tebal seperti awan putih menyelubungi permukaannya. Awan

putih ini terdiri dari karbon dioksida yang terjadi akibat

pembakaran asam sulfat panas oleh gununggunung berapi. Awan ini

menghalangi pemantulan panas Matahari, sehingga menyebabkan suhu

menjadi sangat panas. Suhu siang hari dapat mencapai lebih dari

500° C. Permukaan planet Venus terdiri dari dataran rendah yang

rata dan dataran tinggi yang berbentuk oleh gunung api dan aliran

lahar. Dipercaya bahwa gunung berapi terus meletus di planet ini.

Venus sering disebut bintang pagi atau bintang senja karena

sering terlihat berkilauan dari bumi pada pagi atau senja hari.

3. Bumi

Planet ketiga dari Matahari adalah planet Bumi. Karena

jaraknya dari matahari, adanya atmosfer yang bersifat melindungi,

dan suatu campuran bahan kimia organik yang tepat mengakibatkan

Bumi adalah satu-satunya planet dalam tata surya yang dapat

mendukung kehidupan. Bumi juga satu-satunya planet mempunyai

unsur (seperti air) yang dapat berupa gas, cairan, dan padat.

Bumi adalah suatu planet yang dinamis, yang secara konstan

mendaur ulang dirinya sendiri.

4. Mars

Planet Mars adalah planet keempat dari matahari. Besar

planet ini setengah dari ukuran Bumi. Satu hari di Mars hampi

sama lamanay dengan satu hari di Bumi. Mars mempunyai dua bulan

yang mungkin dapat menangkap asteroids.Belahan selatannya adalah

suatu permukaan tua yang stabil dengan banyak orang kawah atau

lubang ledakan, sedangkan belahan utaranya menjaga arus lahar

33

dari gunung berapi dahsyat yang paling besar dalam sistem tata

surya. Planet Mars adalah planet yang paling mirip dengan Bumi,

sehingga para ilmuwan terus melakukan serangkaian penelitian

apakah memungkinkan bagi manusia untuk hidup di planet ini.

5. Jupiter

Planet kelima dari matahari adalah Jupiter, yang merupakan

planet paling besar dalam tata surya. Ukuran planet Jupiter dua

kali dari gabungan semua planet lain dalam tata surya. Atmosfer

Jupiter terdiri dari hidrogen dan helium, serta mempunyai awan

dari amoniak dan kristal es. Sistem Jupiter dan satelit-

satelitnya menyerupai miniatur tata surya. Planet Jupiter

mempunyai hari yang paling pendek dibanding planet-planet lain

karena periode rotasi planet Jupiter ini hanya kurang lebih 10

jam. Malam hari pada planet Jupiter adalah jauh dari gelap,

langit terlihat terang oleh banyaknya bulan.

6. Saturnus

Planet Saturnus adalah planet keenam dari matahari. Planet

ini dikelilingi oleh beribu-ribu cincin yang terbentuk dari

partikel-partikel es dan batu karang yang kecil yang diperkirakan

merupakan bekas peninggalan dari suatu satelit terdahulu yang

telah hancur oleh suatu benturan dengan satelit yang lain. Dalam

tata surya, planet Saturnus mempunyai urutan kedua terbesar

setelah planet Jupiter. Meskipun demikian, kepadatan planet

Saturnus sangat rendah sedemikian hingga planet dahsyat ini bisa

mengapung di atas air. Hal ini diperkirakan karena planet

34

Saturnus berisi kebanyakan gas helium dan hidrogen. Planet ini

juga dapat menghasilkan panas sendiri akibat sparasi gas.

7. Uranus

Planet Uranus adalah urutan ketujuh dari Matahari. Yang

membedakan planet Uranus dari planet-planet yang lain adalah

bahwa salah satu kutubnya menghadap ke Matahari. Satu teori

menyatakan bahwa hal ini diakibatkan planet Uranus ditabrak oleh

suatu objek besar, sehingga bergeser ke sisinya. Sedangkan objek

yang menabraknya hancur dan bekas peninggalannya membentuk awan

uap air batu-batu di sekitar Uranus yang membentuk cincin tipis.

Ada teori lain yang menyatakan bahwa cincin tipis yang

menyelubungi planet Uranus terbentuk akibat salah satu satelinya

dihantam oleh meteor. Seperti Neptunus, kebanyakan dari Uranus

adalah suatu samudra air yang kotor yang tecampur gas metana dan

amoniak. Atmosfernya yang terdiri dari helium dan hidrogen

memperlihatkan suatu jejak gas metana yang memberi warna hijau

kebiru-biruan pada planet ini.

8. Neptunus

Planet tejauh dari Matahari adalah Neptunus. Keadaan planet

Neptunus hampir sama dengan planet Uranus. Kedua planet ini

sering disebut planet kembar. Neptunus adalah planet dalam tata

surya yang paling berangin. Pada planet ini dapat terjadi badai

sangat besar yang mencapai sepuluh kali kekuatan suatu angin

topan di Bumi, hampir cukup untuk memecahkan tembok suara. Apa

35

yang menyebabkan badai besar ini menjadi salah satu misteri yang

besar dari planet Neptunus. Ukuran planet Neptunus empat kali

ukuran Bumi dan sedikit lebih kecil dibanding planet Uranus. Pada

planet Neptunus mungkin tidak terdapat batasan-batasan antara

lapisanlapisannya. Planet ini mempunyai suatu inti yang kecil

dari batu karang dan dikelilingi oleh suatu samudra bercampur

dengan lumpur dan material berbatu. Atmosfernya yang terdiri dari

helium dan hidrogen. Seperti pada Uranus, sedikit gas metana

memberikan warna hijau kebiru-biruan pada planet ini.

Setiap planet mengitari Matahari dalam sebuah lintasan elips

yang disebut orbit planet. Orbit segenap planet hampir pada

bidang yang sama. Johannes Kepler (1571–1630) telah meneliti

gerak planetplanet dalam mengelilingi Matahari, kemudian

merumuskannya

dalam Hukum Kepler.

Hukum I Kepler

Lintasan setiap planet berbentuk elips dan Matahari terletak

di salah satu fokus elips.

Hukum II Kepler

Dalam waktu yang sama, planet menempuh bidang yang luasnya

sama.

Hukum III Kepler

Kuadrat periode revolusi planet berbanding lurus dengan

pangkat tiga jarak planet terhadap Matahari.

c. Asteroid

36

Asteroid disebut juga dengan planetoid, yaitu planet-planet

kecil yang sangat banyak dan bereda pada orbitnya di antara orbit

Mars dan orbit Jupiter. Asteroid ada yang berdiameter kecil, ada

pula yang berdiameter besar. Beberapa asteroid yang telah

ditemukan antara lain :

• Yuno, garis tengahnya 195 km

• Vesta, garis tengahnya 390 km

• Pallas, garis tengahnya 490 km

• Ceres, garis tengahnya 770 km

d. Komet

Komet adalah benda langit yang mengelilingi matahari dengan

lintasan sangat lonjong. Komet disebut juga dengan bintang

berekor atau bintang sapu atau bintang kukus. Secara garis besar

komet terdiri atas kepala komet dan ekor komet. Kepala komet

terdiri atas inti komet pada pusatnya dan koma yang membungkus

inti. Ekor komet dapat terjadi karena adanya tekanan oleh angin

matahari. (Solar Wind) dan radiasi matahari (Solar radiation),

sehingga arah ekor komet selalu menjauhi matahari. Di antara

komet-komet yang telah ditemukan, terdapat komet-komet yang dapat

dilihat pada waktu-waktu tertentu, yang disebut dengan komet

periodik. Contoh beberapa nama komet antara lain : keluarga komet

Jupiter, komet Hally, komet Encke, komet Merchouse, komet Ikeya

seki, komet Benett dan komet Koheutek.

37

e. Meteor dan Meteorit

Di ruang angkasa banyak terdapat benda padat yang bergerak

berterbangan tidak beraturan yang mungkin berasal dari serpihan

asteroid, serpihan ekor komet, atau pecahan benda-benda langit

lain. Karena mendapat pengaruh gaya gravitasi bumi, serpihan-

serpihan benda langit tersebut bergerak melesat ke arah bumi, dan

terbakar karena gesekan dengan materi atmosfer. Timbulah nyala

terang terlihat seperti bintang beralih (berpindah), itu yang

disebut meteor. Umumnya meteor habis terbakar sebelum sampai di

permukaan bumi, namun ada meteor yang ukurannya sangat besar

sehingga sampai di permukaan bumi, disebut meteorit. Contoh

meteorit yang jatuh di Greenland dan Arizona Amerika Serikat.

f. Satelit

Satelis merupakan benda langit yang kecil beredar

mengelilingi benda langit yang lebih besar (planet) dan tetap

berada dalam gaya tarik benda langit yang lebih besar (planet)

tersebut. Bersama dengan benda langit (planet) tersebut beredar

38

mengelilingi matahari dengan arah peredarannya sama dengan arah

peredaran planet dan bidang edarnya hampir berimpit dengan bidang

edar planetnya.

Ada dua jenis satelit, yaitu :

1. Satelit alami : satelit yang sdah berada dalam tata surya

dan bukan buatan manusia. Contohnya : bulan.

2. Satelit buatan : satelit yang dibuat oleh manusia.

Satelit ini dibuat untuk tujuan :

a) Mendapakan informasi keadaan cuaca (tiros 1, nimbus

1, nimbus 6, dan goes) .

b) Merelai siaran radio dan televisi (palapa, telstar,

dan molniya).

c) Navigasi dan pembuatan peta dan navigasi (transit).

d) Penyelidikan ilmiah (seri explorer, pegasus,

vanguard, dan pioneer).

Contoh satelit buatan adalah satelit palapa,

B. Bumi Sebagai Planet

a. Rotasi Bumi

Rotasi bumi adalah perputaran bumi pada porosnya. Rotasi

bumi memerlukan waktu 23 jam 56 menit. Arah rotasi bumi dari

barat ke timur. Rotasi Bumi menyebabkan berbagai peristiwa. Di

antaranya adalah menyebabkan 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 untuk tempat tempat yang

berbeda derajat bujurnya.

39

Waktu di daerah bujur timur adalah waktu Greenwich ditambah

selisih jam, sehingga waktu di belahan timur dirumuskan:

T=GMT+BT150

dengan:

GMT = bujur nol

BT = bujur timur

Waktu di daerah bujur barat adalah waktu Greenwich + selisih

jam, sehingga waktu di belahan barat dirumuskan:

T=GMT+BB150

dengan: BB = bujur barat

b. Revolusi Bumi

Revolusi Bumi adalah gerak Bumi mengelilingi Matahari.

Periode revolusi Bumi adalah 1 tahun, yaitu 365,25 hari atau 365

¼ hari. Revolusi Bumi menyebabkan beberapa peristiwa, yaitu gerak

semu Matahari, pergantian musim, perubahan lamanya siang dan

malam, dan terlihatnya rasi bintang yang berbeda-beda dari bulan

ke bulan. Perubahan kedudukan Bumi terhadap orbitnya

mengakibatkan terjadinya pergantian musim seperti yang dijelaskan

di atas.

1) 21 Maret – 21 Juni

Kutub utara bumi makin condong ke arah matahari, sedangkan

kutub selatan bumi makin condong menjauhi matahari. Akibatnya,

belahan bumi utara mengalami musim semi (spring), sedangkan

belahan bumi selatan mengalami musim gugur (autumn).

40

2) 21 Juni – 23 September

Kutub utara bumi condong menjauhi matahari, sedangkan kutub

selatan bumi condong ke matahari. Akibatnya, belahan bumi

utara mengalami musim panas (summer), sedangkan belahan bumi

selatan mengalami musim dingin (winter).

3) 23 September – 22 Desember

Kutub utara bumi makin condong menjauhi matahari, sedangkan

kutub selatan bumi makin condong ke arah matahari. Akibatnya,

belahan bumi utara mengalami musim gugur (autum), sedangkan

belahan bumi selatan mengalami musim

semi (spring).

4) 22 Desember – 21 Maret

Kutub utara bumi condong ke arah matahari, sedangkan kutub

selatan bumi condong menjauhi matahari. Akibatnya, belahan

bumi utara mengalami musim dingin (winter), sedangkan belahan

bumi selatan mengalami musim panas (summer).

Perbedaan musim di belahan Bumi dirangkum pada tabel

berikut:

c. Bulan

Dalam peredarannya, Bulan melakukan tiga gerakan sekaligus

yaitu rotasi, revolusi, dan bersama-sama dengan Bumi mengitari

Matahari. Periode rotasinya sama dengan periode revolusinya.

41

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.

Kala revolusi sinodis dapat ditentukan melalui pengamatan

dari saat terjadinya bulan baru sampai bulan baru berikutnya.

Satu bulan sinodis digunakan sebagai dasar penanggalan Komariyah

(penanggalan Islam). Jika kamu perhatikan dari bumi, bentuk bulan

ternyata tidak tetap. Suatu saat berbentuk bundar, setengah

lingkaran, lebih dari setengah lingkaran, seperti sabit, atau

kadang-kadang tidak terlihat sama sekali. Bentuk bulan yang

berubah-ubah itu dikenal sebagai fase-fase bulan.

Kedudukan 1: Pada kedudukan ini matahari, bulan, dan bumi terletak

pada satu garis lurus. Bagian bulan yang tidak terkena sinar

matahari menghadap ke bumi. Akibatnya, bulan tidak

terlihat dari bumi. Pada kedudukan ini disebut bulan baru (bulan

muda).

Kedudukan 2: Pada kedudukan ini, separuh bagian bulan yang terkena

sinar matahari hanya seperempat, sehingga yang terlihat dari bumi

juga seperempat. Akibatnya, kita bisa melihat bulan sabit.

Kedudukan 3: Pada kedudukan ini, bagian bulan yang terkena sinar

matahari kira-kira separuhnya, sehingga yang terlihat dari bumi

juga sepenuhnya. Akibatnya kita bisa melihat setengah bulatan

yang disebut bulan separuh (kuartir pertama).

42

Kedudukan 4: Pada kedudukan ini, bagian bulan yang terkena sinar

matahari tiga perempatnya, yang terlihat dari bumi hanya tiga

perempat bagian bulan. Akibatnya, kita bisa melihat bulan

cembung.

Kedudukan 5: Pada kedudukan ini, bagian bulan yang terkena sinar

matahari semuanya, begitu juga yang terlihat dari bumi.

Akibatnya, kita bisa melihat bulan purnama (kuartir kedua).

d. Gerhana Matahari dan Bulan

Gerhana matahari terjadi jika posisi bulan terletak antara

bumi dan matahari. Akibatnya bulan membentuk bayangan di bumi,

sehingga orang yang tinggal di belahan bumi tersebut tidak dapat

melihat matahari.

43

Gerhana bulan terjadi saat matahari, bumi, bulan terletak

satu garis lurus. Saat gerhana bulan, bumi terletak di antara

matahari dan bulan, sehingga cahaya matahari mengenai bumi dan

tidak sampai di bulan. Akibatnya bulan tidak memantulkan cahaya

sama sekali ke bumi.

e. Pasang Surut Air Laut

Pasangnya air laut dipengaruhi oleh gaya gravitasi bulan dan

matahari terhadap bumi. Tetapi pasang terutama disebabkan oleh

gaya gravitasi bulan karena jarak antara bumi dengan bulan jauh

lebih dekat daripada jarak antara bumi dengan matahari. Jika

antara gravitasi bulan dan gravitasi matahari bekerja dalam arah

yang sama akan terjadi pasang yang sangat besar. Ketika jarak

Bumi dan Bulan menjauh, gaya gravitasi Bulan akan menurun. Hal

44

ini mengakibatkan laut akan surut. Pasang besar terjadi saat

Bulan dan Matahari menghasilkan gaya tarik (gaya gravitasi) yang

segaris. Hal ini terjadi saat Bulan purnama dan Bulan baru.

f. Satelit Buatan

Apakah yang dimaksud dengan satelit buatan? Satelit buatan

adalah pesawat buatan manusia yang diorbitkan pada orbit tertentu

untuk mengitari sebuah planet. Ada berbagai macam satelit, yaitu

satelit komunikasi, satelit penelitian, satelit penelitian sumber

daya Bumi, satelit navigasi, satelit militer, dan satelit cuaca

atau meteorologi. Semua satelit tersebut digunakan untuk membantu

manusia memperoleh informasi mengenai Bumi atau planet-planet

lain.

1) Satelit komunikasi digunakan untuk menunjang kelancaran

komunikasi baik menggunakan radio, telepon, maupun TV. Satelit

ini juga digunakan untuk menyiarkan informasiinformasi

pendidikan, kesehatan, dan hiburan ke seluruh permukaan Bumi

sehingga dapat menjangkau daerah-daerah terpencil. Ada dua

macam satelit komunikasi, yaitu satelit pemantul dan satelit

pengulang. Satelit pemantul, berfungsi sebagai pemantul

(reflektor) bagi sinyal-sinyal mikro dari stasiun pemancar Bumi.

Satelit pengulang, berfungsi sebagai penguat dan memantulkan

kembali sinyal yang diterimanya. Satelit jenis ini memiliki

alat pemancar ulang yang dinamakan transponder. Contoh satelit

komunikasi adalah satelit Telstar, Sinkron, Palapa, Molniya,

Intelsat, dan lainlain. Satelit Palapa adalah satelit

komunikasi milik Indonesia. Satelit Palapa pertama kali

45

diluncurkan tahun 1976. Indonesia telah meluncurkan tiga

generasi satelit Palapa, yaitu generasi A (Palapa A-1 dan

Palapa A-2), generasi B (Palapa B-1, Palapa B-2, Palapa B-2P,

Palapa B-2R, dan Palapa B-4), dan generasi C (Palapa C-1 dan

lanjutannya). Satelit Palapa dapat menjangkau wilayah ASEAN

dan Asia Pasifik.

2) Satelit penelitian, digunakan untuk meneliti keadaan luar

angkasa seperti matahari, planet-planet, bintang, kometkomet,

dan benda-benda angkasa luar lainnya. Contoh satelit ini

adalah satelit seri Pegasus yang berfungsi melaporkan

kebocoran atmosfer yang disebabkan oleh benturan meteorit dan

satelit seri Explorer yang berfungsi memberikan data tentang

radiasi, medan magnet, dan gelombang radio di angkasa.

3) Satelit sumber daya alam, dibuat dengan tujuan untuk memetakan

bentuk-bentuk permukaan Bumi, membantu menemukan lokasi

sumber-sumber mineral termasuk persediaan kandungan minyak,

dan memetakan kegiatan geologi dengan harapan dapat

mengembangkan sistem dini bahaya gempa Bumi. Contoh satelit

ini adalah satelit Landsat dan satelit Vanguard. Satelit

Landsat mengorbit Bumi dan mencatat gambar-gambar Bumi,

kemudian dikirim ke Bumi. Dengan menggunakan komputer, sinyal

elektronik ini diubah menjadi gambar-gambar visual yang dapat

kita mengerti.

4) Satelit navigasi, digunakan untuk membantu pelayaran dan

penerbangan apabila sulit menentukan posisi karena cuaca yang

buruk. Navigator yang mengalami kesulitan menghubungi satelit

46

navigasi yang mengorbit. Satelit akan menjawab melalui radio

tentang posisi kapal, sehingga navigator dapat mengetahui

posisi kapal secara tepat. Contoh satelit jenis ini adalah

satelit Transit dan Transit IB.

5) Satelit militer, merupakan satelit yang diluncurkan untuk

kepentingan militer dan memata-matai negara-negara musuh.

Contoh satelit ini adalah satelit Midas milik USA yang dapat

melihat peluncuran peluru kendali melalui penggunaan alat

inframerah. Rusia juga memiliki satelit Cosmos yang dapat

mengambil gambar lapangan udara, pabrik amunisi, dan tempat

peluncuran peluru kendali.

6) Satelit cuaca atau sering disebut satelit meteorologi,

digunakan untuk memantau data cuaca, musim, angin, awan, dan

temperatur. Contoh satelit meteorologi adalah satelit Tiros,

Nimbus, dan Goes milik Amerika Serikat.

C. Struktur Permukaan Bumi

1. Pelapukan Batuan

Planet bumi mempunyai struktur lapisan yang terdiri atas

kerak, mantel, dan inti. Kerak bumi atau litosfer merupakan

bagian permukaan bumi yang tersusun atas batu-batuan.

Ketebalannya di bawah laut sekitar 3 km, tetapi di benua dapat

mencapai sekitar 35 km. Adapun batu-batuan di inti bumi berbentuk

padat, tetapi dapat bergerak pelan.

Di inti bumi, tekanannya jutaan kali lebih besar daripada

tekanan atmosfer. Adapun suhunya diperkirakan sekitar 4.500oC.

Panas dari inti bumi tersebut berusaha meloloskan diri keluar

47

bumi. Dalam prosesnya, panas tersebut terhalang oleh lapisan

batu-batuan. Di daerah dekat permukaan bumi (litosfer), panas itu

dapat merapuhkan batuan. Akibatnya, terjadi gerakan lapisan batu-

batuan yang menyebabkan gempa bumi.

Bagian Bumi tempat kita tinggal adalah daratan. Tanah tempat

kita tinggal selain digunakan sebagai tempat tinggal, juga

digunakan untuk bercocok tanam. Tanah sangat diperlukan manusia.

Tahukah kamu bagaimana tanah terbentuk? Tanah terbentuk dari

proses pelapukan yang berjalan terus menerus. Pelapukan dapat

terjadi melalui proses organik, mekanik, dan kimiawi. Pelapukan

organik merupakan pelapukan dengan bantuan tumbuhan dan hewan.

Sebagai contohnya tumbuhan lumut di batuan akan mengakibatkan

retaknya batuan tersebut. Pelapukan juga dapat terjadi melalui

proses mekanik yang dipengaruhi beberapa faktor, di antaranya

temperatur, erosi oleh air, erosi oleh gletser, dan erosi oleh

angin. Pada siang hari, suhu Bumi tinggi dan pada malam hari

suhunya turun. Perubahan suhu ini ber-pengaruh pada batuan.

Batuan tersebut akan memuai dan mengerut. Di dalam batuan

terdapat kandungan mineral yang berbeda dan koefisien muainya

berbeda pula. Karena mineral-mineral tersebut mengalami pemuaian

yang berbeda, mengakibatkan batuan ini memuai secara tidak

merata. Akibatnya batuan akan retak dan mineral-mineralnya dapat

terkikis oleh angin atau air.

Pada akhirnya butiran-butiran batuan ini akan diendapkan di

suatu tempat membentuk tanah. Proses kimia pada batuan pun

memegang andil dalam proses pelapukan. Reaksi-reaksi kimia yang

48

terjadi antara mineralmineral batuan dan zat-zat kimia

mengakibatkan batuanbatuan tersebut melemah dan mengakibatkan

batuan tersebut melapuk.

2. Pemanasan Global

Selain kejadian-kejadian yang terjadi pada lapisan litosfer,

lapisan atmosfer mengalami peristiwa yang berpengaruh pada

kelangsungan hidup di Bumi. Di antara peristiwa-peristiwa ini

adalah pemanasan global. Sinar Matahari yang menuju Bumi, tidak

seluruhnya diserap oleh permukaan Bumi, tetapi sebagian

dipantulkan oleh lapisan atmosfer yang terdiri atas gas dan debu.

Karena aktivitas di Bumi, gas-gas baru dihasilkan oleh aktivitas

tersebut, contohnya produksi gas karbon monoksida. Gas ini akan

naik hingga mencapai atmosfer. Di atmosfer, gas-gas ini bereaksi

dengan gas-gas pada lapisan atmosfer yang disebut lapisan ozon.

Karena reaksi ini lapisan ozon menjadi rusak sehingga menimbulkan

kebocoran. Akibat dari rusaknya lapisan ozon ini, menyebabkan

lapisan ozon ini tidak mampu lagi menyaring panas dari Matahari

sehingga Bumi mengalami pemanasan yang berlebih. Asap pabrik,

asap kendaraan bermotor, pembakaran minyak bumi dan batu bara,

penebangan liar, dan pembakaran hutan menyebabkan peningkatan gas

CO2 di atmosfer. Meningkatnya gas CO2 menyebabkan terjadinya

peningkatan radiasi membumi yang terperangkap oleh gas-gas

tersebut. Hal ini menyebabkan terjadi peningkatan suhu secara

bertahap. Gejala ini biasa disebut dengan pemanasan global yang

menyebabkan perubahan iklim. Jika suhu Bumi meningkat maka

lapisan es di kutub akan mencair sehingga volume air di dunia

49

akan meningkat dan dapat merendam daratan. Komposisi gas-gas di

lapisan atmosfer harus seimbang. Jika lapisan atmosfer terlalu

pekat sehingga panas dari Matahari seluruhnya dipantulkan ke

angkasa luar, Bumi akan kekurangan panas sehingga suhu Bumi akan

turun dan Bumi akan membeku. Bagaimana pengaruh proses-proses di

lingkungan terhadap kesehatan manusia? Proses-proses yang terjadi

di lingkungan membawa dampak terhadap manusia, antara lain

sebagai berikut.

a. Efek pemanasan global yaitu suhu di siang hari meningkat dan

menurun pada malam hari menuntut tubuh kita beradaptasi

dengan keras.

b. Peningkatan gas CO2 yang tidak diimbangi dengan penyerapan

CO2 oleh tumbuhan karena penebangan liar dan pembakaran

hutan menyebabkan kekurangan oksigen. Hal ini tentu

mengganggu pernapasan dan kelangsungan hidup makhluk hidup.

c. Pencemaran udara yang ditimbulkan karena berbagai aktivitas

manusia dapat menimbulkan penyakit mata, tenggorokan,

kerusakan paru-paru dan penyakit lainnya.

KERJAKAN SOAL-SOAL DI BAWAH INI!

1. Jelaskan apa yang kamu ketahui tentang geosentris dan

heliosentris!

2. Apakah yang kamu ketahui tentang tata surya? Jelaskan!

3. Jelaskan hubungan antara gravitasi matahari dengan jarak

planet ke matahari!

50

4. Mengapa planet-planet beredar mengelilingi matahari?

Jelaskan!

5. Mengapa matahari digolongkan sebagai bintang? Jelaskan!

6. Mengapa matahari tampak paling besar di antara bintang-

bintang yang lain jika dilihat dari bumi? Jelaskan!

7. Dari mana energi yang dipancarkan oleh matahari? Jelaskan!

8. Apakah hubungan antara energi yang dipancarkan oleh matahari

dengan kehidupan yang ada di bumi? Jelaskan!

9. Mengapa bumi tidak dikatakan sebagai bintang? Jelaskan!

10. Sebutkan bukti-bukti yang menunjukkan bumi itu bulat!

11. Mengapa jika kita menjatuhkan benda dipermukaan bumi, maka

benda tersebut akan jatuh ke bumi? Jelaskan!

12. Sebutkan akibat-akibat dari rotasi bumi! Kemudian, jelaskan

satu per satu maksudnya!

13. Sebutkan planet-planet yang termasuk dalam planet luar dan

dalam!

14. Pada saat GMT menunjukkan pukul 11.00, tentukan waktu yang

ditunjukkan oleh tempat-tempat di bumi yang terletak pada

600BB!

15. Pada saat GMT menunjukkan pukul 10.00, tentukan waktu yang

ditunjukkan oleh tempat-tempat di bumi yang terletak pada

900BT!

16. Sebutkan akibat-akibat yang ditimbulkan dari revolusi bumi!

17. Mengapa bulan bergerak mengelilingi bumi walaupun pada bulan

selain berkerja gaya gravitasi bumi juga bekerja gaya

gravitasi matahari? Jelaskan!

51

18. Apakah yang kamu ketahui tentang asteroit, komet, meteor,

dan meteorit? Jelaskan!

19. Berdasarkan data kala revolusi bumi dan perhitungan umur

tahun masehi maka dikatakan bahwa kala revolusi bumi

digunakan sebagai satu satuan tahun masehi. Apa arti

pernyataan tersebut? Jelaskan!

20. Berdasarkan data kala rotasi bumi dan waktu yang diperlukan

dalam 1 hari maka dikatakan bahwa kala rotasi bumi digunakan

sebagai satu satuan hari. Apa arti pernyataan tersebut?

Jelaskan!

21. Bagaimanakan proses terjadinya siang dan malam? Apakah semua

daerah di permukaan bumi mengalami siang atau malam dalam

waktu yang sama panjang? Jelaskan!

22. Mengapa pasang dan surut air laut terbesar terjadi pada saat

posisi matahari, bumi, dan bulan dalam posisi segaris?

Jelaskan!

23. Sebutkan syarat terjadinya gerhana bulan dan gerhana

matahari!

24. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor penyebab terjadinya

pemanasan global!

25. Dalam kehidupan, sebaiknya kita yidak menimbulkan pencemaran

lingkungan. Mengapa? Jelaskan!

52