Tampilkan posting dengan label IPA. Tampilkan semua posting
Tampilkan posting dengan label IPA. Tampilkan semua posting

Tenaga Eksogen dan Endogen

Tenaga Eksogen dan Endogen
Permukaan bumi terbentuk karena adanya proses alamiah yang berlangsung terus-menerus. Peristiwa alamiah tersebut digerakkan oleh suatu tenaga alamiah yang berasal dari dalam maupun luar bumi. Tenaga-tenaga yang berasal dari dalam bumi dan bersifat membentuk permukaan bumi dikenal sebagai tenaga endogen. Adapun tenaga-tenaga yang berasal dari luar bumi dan bersifat mengubah atau merusak permukaan bumi disebut tenaga eksogen.

a. Tenaga Endogen
Tenaga endogen secara umum ada dua macam, yaitu tektonisme dan vulkanisme.
Tektonisme merupakan gejala alam yang berupa peristiwa pergerakan lapisan kerak bumi yang menyebabkan perubahan pada permukaan bumi. Peristiwa alami karena tektonisme dapat berupa pelipatan, pergeseran, ataupun pengangkatan membentuk struktur permukaan bumi. Beberapa contoh bentuk alam yang disebabkan oleh gejala tektonisme antara lain adanya lembah, gunung, jurang, dan bukit.

Gejala alam yang berupa peristiwa keluarnya magma dari perut bumi ke permukaan dinamakan vulkanisme. Vulkanisme terjadi akibat tekanan gas di dapur magma yang temperaturnya tinggi, sehingga magma mendesak keluar. Aktivitas gunung berapi merupakan contoh peristiwa vulkanisme.

b. Tenaga Eksogen
Tenaga pengubah bentuk permukaan bumi yang berasal dari luar permukaan bumi dinamakan tenaga eksogen. Tenaga eksogen biasanya membentuk permukaan bumi dengan perusakan, misalnya melalui pelapukan, erosi, dan abrasi.
1) Pelapukan
Pelapukan merupakan proses alami hancurnya batuan tertentu menjadi berbagai jenis tanah. Berdasarkan penyebabnya, proses pelapukan dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu pelapukan kimia, fisika, dan biologi.
  • Pelapukan kimia adalah pelapukan yang terjadi karena reaksi kimia yang mengakibatkan hancurnya batuan. Peristiwa pelapukan kimia dapat terjadi karena batuan bereaksi dengan bahan kimia tertentu, misalnya batuan gamping yang melapuk karena terkena air.
  • Pelapukan fisika adalah proses hancurnya batuan karena proses fisika pada batuan tersebut. Pelapukan jenis ini biasanya tidak akan mengubah sifat dasar dan komposisi batuan yang mengalaminya. Pelapukan fisika biasanya terjadi karena temperatur di sekitar batuan selalu berubah-ubah secara cepat. 
  • Pelapukan biologi adalah proses hancurnya batuan karena aktivitas makhluk hidup. Pelapukan biologi biasanya disertai oleh pelapukan kimia. Misalnya batu yang hancur karena ditumbuhi lumut, dan tanaman lain, atau batu yang berlubang karena dilubangi semut.
2) Erosi
Erosi didefinisikan sebagai proses terjadinya pengikisan pada bagian-bagian tertentu di muka bumi. Materi dari bagian yang mengalami pengikisan tersebut dapat mengalami perpindahan dari tempat asalnya. Proses perpindahan materi tersebut dinamakan transportasi. Berdasarkan penyebabnya, erosi dapat dibedakan menjadi lima jenis sebagai berikut.
  • Ablasi, yaitu erosi yang terjadi karena aliran air yang mengikis batuan atau permukaan bumi. Saat terjadi hujan di gunung, batuan dan tanah yang ada di permukaan gunung terkikis oleh air hujan yang mengalir dari puncak ke kaki gunung.
  • Deflasi terjadi karena adanya hembusan angin yang mengikis permukaan bumi. Contohnya, angin laut yang berhembus dari laut ke daratan dapat mengikis batuan dan pasir yang ada di daerah pantai.
  • Korosi terjadi karena hembusan angin yang membawa butiran pasir. Angin yang meniupkan butiran pasir menerpa bagian batuan tertentu sehingga batuan tersebut melapuk dan terkikis.
  • Abrasi terjadi di pantai karena gelombang air laut mengikis tepian pantai. Contohnya, pasir pantai dan karang yang tergerus oleh gelombang laut yang surut.
  • Eksarasi merupakan erosi yang terjadi karena gerakan es yang mencair atau gletser. Air dari es yang mencair di puncak gunung salju mengikis permukaan gunung di sepanjang jalur yang dilalui.
3) Sedimentasi
Sedimentasi merupakan proses pengendapan material hasil erosi pada tempat tertentu. Semua yang mengendap kemudian akan menyatu dan membentuk batuan baru yang disebut batuan sedimen. Berdasarkan penyebabnya, sedimentasi dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu sebagai berikut.
  • Sedimentasi akuatis atau sedimentasi karena air sungai, yaitu proses pengendapan materi-materi yang terbawa oleh aliran air di tempat-tempat yang dilaluinya. Hasil pembentukan dari proses sedimentasi fluvial adalah delta dan bantaran sungai. Delta berupa daratan di dekat pantai yang terbentuk karena pengendapan lumpur, tanah, pasir dan batuan yang terbawa oleh air sungai. Adapun bantaran sungai merupakan daratan semacam delta yang terbentuk di tepi sungai.
  • Sedimentasi aeolis atau sedimentasi karena angin, yaitu proses pengendapan materi-materi yang terbawa oleh hembusan angin di tempat-tempat yang dilalui oleh tiupan angin tersebut. Hasil pembentukan dari proses sedimentasi aeolis antara lain adalah gumuk pasir (sand dunes).
  • Sedimentasi marine atau sedimentasi karena air laut, yaitu proses pengendapan material yang terbawa oleh gelombang air laut. Hasil pembentukan dari proses sedimentasi marine antara lain tumpukan karang di pantai, bar (endapan pasir yang panjang seperti pematang) di pantai, tombolo (bar yang terbentuk dekat pantai dan terhubung dengan daratan), serta karang atol (karang yang bentuknya terputus-putus).
Kenampakan-kenampakan alam yang terbentuk akibat adanya proses sedimentasi oleh tenaga air antara lain delta, nehrung, tombolo, dataran banjir.
  • Delta adalah endapan tanah yang terdapat di muara sungai. Bentuk-bentuk delta antara lain delta kipas, delta runcing, dan delta kaki burung atau lobben
  • Nehrung adalah endapan pasir tepi pantai yang melintang seperti lidah banyak dijumpai di sekitar teluk atau estuaria.
  • Tombolo adalah endapan pasir yang menghubungkan daratan dengan pulau yang berada di dekat pantai.
  • Dataran banjir adalah dataran yang berada di kanan kiri sungai dan terbentuk akibat luapan saat terjadi banjir.
c. Pengaruh Tenaga Endogen dan Eksogen
Dampak positif tenaga endogen antara lain sebagai berikut.
  • Pembentukan patahan dan lipatan menyebabkan adanya keanekaragaman bentuk permukaan bumi seperti adanya danau, pegunungan, sungai dan dataran. Hasil bentukan ini dapat kita nikmati sebagai suatu keindahan alam dan juga memberi manfaat besar bagi manusia.
  • Proses vulkanisme dapat menyuburkan tanah, misalnya letusan gunung berapi yang menghamburkan debu vulkanik.
  • Pembentukan batuan memberikan manfaat yang besar bagi kehidupan manusia, misalnya granit dan fosfat yang menjadi bahan-bahan dasar industri.
  • Pembentukan logam-logam di perut bumi yang bermanfaat, semacam besi, baja, timah.
Dampak positif tenaga eksogen, antara lain sebagai berikut.
  • Di daerah pesisir, tenaga eksogen menghasilkan delta-delta di muara sungai yang subur sangat bermanfaat bagi manusia.
  • Hasil erosi dan sedimentasi di pesisir sangat baik untuk pertanian dan perikanan.
Sedangkan dampak negatif akibat tenaga endogen dan eksogen antara lain sebagai berikut.
  • Gunung yang meletus akan mengeluarkan lava, awan panas, dan material vulkanis yang dapat merusak lingkungan yang terkena seperti hutan, lahan pertanian, dan permukiman penduduk.
  • Gempa tektonik mengakibatkan rusaknya bangunan, retaknya tanah memutus jalan, listrik dan sarana-sarana lainnya, serta korban jiwa yang banyak.
  • Gas beracun yang keluar dari letusan gunung berapi dapat mengancam penduduk di sekitarnya.
  • Keadaan relief Indonesia yang kasar dan banyak memiliki gunung mengakibatkan banyak kejadian erosi dan tanah longsor.
  • Sedimentasi di muara sungai menyebabkan pendangkalan. Akibatnya lalu lintas air terhambat dan mengakibatkan banjir.
  • Abrasi yang terus-menerus terjadi mengakibatkan garis pantai makin maju ke arah daratan, sehingga banyak rumah di pantai yang hancur dan terendam laut.
  • Longsor tanah atau lahan di daerah berlereng yang mengakibatkan kerusakan lahan dan bangunan.
  • Angin kencang dan angin puting beliung mengakibatkan kerusakan tanaman dan bangunan.

    Batuan Pembentuk Permukaan Bumi

    Batuan Pembentuk Permukaan Bumi
    Bumi tersusun dari tiga lapisan, yaitu kulit bumi, mantel bumi, dan inti bumi. Manusia hidup di permukaan bumi menempati lapisan terluar (kulit bumi) yang sering juga disebut kerak bumi atau litosfer. Istilah litosfer berasal dari bahasa Yunani yaitu lithos yang artinya batuan dan sphera yang artinya lapisan. Jadi litosfer adalah lapisan bumi paling luar dan terdiri atas batuan. Dalam pengertian lebih luas, litosfer dapat berarti seluruh lapisan bumi dari lapisan kerak bumi (crust) sampai ke bagian inti bumi yang cair (molten core), tetapi tidak termasuk hidrosfer dan atmosfer.

    Kerak bumi terdiri atas kerak daratan dan kerak lautan dan tersusun dari bermacam-macam batuan dengan ketebalan yang berbeda-beda. Kerak daratan adalah kerak bumi pada bagian daratan (permukaan bumi di daratan), sedangkan kerak lautan adalah kerak bumi yang menempati dasar laut (permukaan bumi di dasar laut). Kerak daratan lebih tebal jika dibanding dengan kerak lautan.

    Secara garis besar batuan di permukaan bumi dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan proses pembentukannya, yaitu batuan beku, batuan sedimen, dan batuan malihan.
    a. Batuan Beku
    • Batuan beku dalam, yaitu merupakan hasil pembekuan magma di bagian dalam perut
      bumi, bahkan di dalam dapur magma. Karena proses pendinginan yang terjadi berlangsung sangat lambat, maka dihasilkan hablur mineral yang sempurna (teratur). Contoh batuan beku dalam antara lain sienit, granit, diorit, dan gabro.
    • Batuan beku luar, yaitu terbentuk karena adanya proses pembekuan magma pada permukaan bumi. Biasanya proses pembentukan batuan ini terjadi secara cepat akibat penurunan suhu yang mendadak. Contoh batuan beku dalam antara lain obsidian, liparit, trachit, desit, andesit, dan basalt.
    • Batuan beku korok, yaitu terbentuk karena proses penyusupan magma pada celah-celah litosfer bagian atas dan kemudian membeku. Oleh karenanya, posisi batuan beku korok biasanya dekat dengan permukaan bumi. Batuan beku jenis ini juga mengkristal. Beberapa contoh batuan beku korok antara lain porfir granit, porfir diorit, dan ordinit.
    Di alam, kita dapat membedakan empat macam batuan beku berdasarkan teksturnya, yaitu sebagai berikut.
    • Batuan granitoid, yaitu semua batuan yang butir-butir mineralnya cukup besar untuk dapat dikenal denganmata biasa (megaskopis).
    • Batuan felsitoid, (aphanit) yaitu batuan yang tersusun terutama atau seluruhnya atas butir-butir mineral kecil yang hanya dapat dikenal jika dilihat dengan bantuan lensa kuat (mikroskopis).
    • Batuan gelas, yaitu batuan yang tersusun seluruhnya atau sebagian besar atas bahan gelas yang berkilap kaca.
    • Batuan pecahan (fragment), yaitu batuan yang tersusun terutama atas bahan yang dikeluarkan vulkan.
    b. Batuan Sedimen
    Batuan sedimen terbentuk dari batuan beku atau zat padat yang mengalami erosi di tempat tertentu kemudian mengendap dan menjadi keras. Batuan sedimen biasanya berlapis-lapis secara mendatar. Di antara batuan ini, seringkali ditemukan fosil-fosil. Batuan sedimen dapat dibagi berdasarkan proses pembentukannya, yaitu sedimen klastis, kimiawi, dan organik.
    • Batuan sedimen klastis terbentuk karena pelapukan atau erosi pada pecahan batuan atau mineral, sehingga batuan menjadi hancur atau pecah dan kemudian mengendap di tempat tertentu dan menjadi keras. Susunan kimia dan warna batuan ini biasanya sama dengan batuan asalnya. Contoh batuan sedimen klastis antara lain batu konglomerat, batu breksi, dan batu pasir.
    • Batuan sedimen kimiawi terbentuk karena pengendapan melalui proses kimia pada mineral-mineral tertentu. Misalnya, pada batu kapur yang larut oleh air kemudian mengendap dan membentuk stalaktit dan stalagmit di gua kapur. Contoh batuan sedimen kimiawi lainnya adalah garam.
    • Batuan sedimen organik atau batuan sedimen biogenik terbentuk karena adanya sisa-sisa makhluk hidup yang mengalami pengendapan di tempat tertentu. Contohnya, batu karang yang terbentuk dari terumbu karang yang mati dan fosfat yang terbentuk dari kotoran kelelawar
    c. Batuan Malihan (Metamorfosis)
    Batuan malihan terbentuk dari batuan beku atau batuan sedimen yang telah berubah wujud. Karena itu, batuan malihan disebut juga batuan metamorfosis. Batuan malihan dapat dibagi berdasarkan proses pembentukannya, yaitu sebagai berikut.
    • Batuan malihan kontak, yaitu terbentuk karena adanya pemanasan atau peningkatan suhu dan perubahan kimia karena intrusi magma. Contohnya, batu marmer yang berasal dari batu kapur.
    • Batuan malihan dinamo, yaitu terbentuk karena adanya tekanan yang besar disertai pemanasan dan tumbukan. Tekanan dapat berasal dari lapisan-lapisan yang berada di atas batu dalam jangka waktu lama. Contohnya batu sabak yang berasal dari tanah liat. Contoh lainnya batubara yang berasal dari sisa-sisa jasad hewan dan tumbuhan di daerah rawa-rawa (tanah gambut).
    • Batuan malihan thermal-pneumatolik, yaitu terbentuk karena adanya zat-zat tertentu yang memasuki batuan yang sedang mengalami metamorfosis. Contohnya, batu zamrud, permata, dan topaz.

    Gaya Gerak Listrik Induksi

    Gaya Gerak Listrik Induksi
    Galvanometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa magnet yang digerakkan keluar dan masuk pada kumparan menimbulkan arus listrik. Jarum galvanometer menyimpang karena adanya arus listrik yang mengalir dalam kumparan. Arus listrik ini mengalir karena timbulnya beda potensial di ujung kumparan saat kita menggerakkan kutub magnet batang masuk atau keluar dari kumparan. Beda potensial yang disebabkan oleh perubahan jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan dinamakan gaya gerak listrik induksi atau ggl induksi.

    Ggl induksi timbul ketika magnet batang digerakkan masuk  atau keluar kumparan. Jika magnet batang terus-menerus digerakkan masuk dan keluar kumparan, jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan terus berubah. Perubahan jumlah garis gaya magnetik yang menembus kumparan menyebabkan beda potensial di ujung-ujung kumparan berbeda pula. Timbulnya beda potensial di ujung-ujung kumparan menyebabkan arus listrik mengalir di dalam kumparan. Arus listrik yang disebabkan oleh perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan dinamakan arus induksi.

    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.

    Ei = - N .ΔΦ ............(8.1)
    Δt
    Keterangan:
    N = jumlah lilitan
    ΔΦ = fluks magnetik (Weber atau Wb)
    Δt = perubahan waktu/selang waktu (sekon)
    Ei = ggl induksi (volt)
    Tanda negatif menunjukkan arah gaya gerak listrik (ggl)

    Contoh

    Sebuah kumparan dengan 3.000 lilitan, terjadi perubahan fluks magnetik 1.500 Wb selama selang waktu 2 sekon. Hitunglah besar ggl induksinya!
    Jawab:
    N = 3.000
    ΔΦ = 1.500 Wb
    Δt = 2 sekon
    Ei = .... ?
    Ei = - N .ΔΦ
    Δt
    Ei = - 3.000 .1.500
    2
    = -2,25 . 106
    Jadi di dalam kumparan tersebut timbul ggl induksi sebesar 2,25 × 106 volt (tanda – menunjukkan arah ggl).

    Jika jumlah lilitan dalam kumparan diperbanyak, jarum galvanometer akan menyimpang lebih jauh. Hal ini menunjukkan bahwa arus listrik induksi yang mengalir melalui kumparan meningkat dan ggl induksi bertambah besar. Selain dengan memperbanyak jumlah lilitan, ggl induksi dapat bertambah lebih besar jika kecepatan magnet yang memasuki kumparan dipercepat. Jadi, besar kecilnya ggl induksi bergantung pada tiga faktor berikut.
    1. Banyaknya lilitan kumparan.
    2. Kecepatan gerak keluar-masuk magnet ke dalam kumparan.
    3. Kuat magnet batang yang digunakan.

    Arus listrik dalam kumparan mengalir dalam dua arah, arus listrik seperti ini dinamakan arus listrik bolak-balik atau arus AC (Alternating Current). Sama halnya seperti arus listrik yang berubah-ubah, polaritas tegangan pada ujung-ujung kumparan pun ikut berubah-ubah. Tegangan yang polaritasnya selalu berubah-ubah dinamakan tegangan listrik bolak-balik.

    Generator
    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.  Ada dua jenis generator, yaitu generator arus bolak-balik yang disebut juga alternator dan generator arus searah. Perbedaan generator arus bolak-balik dengan generator arus searah hanyalah pada bentuk cincin yang berhubungan dengan kedua ujung kumparan. Pada generator arus bolak-balik (A) terdapat dua buah cincin, dengan tiap cincin berhubungan dengan tiap ujung kumparan. Pada generator arus searah (B) hanya terdapat sebuah cincin yang terbelah di tengahnya yang dinamakan cincin belah atau komutator.  

    1. Generator Arus Bolak-Balik
    Ujung-ujung kumparan yang berada di dalam medan magnetik terhubung pada cincin 1 dan cincin 2 yang ikut berputar jika kumparan diputar. Cincin-cincin tersebut terhubung dengan sikat karbon A dan B. Kedua sikat karbon ini tidak ikut berputar bersama cincin dan kumparan. Ketika kumparan berputar, terjadi arus listrik induksi pada kumparan. Arus induksi ini mengalir melalui sikat karbon sehingga lampu menyala. Saat posisi kumparan tegak lurus terhadap arah medan magnetik, arus induksi berhenti mengalir sehingga lampu padam. Beberapa saat setelah kumparan melanjutkan putarannya, arus listrik induksi kembali mengalir dalam kumparan tetapi dengan arah yang berbeda sehingga lampu kembali menyala.
    2. Generator Arus Searah
    Generator arus searah hanya memiliki satu cincin yang terbelah di tengahnya yang dinamakan komutator. Salah satu belahan komutator selalu berpolaritas positif dan belahan komutator lainnya berpolaritas negatif. Hal ini menyebabkan arus listrik induksi yang mengalir hanya memiliki satu arah saja, yaitu dari komutator berpolaritas positif menuju sikat karbon, lampu, dan kembali ke komutator berpolaritas negatif. Arus listrik yang mengalir dalam satu arah saja dinamakan arus listrik searah atau direct current (DC). 

    Generator terdapat dua bagian. Bagian yang pertama dinamakan rotor, yaitu bagian-bagian generator yang bergerak, seperti kumparan dan cincin konduktor. Bagian yang kedua dinamakan stator, yaitu bagian-bagian generator yang tidak bergerak, seperti magnet dan sikat. Contoh generator sederhana adalah dinamo sepeda. Dinamo sepeda mengandung kumparan kawat yang berputar di antara dua magnet. Ketika berputar, roda sepeda akan memutar kumparan di antara dua magnet tetap.

    Transformator
    Transformator terdiri atas pasangan kumparan primer dan sekunder yang terpisah dan dililitkan pada inti besi lunak yang terbuat dari plat besi yang disusun berlapis-lapis. 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. Pada transformator, perbandingan tegangan sama dengan perbandingan banyaknya lilitan. Secara matematis hubungan antara tegangan dan banyaknya lilitan dituliskan sebagai berikut.
    Vp  =Np .............(8.2)
    VsNs
    Keterangan:
    Vp = tegangan pada kumparan primer
    Vs = tegangan pada kumparan sekunder
    Np = banyaknya lilitan kumparan primer
    Ns = banyaknya lilitan kumparan sekunder
    Dari Persamaan (8.2) dapat dikatakan bahwa besarnya tegangan berbanding lurus dengan banyaknya lilitan. 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,
    Pp = Vp ⋅ Ip ......... (8.3)
    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.
    Ps = Vs ⋅ Is ......... (8.4)
    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. Ciri-ciri trafo step up adalah sebagai berikut.
    a. Np < Ns
    b. Vp < Vs
    c. Ip > Is
    Trafo step down adalah trafo yang menghasilkan tegangan arus AC lebih rendah. Ciri-ciri trafo step down adalah sebagai berikut.
    a. Np > Ns
    b. Vp > Vs
    c. Ip < Is
    Pada 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:
    Pp = Ps ⇔ Vp ⋅ Ip = Vs ⋅ Is ......... (8.5)
    Sehingga hubungan antara besarnya tegangan dan besarnya arus listrik dapat dituliskan sebagai berikut.
    Vp  =Is .............(8.6)
    VsIp
    Perbandingan tegangan pada Persamaan (8.6) sama dengan perbandingan tegangan pada Persamaan (8.2) sehingga hubungan antara arus listrik dengan banyaknya lilitan dapat diperoleh sebagai berikut.
    Np  =Is .............(8.7)
    NsIp

    Contoh
    Sebuah radio memerlukan tegangan 9 volt dari catu daya 220 volt.
    a. Jika kumparan primer trafo memiliki 440 lilitan, berapakah jumlah lilitan yang dimiliki kumparan sekunder?
    b. Jika arus 110 mA mengalir melalui radio, berapakah arus yang ditarik dari catu daya 220 volt?
    Jawab:
    a. Dengan menggunakan Persamaan (8.2) diperoleh:
    Vp  =Np  220V  =440 
    VsNs9VNs
    Vp  =n ⇔ Ns=9V  x440
    Vsnn220V
                                 = 18
    Jadi jumlah lilitan kumparan sekunder adalah 18 lilitan.
    b. Dengan menggunakan Persamaan (8.6) diperoleh:
    Vp  =Ip 220V  =110mA
    VsIs9VIp

      =
     ⇔ Ip=9V x110mA


    220V
                                = 4,5 mA
    Jadi arus yang mengalir pada kumparan primer adalah 4,5 mA.

    Perbandingan antara daya listrik yang keluar dari transformator dan daya listrik yang masuk ke transformator disebutefisiensi transformator. Nilai efisiensi transformator dinyatakan dalam persentase. Efisiensi transformator dapat dinyatakan sebagai berikut.
     η =V. Is x 100%..........(8.9)
    V. Ip
    Keterangan:
    η = efisiensi transformator
    Vs = tegangan sekunder (volt)
    Vp = tegangan primer (volt)
    Is = arus pada kumparan sekunder (ampere)
    Ip = arus pada kumparan primer (ampere)
    Contoh
    Sebuah transformator menghasilkan daya sebesar 180 watt. Berapakah efisiensi transformator tersebut jika daya masukannya sebesar 200 watt?
    Jawab:

    Dengan menggunakan Persamaan (8.8) diperoleh:
     η =P x 100 %
    Pp
     η =180 x 100 = 90%
    200

    Jadi efisiensi transformator tersebut adalah 90%.

    Gejala Kemagnetan

    Gejala Kemagnetan
    Pada beberapa abad yang lalu, kira-kira 600 SM, bangsa Yunani telah menemukan batuan di daerah Magnesia yang dapat menarik potongan besi dan baja. Batu inilah yang saat ini dikenal dengan nama magnet. Kemagnetan dapat diartikan sebagai tarikan sebuah magnet pada bahan-bahan magnetik. Benda magnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet, seperti peniti, penjepit kertas, jarum, dan paku payung. Benda magnetik biasanya terbuat dari besi, baja, kobalt, dan nikel. Benda-benda yang tidak dapat ditarik magnet dinamakan benda nonmagnetik atau benda bukan magnetik seperti penghapus, sendok, kertas, pensil, pulpen, dan penggaris. Benda nonmagnetik biasanya terbuat dari tembaga, aluminium, plastik, karet, dan kayu.

    Berdasarkan kemampuan menyimpan sifat magnetiknya, bahan magnetik dapat digolongkan menjadi magnet permanen dan magnet sementara. Magnet permanen merupakan magnet yang tetap mempertahankan kekuatannya untuk jangka waktu yang lama. Magnet permanen digunakan dalam berbagai alat pengukur, antara lain voltmeter, galvanometer, alat perekam kardiograf, kompas magnet, magnetometer. Magnet permanen juga digunakan dalam peralatan seperti pengeras suara (loudspeaker), pita kaset, dan disket.

    Magnet terdiri atas beberapa jenis. Berdasarkan bentuknya, magnet dibedakan atas magnet batang, magnet silinder, magnet U, magnet ladam, dan magnet jarum. Magnet mempunyai dua buah kutub yang disebut kutub magnet. Kutub-kutub ini dinamakan kutub utara (berwarna merah) dan kutub selatan (berwarna hitam).

    Ujung-ujung magnet selalu mengarah ke utara dan selatan bumi. Ujung magnet yang
    mengarah ke utara bumi dinamakan kutub utara magnet, sedangkan ujung magnet yang mengarah ke selatan Bumi dinamakan kutub selatan magnet. Bumi memiliki sifat magnetik, sehingga Bumi dapat dianggap sebagai magnet raksasa. Hal inilah yang menyebabkan jarum kompas selalu menunjuk arah yang sama walaupun setelah diberikan gangguan, yaitu arah utara-selatan.

    Kutub utara dari magnet bumi terdapat di dekat kutub selatan bumi dan kutub selatan magnet bumi terdapat di dekat kutub utara bumi. Kutub-kutub magnet bumi tidak tepat berhimpit dengan kutub-kutub bumi. Hal tersebut menyebabkan jarum kompas tidak tepat menunjuk arah utara-selatan bumi, tetapi sedikit menyimpang. Sudut penyimpangan ini dinamakan sudut deklinasi.

    Jika kita memerhatikan jarum kompas, jarum kompas tidak pernah terletak mendatar atau tidak pernah sejajar dengan bidang horizontal. Jarum kompas tidak pernah sejajar bidang horizontal karena garis-garis gaya magnetik Bumi tidak sejajar dengan permukaan Bumi, tetapi membentuk kemiringan terhadap arah horizontal. Sudut yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap bidang horizontal ini disebut sudut inklinasi.  Sudut inklinasi positif bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke bawah terhadap arah horizontal, sedangkan inklinasi negatif sebaliknya.

    Membuat Magnet
    1. Membuat Magnet dengan Menggosok
    Batang besi atau baja yang telah digosok selama beberapa menit dengan magnet batang akan menjadi magnet. Kutub magnet yang dihasilkan di ujung batang besi atau baja yang digosok selalu berlawanan dengan kutub magnet yang menggosoknya.
    2. Membuat Magnet dengan Mengalirkan Arus Listrik
    Paku dapat dibuat menjadi magnet dengan cara diberi arus listrik melalui kawat yang dililitkan pada paku. Magnet yang dibuat dengan menggunakan arus listrik dinamakan dengan elektromagnet.
    3. Membuat Magnet dengan Cara Induksi
    Paku dapat dibuat menjadi magnet dengan cara didekatkan pada sebuah magnet kuat. Cara membuat magnet dengan cara mendekatkan batang baja atau besi pada sebuah magnet kuat dinamakan induksi magnetik.

    Jika sebuah magnet batang dipotong menjadi beberapa bagian, maka bagian-bagian tersebut merupakan magnet baru dan masing-masing bagian mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Jika magnet batang tersebut dipotong-potong terus-menerus menjadi bagian yang labih kecil, akan didapat bagian terkecil yang disebut magnet elementer. Teori magnet elementer dikemukakan oleh Weber, yang intinya adalah sebagai berikut.
    • Sebuah magnet dapat dibagi-bagi menjadi magnet yang lebih kecil dalam cacah tak terhingga. Magnet kecil ini dinamakan magnet elementer.
    • Benda/zat, terutama besi dan baja, terdiri atas magnet elementer-magnet elementer.
    • Pada benda yang bersifat magnet, susunan magnet elementernya teratur dan membentuk arah yang sama. Sedangkan pada benda yang tidak bersifat magnet, susunan magnet elementernya tidak teratur.
    • Magnet elementer pada besi mudah bergerak, sedangkanmagnet elementer pada baja sukar bergerak. Karena itulah, magnet yang terbuat dari besi bersifat sementara, sedangkan magnet yang terbuat dari baja bersifat tetap.
    Medan Magnet
    Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet tidak dapat dilihat, namun dapat dijelaskan dengan mengamati pengaruh magnet pada benda lain, misalnya pada serbuk besi.
    • Garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.
    • Garis-garis gaya magnetik tidak pernah saling berpotongan dengan garis-garis gaya magnetik lain yang berasal dari magnet yang sama.
    • Daerah yang garis-garis gaya magnetiknya rapat menunjukkan medan magnetik yang kuat, sedangkan daerah yang garis-garis gaya magnetiknya kurang rapat menunjukkan medan magnetik yang lemah. 
    Arah medan magnetik dari sebuah kawat yang dialiri arus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oersted. Arah arus listrik ditunjukkan dengan ibu jari dan garis gaya magnetik ditunjukkan dengan keempat jari tangan. Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah kawat penghantar sangatlah lemah, untuk menghasilkan medan magnetik yang cukup kuat dapat digunakan kumparan berarus listrik. Kumparan bersifat sebagai magnet yang kuat ini disebut sebagai elektromagnet. Elektromagnet memiliki sifat kemagnetan sementara. Jika arus listrik diputuskan, sifat kemagnetannya segera hilang. 

    Kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat karena setiap
    lilitan pada kumparan menghasilkan medan magnetik yang akan diperkuat oleh lilitan lainnya. Semakin banyak lilitan suatu kumparan, medan magnetik yang dihasilkannya semakin besar. Pola garis gaya magnetik yang dihasilkan oleh kumparan yang .dialiri arus listrik.

    Untuk menentukan kutub magnet pada kumparan berarus listrik, digunakan aturan genggaman tangan kanan. Kutub utara ditunjukkan oleh arah ibu jari, arah arus pada kumparan sama dengan arah genggaman keempat jari.

    Gaya Lorentz
    Gaya Lorentz adalah gaya yang dialami sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dalam
    suatu medan magnetik yang sangat kuat. Arah gaya Lorentz (F) selalu tegak lurus terhadap kuat arus (Idan medan magnetik (B). Arah arus listrik (I) ditunjukkan oleh ibu jari, arah medan magnetik (B) ditunjukkan oleh jari telunjuk, dan gaya lorentz ditunjukkan oleh jari tengah. Besar gaya lorentz bergantung pada besar medan magnetik, besar arus listrik yang mengalir, panjang kawat penghantar, dan sudut yang terbentuk antara arus listrik dan medan magnetik. Secara matematis gaya Lorentz didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut.
    F = B × I × l × sin θ ......... (7.1)
    Keterangan:
    F = gaya Lorentz (Newton)
    B = medan magnetik (tesla)
    I = kuat arus listrik (ampere)
    l = panjang kawat penghantar (meter)
    θ = sudut antara arah arus listrik dan arah medan magnetik


    Pemanfaatan Sifat Kemagnetan
    1. Prinsip Elektromagnet dalam Bel Listrik
    Bel listrik terdiri atas beberapa bagian, yaitu sebagai berikut.
    • Besi berbentuk huruf U yang dililit kawat berfungsi sebagai magnet ketika diberi arus listrik.
    • Interuptor yang berfungsi sebagai pemutus arus.
    • Jangkar besi lunak yang dihubungkan dengan pegas baja.
    • Besi yang berfungsi sebagai bel.
    • Saklar tekan.
    • Baterai sebagai sumber tegangan.
    Ketika saklar ditekan, arus listrik dari baterai mengalir melalui interuptor lalu menuju pegas baja dan akhirnya sampai di kumparan. Ketika kumparan dialiri arus listrik, kumparan tersebut menjadi magnet (elektromagnet) dan menarik jangkar besi lunak sehingga jangkar tersebut memukul bel dan menghasilkan bunyi. Sesaat setelah jangkar besi lunak ditarik oleh elektromagnet, arus listrik yang mengalir melalui interuptor terputus. Terhentinya arus listrik yang mengalir menuju kumparan menyebabkan kumparan kehilangan sifat kemagnetannya sehingga pegas baja menarik jangkar besi lunak pada keadaan semula. Setelah kembali ke kedudukan semula, interuptor terhubung kembali dengan arus listrik dari baterai sehingga kumparan menjadi magnet dan proses yang sama akan terulang kembali. Proses ini terjadi secara berulang-ulang sehingga bel terus menghasilkan bunyi sampai saklar kembali ditekan untuk memutuskan arus dari baterai.

    2. Prinsip Elektromagnet dalam Relai
    Relai adalah alat elektronika yang dapat menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang
    besar dengan memanfaatkan arus listrik yang kecil. Relai merupakan saklar yang bekerja dengan menggunakan prinsip elektromagnet.

    Ketika ada arus lemah yang mengalir melalui kumparan, inti besi lunak akan menjadi magnet. Setelah menjadi magnet, inti besi tersebut menarik jangkar besi lunak sehingga kontak saklar akan terhubung dan arus listrik kuat dapat mengalir. Kontak saklar akan terputus jika arus lemah yang masuk melalui kumparan diputuskan.

    Pada relai terdapat dua buah rangkaian yang terpisah. Rangkaian pertama adalah rangkaian yang menghubungkan arus lemah dengan elektromagnet pada relai. Rangkaian kedua adalah rangkaian yang memanfaatkan kontak saklar pada relai untuk memutuskan atau menghubungkan arus listrik kuat yang terhubung dengan alat listrik lainnya, seperti motor listrik atau lampu

    3. Prinsip Elektromagnet dalam Telepon
    Telepon terdiri atas dua bagian utama, yaitu pesawat pengirim dan pesawat penerima. Telepon bekerja dengan cara mengubah gelombang suara menjadi getaran-getaran listrik. Ketika kita berbicara pada pesawat pengirim melalui mikrofon, tekanan suara kita menekan diafragma aluminium sehingga serbuk-serbuk karbon tertekan. Akibatnya, hambatan serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan tekanan suaramu.

    Perubahan hambatan ini menyebabkan besarnya arus yang mengalir melalui rangkaian ikut berubah mengikuti perubahan tekanan suara. Perubahan besar arus yang mengalir tersebut diubah menjadi sinyal yang akan dikirimkan ke pesawat penerima. Pada pesawat penerima, sinyal listrik diubah kembali menjadi tekanan-tekanan suara. Akibatnya, diafragma besi yang ada dalam pesawat penerima terdorong dan menghasilkan tekanan suara yang sama dengan tekanan suara yang dikirimkan mikrofon.