belajar fisika kelas 12

Materi dalam pelajaran kita dalam kelas 12 sangat lah penting bagi kita sendiri untuk kita pelajari. Lebih juga dalam pelajaran fisika atau mungkin jika teman teman mengambil pelajaran FISIKA dalam UNBK kalian. Dalam materi fisika terdapat beberapa bab yang harus kita pelajari yaitu :

BAB 01 - Gelombang Mekanik

Pengertian Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik ialah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang. Suara adalah salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui suatu perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara). Tanpa udara, suara tidak dapat dirambatkan. Di pantai bisa dilihat ombak, yang merupakan suatu gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya. Contoh lain misalnya gelombang pada tali

Gelombang mekanik adalah suatu gelombang yang membutuhkan medium untuk berpindah tempat. Gelombang laut, gelombang tali atau gelombang bunyi termasuk dalam gelombang mekanik. Kita bisa menyaksikan gulungan gelombang laut karena gelombang menggunakan laut sebagai perantara. Kita dapat mendengarkan musik karena gelombang bunyi merambat melalui udara hingga sampai ke telinga kita. Tanpa udara kita tidak akan mendengarkan bunyi. Dalam hal ini udara berperan sebagai medium perambatan bagi gelombang bunyi.

Jenis-Jenis Gelombang Mekanik

Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi 2 yaitu :

• Gelombang transversal yaitu jenis gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contoh gelombang jenis ini adalah gelombang pada tali.

• gelombang longitudinal yaitu jenis gelombang yang memiliki arah rambat sejajar dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinky.

Baca Juga :  Pengertian Kas Berserta Faktor Yang Mempengaruhi Besaran Kas Minimal

---

Rumus Gelombang Mekanik

Persamaan yang digunakan dalam gelombang adalah sebagai berikut :
T = t/n
f = n/t
dan
T = 1/f
f = 1/T

Keterangan :

T adalah periode (s)
t adalah waktu (s)
n adalah banyaknya gelombang (kali)
f adalah frekuensi (Hz)

Untuk menentukan cepat rambat gelombang digunakan persamaan ;
v = λ.f atau v = λ/T
Keterangan :

λ adalah panjang gelombang (m)
v adalah cepat rambat gelombang (m/s)

---

Contoh soal Gelombang Mekanik

Berikut adalah gambar gelombang transversal.

tentukan:

a. frekuensi getaran,

b. panjang gelombang

c. cepat rambat gelombang.

Jawab:

a. Dari gambar didapatkan bahwa

T = t/n

= 8/2

= 4 s, maka

f = 1/T

= ¼

= 0.25 Hz

b. λ = s/n

= 16 cm/2

= 8 cm

c. v= f×λ = 0.25×8

= 2 m/s

Itulah ulasan tentang Gelombang Mekanik : Pengertian, Jenis, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap Semoga apa yang diulas diatas bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan terimakasih

Baca juga refrensi artikel terkait lainnya disini :

• Arus Listrik : Pengertian, Hambatan, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap
• Hukum Ohm : Pengertian, bunyi, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap
• Gerak Melingkar Beraturan : Pengertian, Ciri, Besaran dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap
• Fluida Dinamis : Pengertian, Jenis Aliran, Ciri Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Lengkap
• Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Lengkap
• Arus Bolak-Balik : Pengertian, Keuntungan, Dan Contoh Soalnya Lengkap

BAB 02 - Bunyi

A. PENGERTIAN BUNYI

Bunyi adalah salah satu gelombang dalam fisika, yaitu gelombang longitudinal yang dapat dirasakan oleh indera pendengaran (telinga). Bunyi juga dapat didefinisikan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh benda yang bergetar. Setiap getaran yang terjadi akan menggetarkan molekul atau partikel udara di sekitarnya, hal inilah yang menimbulkan bunyi. Benda yang menghasilkan bunyi disebut dengan Sumber bunyi. Bunyi termasuk gelombang longitudinal, artinya bunyi membutuhkan media dalam perambatannya, nah media tersebut bisa berupa zat padat, zat cair atau gas, bunyi tidak dapat merambat pada ruang hampa. Bunyi memiliki cepat rambat yang tidak terlalu kuat, oleh karena itu bunyi membutuhkan waktu untuk berpindah dari satu tempat dari tempat lain. Contohnya adalah ketika ada petir, maka yang lebih dahulu kita sadari adalah cahaya dari petir tersebut, kemudian baru bunyinya terdengar, nah fenomena ini dikarenakan cepat rambat gelombang cahaya jauh lebih cepat dibandingkan cepat rambat gelombang bunyi.

BUNYI

B. SYARAT BUNYI DAPAT TERDENGAR

Agar suatu bunyi dapat didengar oleh manusia, maka harus memenuhi syarat-syarat berikut :

• Ada benda yang bergetar (Ada sumber bunyi)
• Ada medium yang merambatkan bunyi (baik melalui zat padat, cair atau gas)
• Pendengar berada dalam jangkauan sumber bunyi
• Frekuensi bunyi termasuk ke dalam frekuensi yang dapat didengar oleh penerima bunyi

D. SIFAT – SIFAT BUNYI

• Dikategorikan sebagai gelombang, yaitu berupa hasil getaran yang merambat.
• Membutuhkan medium dalam perambatannya (tidak dapat merambat dalam ruang hampa).
• Cepat rambatnya dipengaruhi oleh medium perambatannya. Semakin padat / rapat mediumnya maka semakin cepat perambatan bunyi.
• Dapat mengalami Resonansi dan Pemantulan.

E. CEPAT RAMBAT BUNYI

Cepat rambat bunyi adalah kecepatan perambatan gelombang bunyi yang didapatkan dari hasil bagi jarak yang ditempuh dengan waktu tempuh bunyi tersebut. Ada dua hal utama yang mempengaruhi cepat rambat bunyi, yaitu :

• Kerapatan partikel medium perambatannya. Semakin rapat susunan meidum tersebut maka akan semakin cepat bunyi merambat. Artinya perambatan bunyi pada zat padat lebih cepat dibandingkan ada zat cair.
• Suhu medium perambatannya, semakin tinggi suhu medium perambatannya maka akan semakin cepat bunyi merambat, demikian pula sebaliknya.

Rumus cepat rambat bunyi adalah sebagai berikut :

RUMUS CEPAT RAMBAT BUNYI

atau jika yang diketahui frekuensi, panjang gelombang atau periodenya, maka dapat digunakan rumus berikut ini.

RUMUS CEPAT RAMBAT GELOMBANG

Nah pada rumus tersebut terdapat dua besaran fisika yang berhubungan dengan cepat rambat bunyi, yaitu jarak tempuh dan waktu tempuh. Berikut adalah penjelasan lebih lanjut tentang besaran-besaran tersebut :

1. Besaran Jarak (s)

Jarak adalah salah satu besaran dalam fisika yang menunjukkan seberapa jauh suatu benda berubah posisi dalam lintasan tertentu. Satuan Internasional (SI) untuk jarak adalah meter (m), dalam kehidupan sehari hari di indonesia, kita lebih sering menggunakan satuan kilometer (km), sedangkan di Amerika sering digunakan satuan mil atau kaki. Hasil dari Jarak dapat diperoleh dari perkalian kecepatan dengan waktu tempuh.

Penting untuk diketahui kalau “jarak” itu berbeda dengan “perpindahan”. Jarak adalah angka yang menunjukkan seberapa jauh suatu benda berubah posisi dengan mengkur lintasan yang dilaluinya. Sedangkan perpindahan adalah angka yang menunjukkan seberapa jauh suatu benda berubah posisi dengan mengabaikan panjang lintasan yang dilaluinya. Contohnya, Sebuah mobil balap melaju dari titik start, mengelilingi 1 lintasan yang panjangnya 2 kilometer, kemudian berhenti kembali di titik start pada posisi yang sama sebelum ia mulai melintas. “Jarak” yang dilalui mobil itu adalah 2 km, sedangkan perpindahannya adalah 0 (karena dia memulai dan berhenti pada lokasi yang sama).

2. Besaran Waktu Tempuh (t)

Waktu tempuh adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk berpindah dari suatu posisi ke posisi yang lain dalam kecepatan tertentu. Satuan Internasional untuk Waktu Tempuh adalah sekon (s), sedangkan simbol yang dipakai untuk melambangkan waktu tempuh adalah t (huruf kecil). Waktu tempuh dapat diperoleh dari hasil pembagian jarak dengan kecepatan.

3. Frekuensi (f)

Secara umum frekuensi adalah besaran ukuran jumlah putaran ulang suatu peristiwa dalam waktu tertentu. Dalam gelombang bunyi, frekuensi adalah jumlah gelombang bunyi yang melewati titik tertentu dalam satu detik. Satuan internasional yang dipakai untuk frekuensi adalah Hertz (Hz). Simbol yang digunakan untuk melambangkan frekuensi adalah f (huruf kecil).

4. Periode (T)

Secara umum Periode adalah waktu yang ditempuh untuk melakukan suatu peristiwa. Dalam Gelombang, periode adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu satu gelombang. Satuan yang sering digunakan untuk periode adalah detik atau sekon (s). Simbol yang digunakan untuk melambangkan periode adalah T (huruf besar).

RUMUS FREKUENSI DAN PERIODE

5. Panjang Gelombang (λ)

Panjang Gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh satu gelombang. Simbol yang digunakan untuk melambangkan panjang gelombang adalah λ. 

• Untuk gelombang transversal, satu gelombang terdiri dari satu bukit dan satu lembah.
• Sedangkan Untuk Gelombang Longitudinal, satu gelombang terdiri dari satu rapatan dan satu renggangan.

F. RESONANSI DAN PEMANTULAN BUNYI

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda akibat adanya getaran dari benda lain sebagai pemicunya. Sedangkan pemantulan adalah peristiwa dikembalikannya gelombang bunyi ke arah data karena menabrak bidang pantul tertentu. Sama seperti prinsip pemantulan pada gelombang lainnya. Sudut yang dibentuk antara gelombang bunyi datang dengan garis normal sama dengan sudut yang dibentuk oleh gelombang bunyi pantul dengan garis normal.

G. KLASIFIKASI MACAM – MACAM JENIS BUNYI

Berikut adalah macam – macam jenis bunyi berdasarkan frekuensinya.

1. Bunyi Ultrasonik

Bunyi ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz. Bunyi ini tidak dapat didengar oleh manusia dan hanya bisa didengar oleh beberapa hewan tertentu seperti kelelawar dan lumba-lumba. Bunyi ini sering dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai hal, contohnya seperti pengukuran kedalaman laut dan pemeriksaan USG pada bidang kesehatan.

2. Bunyi Audiosonik

Bunyi Audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 – 20.000 Hz. Bunyi Audiosonik merupakan bunyi yang dapat di dengar oleh manusia dan banyak makhluk hidup lainnya.

3. Bunyi Infrasonik

Bunyi infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz. Bunyi ini tidak dapat didengar oleh manusia, beberapa hewan yang mempunyai kemampuan untuk mendengar bunyi ini antara lain anjing, laba-laba, dan jangkrik.

BAB 03 - Optika Fisis

Optik merukan cabang dari ilmu fisika dalam bahasa inggrisnya adalah phscys, yaitu ilmu yang mempelajari dalam ruang lingkuo konsep cahaya.

Optik fisis ini meliputi sifat-sifat dari cahaya, interferensi dari cahaya, hakikat cahaya dan pemanfaatan cahaya-cahayanya.

Lensa optik bisa terbuat dari bahan kaca, plastik, fiber, dan lain sebagainya. Berikut di bawah ini merupakan arti definisi / pengertian dari beberapa benda / alat optikyang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

1. Teropong Bintang
Teropong bintang adalah alat yang digunakan untuk melihat atau mengamati benda-benda di luar angkasa seperti bulan, bintang, komet, dan lain sebagainya. Sifat bayangannya adalah maya, terbalik dan diperbesar.

2. Teropong Bumi
Teropong bumi adalah alat yang digunakan untuk melihat atau mengamati benda-benda jauh yang ada di permukaan bumi. Bayangan yang terbentuk sifatnya maya, diperbesar dan tegak.

3. Mikroskop
Mikroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk melihat suatu benda yang jaraknya dekat dengan ukuran yang sangat kecil (mikron) untuk diperbesar agar dapat dilihat secara detil. Sifat bayangan yang terjadi yaitu maya, terbalik dan diperbesar. Biasanya digunakan untuk melihat bakeri, sel, virus, dan lain-lain.

4. Teropong Prisma
Teropong prisma adalah tropong yang berfungsi untuk melihat benda yang jauh agar tampak lebih dekat dan terlihat jelas.

5. Periskop
Periskop adalah teropong yang digunakan oleh kapal selam yang pada umumnya digunakan untuk melihat keadaan sekitar di luar kapal selam.

6. Teropong Cermin
Tropong Cermin adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda langit antariksa dengan sifat gambar tidak terbalik, diperbesar, maya.

7. Teropong Radio
Teropong radio adalah benda optik yang digunakan untuk melihat benda angkasa di luar angkasa yang jaraknya sangat jauh sekali.

8. Episkop
Episkop adalah suatu benda yang berguna untuk memproyeksikan gambar yang tidak tembus cahaya dengan sifat bayangan tegak diperbesar.

9. Proyektor Slide
Proyektor slide adalah alat yang memiliki fungsi menampilkan bayangan sebuah gambar positif yang dapat ditembus cahaya.

10. Overhead Proyektor / OHP
Over Head Projectror adalah benda yang berguna untuk melihat bayangan gambar diapositif seperti yang umumnya digunakan untuk presentasi di kelas.

11. Kaca Pembesar / Lup / Loop
Kaca pembesar adalah benda optik yang berguna untuk mengamati benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas dengan menggunakan jenis lensa positif. 

BAB 04 - Listrik Statis

APA ITU PENGERTIAN LISTRIK STATIS?

Sebelum kita lebih jauh membahas tentang materi litrik statis, sudahkah para sahabat mengetahui pengertian dari listrik statis? Energi listrik saat ini sangat dibutuhkan oleh manusia. Di setiap lini kehidupan pasti memerlukan listrik. Listrik dibedakan menjadi dua, listrik statis dan dinamis. Listrik Statis adalah muatan listrik dalam keadaan diam sedangkan listrik dinamis adalah muatan listrik yang bergerak.

Kata listrik sudah diamati sejak tahun 200 SM oleh Thales berasal dari kata yuniani yaitu elektron yang bermakna ember. Muatan listrik dapat dihasilkan dengan cara menggosok-gosokkan antar dua benda. Jika masa SD kalian pernah menggosokan penggaris plastik dan didekatkan dengan potongan kertas maka potongan kertas tersebut bisa tertarik ke penggaris tersebut. Dan jika sudah melakukan itu, anda sebenernya sudah menciptakan muatan listrik.

Jika kita sudah mempelajari atom di pelajaran kimia, atom terdiri dari muatan negatif yang disebut dengan elektron, positif disebut dengan proton dan muatan netral. Atom yang bersifat netral berarti jumlah muatan negatif dan positifnya adalah sama. Jika keseimbangan ini terganggu, benda tersebut akan menjadi bermuatan listrik. Contohnya balon digosok dengan kain, elektron dipindahkan dari atom-atom kain ke atom-atom
balon. Balon menjadi bermuatan negatif, dan kain yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif. Muatan
tidak sejenis selalu tarik-menarik. Jadi, kain menempel ke balon.

RUMUS HUKUM COULUMB

Jika kita mempelari muatan ini, maka kita akan mengenal dengan hukum Coulumb. Coulumb menyelidiki bahwa jika dua buah muatan didekatkan maka akan menimbulkan sebuah gaya yang dinamakan gaya listrik atau gaya coulumb. Dua buah muatan sejenis jika didekatkan akan menibulkan gaya tolak menolak, sedangkan jika dua buah muatan berlainan jenis didekatkan maka akan menimbulkan gaya tarik menarik.

Besar gaya coulumb tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

Rumus gaya coulumb

CONTOH SOAL HUKUM COULUMB DAN PENYELESAINNYA

Jika sahabat belum memahami bagaimana penerapan persamaan di atas, maka berikut ini saya berikan contoh soal dan penyelesainnya:

Dua titik A dan B berjarak 5 meter, masing-masing bermuatan listrik +5× 10-4 C dan -2× 10-4 C. Titik C terletak di antara A dan B berjarak 3 m dari A dan bermuatan listrik +4× 10-5 C. Hitung besar gaya elektrostatis dari C!

Untuk penyelesainnya silahkan perhatikan dibawah ini:

Pengertian dan Gambar Medan Listrik

Materi selanjutnya yang harus kalian pahami adalah medan listrik. Apa itu medan listrik? eits bukan sumatra utara ya. Benda yang bermuatan listrik dikelilingi sebuah daerah yang disebut medan listrik. Untuk menggambarkan medan listrik ini, para ilmuan memvisualkan dengan garis-garis gaya. Jika muatannya positif menjahui sedangkan jika muatannya negatif adalah mendekati. Perhatikan gambar di bawah ini, gambar ini adalah gambar medan listrik yang divisualkan dengan garis-garis gaya listrik.

RANGKUMAN RUMUS ATAU PERSAMAAN LISTRIK STATIS

Sebenernya banyak sekali persamaan atau rumus di materi listrik statis ini, namun saya akan meringkasnya kedalam sebuah tabel sehingga sahabat bisa lebih memahaminya. Perhatikan gambar dibawah ini:

Rangkuman Rumus Listrik Statis

Bisa sahabat lihat pada gambar di atas, sudah sayaa rangkumkan seluruh persamaan aatau rumus yang akan kita gunakan pada materi listrik statis ini dari gaya coulumb, medan listrik, potensial listrik, energi listrik serta persamaan pada kapasitor.

PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Lalu apa sih manfaat dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari? mungkin pertanyaan ini yang ada dibenak sahabat, ok mari kita ulas secara singkat ya.

PENGGUMPAL ASAP ATAU PENYARING ASAP PABRIK

Yups benar sekali, konsep listrik statis digunakan pada cerobong-cerobong asap pada pabrik pada kawasan industri. Tujuannya adalah mengurangi pencemaran udara dengan menggumpalkan zat-zat yang berbahaya. Cara kerja alat penggumpal asap ini adalah alat terdiri dari kawat dan pelat logam. Untuk mengumpalkan partikel abu maka kawat akan dibuat bermuatan negatif sehingga ketika partikel abu melewati kawat maka partikel tersebut akan bermuatan negatif.

Kemudian pelat logam dibuat bermuatan positif sehingga akan menarik partikel abu yang bermuatan negatif. Inggat pada bahasan diawal tadi, jika dua buah muatan yang berlawanan jenis atau berbeda jenis maka akan menimbukan gaya tarik menarik sehingga Gumpalan-gumpalan partikel abu itu kemudian jatuh ke dasar cerbong sehingga mudah dibersihkan. Teknik penggumpal asap ini sering digunakan dalam pabrik baja, pabrik semen, dan industri kimia yang banyak mengeluarkan asap.

CAT SEMPROT

Pernahkah kalian melihat tukang cat body mobil? Teknik mengecat menggunakan mesin semprot sebenarnya sudah mengaplikasikan materi listrik statis. Cara kerjanya butiran cat dari aerosol menjadi bermuatan ketika bergesekan dengan mulut pipa semprot dan udara. Masih inggatkan cara untuk menghasilkan benda bermuatan pada bahasan sebelummnya? Salah satu caranya ya dengan menggosok-gosokkan. Bila benda yang dicat diberi muatan berlawanan, maka butiran cat akan tertarik ke badan benda. Metode ini sangat efektif, efisien, dan murah.

MESIN FOTOKOPI

Cara kerja dari mesin fotokopi secara sederhana mirip dengan mesin penggumpal asap diatas.  Suatu pola muatan positif pada pelat tadi, mencitrakan bidang hitam yang akan digandakan, menarik partikel bermuatan negatif dari bubuk hitam halus yang disebut toner, toner tersebut jadi bermuatan negatif karena berhubungan dengan butir-butir gelas kecil di baki pengembang. Pola toner dipindahkan ke atas secarik kertas kosong dan dipanggang di atasnya.

BAB 05 - Magnet

Benda Berdasarkan Sifat Kemagnetan

Benda berdasarkan sifat kemagnetannya dapat dibedakan menjadi tiga sebagai berikut.

1.  Ferromagnetik

Ferromagnetik merupakan sifat benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet. Contoh benda yang bersifat ferromagnetik adalah besi dan baja.

2. Paramagnetik

Paramagnetik merupakan sifat benda yang  ditarik lemah oleh magnet, contohnya adalah platina dan alumunium.

3.  Diamagnetik

Benda dengan sifat diamagnetik sama sekali tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh benda diamagnetik adalah seng dan bismut.

Sebuah magnet dapat dibagi menjadi bagian lebih kecil yang dinamakan magnet elementer. Pada benda yang bersifat magnet, susunan magnet elementernya teratur dan membentuk arah yang sama. Magnet elementer besi mudah bergerak, sehingga bersifat sementara. Sedangkan magnet elementer dari baja sukar bergerak, sehingga bersifat tetap.

Kutub-kutub Magnet

Semua magnet memperlihatkan ciri-ciri tertentu. Setiap magnet memiliki dua daerah yang gaya magnetnya paling kuat, yang disebut kutub magnet. Terdapat dua kutub maget, yaitu kutub utara (U) dan kutub selatan (S).

Seringkali kutub magnet juga bertuliskan N dan S. N merupakan kutub utara magnet (singkatan dari north yang berarti utara), sedangkan S adalah kutub selatan (singkatan dari south yang berarti selatan). Kutub-kutub magnet selalu berpasangan, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Sifat-sifat Kutub Magnet 

Apabila dua buah magnet saling didekatkan, maka magnet pertama akan mengerjakan gaya pada magnet kedua, dan magnet kedua mengerjakan gaya pada magnet pertama. Gaya magnet, seperti halnya gaya listrik, berupa tarikan atau tolakan.

Jika dua kutub utara didekatkan, maka keduanya akan tolak menolak. Dua kutub selatan jika saling didekatkan juga akan tolak menolak. Akan tetapu, jika kutub utara didekatkan pada kutub utara, maka kedua kutub akan saling tarik menarik.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada kutub magnet, kutub senama tarik menarik (U-U, S-S), sedangkan kutub tidak senama akan tarik menarik  (U-S, S-U).

Jika terdapat sebuah magnet batang yang dipotong menjadi beberapa bagian, maka bagian-bagian tersebut merupakan magnet baru dan masing-masing tetap memiliki kutub.

Cara Membuat Magnet 

Magnet ada yang diperoleh langsung dari alam dan ada juga yang dibuat oleh manusia. Magnet yang diperoleh dari alam berupa mineral magnetit. Magnet yang dibuat manusia berasal dari bahan ferromagnetik, misalnya besi, dengan cara membuat magnet-manget elementernya menjadi searah.

Cara membuat magnet dapat dibedakan menjadi tiga sebagai berikut.

1. Digosokan dengan magnet permanen

Besi digosokkan dengan magnet permanen dengan arah penggosokkan yang tetap. Jika besi digosok dengan magnet, maka magnet-magnet elementer besi yang semuka tidak teratur menjadi terarah.

2.  Induksi magnet

Besi didekatkan didekatkan di dekat magnet yang kuat, maka besi tersebut akan bersifat magnet. Pada saat besi didekatkan magnet permanen, maka magnet-magnet elementer besi disearahkan oleh gaya magnet dari magnet itu. Di saat magnet-magnet elementernya searah, maka besi tersebut berubah menjadi magnet.

3. Elektromagnetik

Pembuata magnet secara elektromagnetik dilakukan dengan cara mengalirkan arus listrik pada kumparan yang dililitkan di batang besi atau baja. Jika arus listrik dialirkan pada kawat, maka di sekitar kawat akan timbul medan listrik.

Cara membuat magnet, secara urut : induksi, digosok, dan elektromagnetik.

Macam-macam magnet

Magnet memiliki banyak bentuk, karena setiap bentuk magnet dibuat dengan tujuan dan kegunaan yang berbeda. Secara umum terdapat lima bentuk tetap magenet, yaitu Magnet Batang, Magnet Silinder, Magnet Jarum, Magnet Cincin, Magnet U (Magnet Ladam).

Gambar macam-macam magnet secara urut : magnet batang, magnet silinder, magnet jarum, dan magnet U

Medan magnet 

Medan magnet dalah daerah sekitar magnet yang masih terpengaruh oleh magnet tersebut, dilukiskan sebagai garis-garis yang disebut garis gaya magnet. Pola garis gaya magnet kutub utara : keluar, sedangkan kutub selatan : masuk.

Sudut Deklinasi dan Inklinasi

Pada jarum kompas, kutub utara dan kutub selatan jarum selalu menunjuk kutub utara-selatan magnet bumi. Kutub utara magnet bumi berimpit dengan kutub selatan magnet jarum dan sebaliknya.

Karena posisi bumi adalah berotasi miring, maka letak kutub-kutub yang dihasilkan juga miring. Hal ini menyebabkan arah jarum agak menyimpang. Sudut yang dibentuk antara jarum kompas dengan kutub utara selatan bumi disebut sudut deklinasi.

Sudut deklinasi dan inklinasi

Sedangkan sudut yang dibentuk jarum kompas dengan bidang horizontal bumi disebut sudut inklinasi.

Medan Magnet disekitar Kawat Berarus

Medan magnet di sekitar kawat berarus diselidiki oleh Hans Cristian Oersted. Untuk menentukan arah medan magnet, digunakan kaidah tangan kanan: ibu jari menunjukkan arah arus dan lipatan ke empat jari menunjukkan arah medan magnet.

Semakin besar kuat arus, maka makin besar kuat medannya. Semakin dekat jarak ke kawat, semakin besar pula kuat medan magnetnya.

Untuk mendapat medan magnet yang kuat pada sebuah penghantar, maka pada penghantar dibuat kumparan atau lilitan (solenoid).

Menentukan arah medan magnet pada solenoid menggunakan aturan genggaman tangan kanan: ibu jari menunjukkan arah medan magnet (U) dan lipatan keempat jari menunjukkan arah arus.

Keuntungan menggunakan elektromanget:

1. kemagnetan dapat diperkuat dengan memperbanyak lilitan;
2. sifat kemagnetan dapat dihilangkan sewaktu-waktu dengan memutus arus;
3. kutub dapat diubah dengan cara mengubah arah arus.

Alat yang menggunakan prinsip elektromagnetik :

• alat pengangkat benda (katrol)
• bel listrik
• pesawat telepon
• ]relai.

Gaya Lorentz

Prof. Dr. Lorentz menemukan bahwa jika suatu penghantar dalam medan magnet homogen, maka pada penghantar tersebut timbul gaya, yang diberi nama gaya Lorentz.

Besar gaya Loretz dipengarhi oleh kuat arus (i), kuat medan (B), dan panjang kawat (l).

F = B . i . l

Dengan :

F = gaya Lorentz (N)

B = kuat medan magnet (T)

 i = kuat arus (A)

Gaya Lorentz

GGL (Gaya Gerak Listrik) Induksi

Perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (percobaan Michael Faraday). Sebuah magnet yang digerakkan keluar masuk kumparan dapat menghasilkan arus listrik.

Cara menghasilkan arus induksi atau GGL induksi:

1. menggerakkan magnet di sekitar kumparan
2. menggerakkan kumparan di sekitar magnet
3. memutus sambung arus searah pada kumparan primer.

GGL yang timbul akibat perubahan jumlah garis gaya magnet disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Sedangkan peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi disebut induksi elektromagnetik.

Faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi:

1. kecepatan gerakan magnet
2. kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet (fluks magnetik)
3. jumlah lilitan kawat
4. kuat medan magnet

Penerapan induksi elektromagnetik pada generator dan dinamo sepeda.

Transformator/Trafo
Trafo berfungsi untuk menaik turunkan tegangan.
Trafo step up : menaikkan tegangan.

Ciri trafo step up:

1. tegangan sekunder (Vs) > tegangan primer (Vp)
2. jumlah lilitan sekunder (Ns) > jumlah lilitan primer (Np)
3. kuat arus primer (Ip) > kuat arus sekunder (Is)

Trafo step down : menurunkan tegangan

Ciri trafo step down:

1. tegangan primer (Vp) > tegangan sekunder (Vs)
2. jumlah lilitan primer (Np) > jumlah lilitan sekunder (Ns)
3. kuat arus sekunder (Is) > kuat arus primer (Ip)

Trafo step up dan step down

Persamaan pada trafo :
Np/Ns = Vp/Vs = Ip/Is
Efisiensi trafo :η=Ps/Pp  x 100%
η=Ws/Wp  x 100%
Penggunaan trafo : (1) power supply/catu daya; (2) adaptor, (3) transmisi jarak jauh.

BAB 06 - Listrik Bolak - Balik

A.      Pengertian Arus  bolak balik

Arus bolak balik adalah arus listrik yang berbalik arah dengan frekuensi tetep sehingga disebut arus AC (Alternating Current). Pada listrik arus bolak balik, GGl serta arusnya mempunyai lebih dari satu arah atau arahnya berubah sebagai fungsi waktu. Sumber Arus  bolak balik adalah generator Arus  bolak balik. Generator Arus  bolak balik terdiri atas sebuah kumpuran persigi yang diputar dlam medan magnet.

Arus bolak balik dibedakan antara Arus bolak balik yang mempunyai fungsi atau pola grafik sinusoida dan Arus bolak balik yang non sinusoida seperti pada gambar :

  Sumber arus bolak balik adalah generator arus bolak alik, generator arus bolak balik terdiri atas sebuah kumparan persegi yang diputar dalam medan magnet. Gaya gerak listrik (GGL) yang dihasilkan oleh generator arus bolak balik berubah secara periodic menurut fungsi sinus atau cosinus. GGL sinusoida ini dihasilkan oleh sebuah kumparan yang berputar dengan laju sudut tetap.tegangan yang dihasilkan berupa tegangan sinusoida dengan persamaan sebagai berikut:

Ԑ = NBA ω sin ωt

Atau

Ԑ = Ԑ_m sin ωt

Dengan :

Ԑ_m = NBA ω = gaya gerak listrik maksimum

N = Jumlah lilitan kumparan

A = luas kumparan

B = besarnya induksi magnetic

ω = frekuensi sudut putaran kumparan

 Beban listrik dalam rangkaian Arus bolak balik dapat berupa resistor (R),kapasitor (C) dan indictor (L).

Pada Arus AC diukur dengan amperemeter AC, besaran yang terukur merupakan nilai rms (root mean square) atau nilai afektif dari arus,untuk melihat bentuk arus.untuk melihat bentuk arus sinusoidal yang dihasilkan oleh sumber bolak balik, dapat digunakan osiloskop. Monitor sebuah osiloskop terbagi-bagi menjadi baris-baris dan kolom-kolom sehingga membentuk sebuah kotak seperti pada gambar :

 

Dari gambar diatas sumbu vertikal menunjukkan nilai tegangan atau arus yang dihasilkan oleh sumber bolak balik dan sumbu horizontal menunjukkan waktu.

 B.       Harga Efektif (Root-mean-square) dan Harga Rata-Rata (average)

Pada listrik arus bolak ballik besarnya GGL (Ԑ), beda potensial (V) dan arus (I) selalu berubah sebagai fungsi wkatu. Untuk itu perlu suatu besaran yang bersifat tetap, tidak digunakan harga efektif dan harga rata-rata, baik untuk GGl,beda potensial maupun arus.

Alat ukur amperemeter AC dan volt meter AC dapat mengukur nilai efektif dari arus dan tegangan bolak balik.nilai efektif arus dan tegangan bolak balik adalah kuat arus dan tegangan yang dianggap setara dengan arus dan tegangan searah yang menghasilkan jumlah energy yang sama ketika melalu suatu pengantar dalam waktu yang sama. Besarnya arus efektifyang mengalir pada sebuah rangakain seperti pada gambar Dibawah dapat dihitung  dengan cara sebagai berikut.

  

   1.   Harga Efektif (root-mean-square, rms)

Harga efektif arus(I_ef = I_rms) dari arus listrik bolak balik didefenisikan setara dengan besarnya arus rata-rata yang pada besar hambatan dan selang waktu yang sama,menghasilkan kerja listrik yang sama besar.

Untuk arus rata,jika arus sebesar I mengallir pada hambatan Rselam selang waktu t akan menghasilkan kerja listrik sebesar:

W = R  I² t

Untuk arus rata, I = I_ef

W= R  I²_ef t

Kerja yang dihasilkan oleh arus bolak balik pada hambatan Rdalam selang waktu t adalah:

 W=  i²   dt

Dalam waktu setengah periode, energy yang dihasilkan oleh arus efektif adalah

W_ef   = I²_ef  R   T

Untuk selang waktu satu periode, harga efektif listrik arus bolak balik

I_ef = ² dt

Harga efektif untuk GGL dan arus adalah

Ԑ_ef = _p

Dan

I_ef  p

Biasanya tanda atau keterangan efektif tidak dituliskan.itu berarti yang dimaksud adalah harga efektifnya. Pada umumnya alat-alat ukur listrik bolak balik dikalibrasi untuk harga efektif untuk tegangan sinusoida.

2.      Harga rata-rata (average-value)

Harga rata-rata arus dari listrik arus bolak balik didefenisikan setara dengan besarnya arus rata yang dalam selang waktu sama memindahkan sejumlah muatan yang sama besarnya.Jika arus rata dengan selang waktu memindahkan sejumlah muatan, q = I t. Listrik arus rata, arus yang mengalir tetap besarnya, berarti arus rata-rata dan arus sesaat sama besarnya, atau

I = Ī

q= I t = Ī t

Jumlah muatan yang dipindahkan oleh arus bolak balik dalam selang waktu t adalah

 

 Untuk selang waktu satu periode harga rata-rata bagi arus GGL dan tegangan adalah

 Untuk arus bolak balik yang mempunyai pola grafik simetrikm,artinya bagian positif dan negative sama besar, maka dalam selang waktu tharga rata-ratanya nol. Dalm hal demikian, harga rata-rata diambil untuk selang waktu setengah periode.

C.      Fungsi eksponensial dan Impedansi Kompleks

1.      Fungsi eksponensial kompleks

Pada suatu rangkaian bolak-balik yang terdiri dari sebuah resistor yang seri dengan sebuah kapasitor seperti pada gambar berikut

 

     Salah satu cara untuk memecahka persamaan diatas adalah dengan menggunakan fungsi eksponensial kompleks untuk menyatakan suatau fasor. l Suatu bilangan kompleks dapat dinyatakan sebagai  z = x + jy dimana j = yang merupakan bilangan khaya (imajener), x disebut bagian nyata (real) dari, dan ditulis : x = Ri . Besaran y disebut bagian khayal dan ditulis y = I_m  .

Suatu fasor  z = x + j y dapat dinyatakan secara mengutup (polar) dengan menggunakan fungsi eksponensial kompleks:

  z =  e ^jɸ

2.      Fungsi impedansi kompleks

Kembali kepersamaan (1.2)

V_p  cos  ( ωt +ɸ )= I (t) R + 

Dengan

V_s (t) = Vp cos (ωt +ɸ_os) dan I (t) = I_p cos ( ωt +ɸ_oi) dimana V_s (t) = V_p e^{j (ωt + ɸos)} 

Impeansi kompleks untuk reaktansi kapasitif yaiu:

   

D.      Rangkaian RLC

Rangkaian penting dalam rangkaina arus bolak balik ialah rangkaian RLC seri dan parallel.

1.      Resonansi RLC-Seri

Sebuah rangkaian yang terdiri atas hambatan, induktansi, dan kapasitor yang terhubung secara seri dan dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan yang berubah terhadap waktu v_s (t) seperti pada gambar.kita mulai dengan menganalisis arus yang mengalir pada rangkaian.

 Pada rangkain RLC seri adalah rangkain yang terdiri atashambatan inductor dan kapasitor yang disusun secara seri seperti pada gambar 5 kemudian rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik. Andaikan arus sesaatnya  I = i_m  sin ωt diperoleh :

Dari gambar diatas diperoleh:

tan

 

jika dibuat grafik tegangan total dan arus pada sebuah grafik,akan didapatkan grafik sebagai berikut :

Beda fase antara tegangan total (V_ab) terhadap arus adalah  dengan 0 <  < 90⁰(tegangan mendahului arus)

2.       Impedensi rangkaian RLC seri

Hambatan total karena pengaruh resistor R, inductor X_L, dan kapasitor X_Cdalam rangkaian arus bolak balik dapat diganti dengan sebuah hambatan pengganti yang disebut impedansi (Z) sehingga akan berlaku hubungan

V = V = I Z

Nah, bagaimanakah cara mengetahui frekuensi resonansi dari sebuah rangkaian ? dengan mengubah-ubah frekuensi yang dihasilkan oleh sebuah generator, anda dapat menetukan frekuensi resonansi dari rangkaian dengan cara frekuensi  generator diubah-ubah mulai dari nilai terkecil, kemudian secara perlahan-lahan dinaikkan sambil mengamati arusyang terbaca pada amperemeter.

 Arus akan membesar  dan akhirnya akan mengecil. Pada arus mencapai nilai maksimum, frekuensi pada rangkaian itu merupakan frekuensi resonansi.

Banyak peralatan elektronik memerlukan rangkaian resonans. Diruang sekitar anda,merambat berbagai gelombang radio dan gelombang televise dengan berbagai macam frekuensi. Agar pesawat radio atau televise dapat menerima satu macam frekuensi, dibutuhkan sebuah rangkaian resonansi yang frekuensi resonansinya dapat diubah-ubah.

 Rangkaian semacam ini disebut rangkaian penala. Pengubahan freuensi resonansi biasanya dilakukan dengan menggunakan kapasitor yang kapasitasnya dapat diubah-ubah, disebut kapsitor variable.

      E.     Daya Dalam Rangkaian Ac

Jika sebuah induktor dialiri arus listrik bolak balik, pada inductor akan timbul medan magnetic. Untuk menimbulkan medan magnetik ini dibutuhkan energi yang kemudian akan tersimpang didalam medan magnetic. Jika arus listriknya dihentikan, medan magnetic akan hilang.

Bersamaan dengan itu, energy yang tersimpandidalam medan magnetik pun akan berubah kembali menjadi energy listrik. Oleh karena inductor dialiri arus bolak balik, akan terjadi perubahan energy berulang ulang secara periodic dari energy listrik ke medan magnetikdan sebaliknya dari medan magnetic ke energy listrik.

Peristiwa yang sama dapat terjadi pada kapasitor. Ketika kasitor dihubungkan dengan tegangan listrik,di dalam kapasitor timbul medan listrik. Untuk menimbulkan medan listrik ini dibutuhkan energy yang bersal dari tegangan listrik. Jika tegangan listriknya diputuskan, medan listrik di dalam kapasitor juga akan menghilang dan energy yang tersimpan didalamnya akan kembali ke rangkaian dalam bentuk arus listrik sesaat. Oleh karena kapasitor dihubungkan dengan tegangan bolak balik, akan terjadi terjadi peristiwa perubahan energy secara periode.

Jadi inductor murni dan kapasitor murni yang ada didalam rangkaian arus bolak balik tidak menghabiskan energy listrik karena yang sebenarnya terjadi adalah perubahan secara berulang energy listrik dari rangkaian kemedan magnet atau medan listrik.

BAB 07 - Fisika Inti

DIFUSI NEUTRON

(PERSAMAAN DIFUSI NEITRON)

Persamaan difusi menggambarkan hubungan antara laju produksi, laju serapan dan laju bocoran. Produksi neutron dalam suatu elemen volume, berasal dari hasil reaksi fisi, peristiwa hamburan inelastik (removal inelastic scattering), serta sumber neutron di luar elemen. Sedangkan serapan neutron disebabkan karena reaksi absorpsi neutron oleh inti-inti atom medium. Dan adanya bocoran neutron disebabkan karena hamburan yang keluar menuju elemen ruang lain atau keluar dari batas luar medium.

Untuk melakukan penurunan persamaan difusi diterapkan konsep keseimbangan jumlah neutron yang masuk dan neutron yang keluar dari teras. Persamaan keseimbangan jumlah neutron dituliskan di bawah ini:

NEUTRON

Neutron dan proton adalah partikel-partikel subatomik pembentuk inti atom. Neutron tidak dapat ditemukan dalam keadaan bebas di alam dalam waktu lama karena waktu paruhnya yang sangat singkat. Neutron dihasilkan antara lain melalui reaksi spontan dari unsur-unsur radioisotop seperti Radium-Berilium (Ra-Be), Plutonium-Berilium (Pu-Be), dll.

Neutron memiliki sifat-sifat yang menjadikannya sebagai probe yang ideal untuk menginvestigasi karakteristik bahan/material. Sifat-sifat tersebut yaitu:

1.      Netral (muatan listrik q = 0). Sehingga neutron memiliki daya tembus yang besar, tidak merusak materi yang dikenainya, dan dapat digunakan pada sampel-sampel dengan kondisi lingkungan yang keras.

2.      Neutron memiliki panjang gelombang, panjang gelombang neutron (termal) berorde sama dengan jarak antar atom. Sehingga neutron dapat digunakan untuk menentukan struktur kristal dan jarak antar bidang-bidang atom.

3.      Karena netral, maka neutron hanya berinterkasi dengan inti atom dan tidak terhalang oleh elektron-elektron atom. Dengan kata lain neutron dapat "melihat" inti atom. Sehingga neutron sensitif terhadap atom-atom ringan, mampu membedakan isotop-isotop suatu atom, dan dapat membedakan struktur molekul kompleks (menggunakan teknik variasi kontras).

4.      Energi neutron termal berorde relatif sama dengan energi-energi eksitasi elementer pada zat padat. Sehingga neutron dapat digunakan untuk mempelajari dinamika atom/kisi maupun dinamika molekul.

5.      Neutron memiliki momen magnetik. Sehingga neutron dapat digunakan untuk mempelajari struktur magnetik mikroskopik dan fluktuasi magnetik.

6.      Neutron memiliki spin. Sehingga berkas neutron dapat dipolarisir sehingga dapat digunakan untuk mempelajari struktur magnetik kompleks maupun dinamika magnetik (magnon).

PELURUHAN

Peluruhan radioaktif adalah Peristiwa pemancaran sinar radioaktif secara spontan. Inti atom yang tidak stabil selalu memancarkan secara spontan sinar radioaktif, sehingga akhirnya akan diperoleh inti atom yang stabil. Unsur yang selalu memancarkan sinar radiasi tersebut dinamakan unsur radioaktif (isotop radioaktif).

Peluruhan Pada Sinar Radioaktif

1)      Peluruhan Sinar Alfa

Suatu inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan memancarkan partikel alfa. Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik alfa dan inti anak. Inti anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan induknya.

2)      Peluruhan Sinar Beta

Salah satu bentuk peluruhan sinar beta adalah peluruhan neutron. Neutron akan meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Bentuk peluruhan sinar beta yang lain adalah peluruhan proton. Proton akan meluruh menjadi neutron, positron, dan neutrino. Peluruhan sinar beta bertujuan agar perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti atom menjadi seimbang sehingga inti atom tetap stabil.

3)      Peluruhan Sinar Gamma

Suatu inti atom yang berada dalam keadaan tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar yang lebih stabil dengan memancarkan sinar gamma yang dinamakan peluruhan sinar gamma. Peluruhan sinar gamma hanya mengurangi energi, tetapi tidak mengubah susunan inti.

Peluruhan alfa menyebabkan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat, oleh karena itu sebuah inti baru akan terbentuk. Sedangkan bentuk peluruhan beta akan menambah atau mengurangi nomor atom dan nomor massa tetap sama.

RADIOAKTIVITAS

Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa(inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang pendek). Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif.

Jenis-jenis radioaktivitas

Berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktivitas dibedakan menjadi tiga yaitu sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma.

1)      radioaktivitas sinar Alfa

sinar alfa adalah sinar yang dipancarkan oleh sinar radioaktif. Sinar alfa merupakan jenis radioaktivitas yang memiliki muatan positif. Sinar alfa terdiri dari dua proton dan dua neutron.

Sifat-sifat sinar alfa :

a.       sinar alfa merupakan inti He.

b.      dapat menghitamkan pelat.

c.       daya ionasi sinar alfa paling kuat diantara ketiga sinar radioaktif.

d.      mempunyai daya tembus paling lemah diantara ketiga sinar radioaktif.

e.       mempunyai jangkauan beberapa sentimeter di udara dan 102 di dalam logam.

2)      Radioaktivitas sinar Beta

Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yang berasal dari inti atom. . Sinar beta merupakan jenis radioaktivitas yang memiliki muatan negatif

Sifat-sifat sinar beta :

a.       Mempunyai daya ionasi lebih kecil dari sinar alfa,

b.      Mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa.

c.       Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.

3)      Radioaktivitas Sinar Gamma

Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi yang sangat tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan. Sinar gamma ikut terpancar saat inti memancarkan sinar alfa atau gamma. Sinar gamma merupakanjenis radioaktivitas yang tidak memiliki muatan positif maupun negatif.

Sifat-sifat sinar gamma :

a.       Sinar gamma tidak memiliki jangkauan maksimal di udara, semakin jauh dari sumber intensitasnya semakin kecil.

b.      Mempunyai daya ionasi paling lemah.

c.       Mempunyai daya tembus paling kuat.

d.      Tidak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet.

REAKSI INTI

Reaksi inti merupakan peristiwa perubahan suatu inti atom sehingga berubah menjadi inti atom lain dengan disertai munculnya energi yang sangat besar. Agar terjadi reaksi inti diperlukan partikel lain untuk menggoyahkan kesetimbangan inti atom sehingga kesetimbangan inti terganggu. Akibatnya inti akan terpecah menjadi dua inti yang baru. Partikel yang digunakan untuk mengganggu kesetimbangan inti yaitu partikel proton atau neutron. Di mana partikel proton atau neutron yang berenergi ditembakkan pada inti target sehingga setelah reaksi akan terbentuk inti atom yang baru disertai terbentuknya partikel yang baru. Inti target dapat merupakan inti atom yang stabil, sehingga setelah terjadi reaksi menyebabkan inti atom menjadi inti yang tidak stabil yang kemudian disebut isotop radioaktif. Jadi reaksi inti dapat juga bertujuan untuk mendapatkan isotop radioaktif yang berasal dari inti stabil.

1)      Hukum Fisika dalam Reaksi Inti

a.       Hukum kekekalan momentum

b.      Hukum kekekalan energi

c.       Hukum kekekalan jumlah muatan ( nomor atom)

d.      Hukum kekekalan jumlah nukleon ( nomor massa)

2)      Jenis Reaksi Inti

a.       Reaksi Fisi, yaitu reaksi pembelahan inti atom berat menjadi dua inti atom lain.

b.      Reaksi Fusi, yaitu reaksi penggabungan dua inti atom ringan menjadi inti atom lain yang lebih berat dengan melepaskan energi.

SUMBER ENERGI NUKLIR

(PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR)

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik. PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan baik ketika daya keluarannya konstan. Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe.

1.      Faktor Pencemaran Lingkungan dan Gangguan Kesehatan

Secara rata-rata untuk satu orang yang tinggal sampai 1 km dari sebuah reaktor nuklir, dosis radiasi yang diterimanya dari bahan-bahan yang dipakai di reaktor tersebut adalah kurang dari 10% dari dosis radiasi alam. Sedangkan untuk tambang-tambang batubara dikenal istilah black lung, di mana partikel batubara yang terhirup oleh para pekerja tambang mengendap di paru-paru dan menimbulkan berbagai macam gangguan kesehatan, para pekerja di tambang Uranium terutama terkena radiasi dari Carbon 14 (C-14) dan gas Radon yang terpancar dari Uranium alam.

2.      Prinsip Kerja PLTN

1)      Dalam reaktor nuklir terjadi proses pemecahan inti atom atau yang lebih dikenal dengan proses fussion, yaitu bahan bakar dipecah dengan penembakan neutron. Pemecahan ini menghasilkan energi dan partikel-partikel. Energi yang dihasilkan sangat besar dan partikel dasar yaitu photon, elektron, dan neutron. Neutron yang baru terbentuk ini akan menembak atom disampingnya. Demikian seterusnya sehingga reaksi ini dinamakan reaksi berantai.

2)      Air biasa sebagai moderator (pengontrol kecepatan neutron) sekaligus menghasilkan uap air yang kemudian digunakan untuk menggerakan turbin.

3.      Sistem Pengamanan

Agar keamanan dapat terjamin sebuah reaktor harus dilengkapi dengan sarana pengontrol reaksi berantai dan sarana pendingin serta sarana pengolahan bahan bakar. Berbeda dengan reaksi kimia biasa, reaksi nuklir terjadi secara terus menerus. Energi yang dihasilkan ditentukan dari kecepatan terjadinya pemecahan inti atom. Dalam mengontrol terjadinya reaksi ini, neutron yang mempunyai kecepatan tinggi harus diperlambat, hal ini dapat dilakukan dengan bahan yang disebut moderator. Beberapa contoh moderator adalah (light water),  (heavy water, graphite dan lain-lain. Selain itu ada pula yang dinamakan absorber yang berfungsi untuk menyerap neutron seperti Baron, Xenon dan senagainya. Dengan cara mengontrol kadar moderator kita dapat mengontrol reaksi nuklir.

Sarana lain yang tidak kalah pentingnya adalah pengontrol panas dari reaktor. Bagian penting lainnya adalah sungkup reaktor. Bagian luar reaktor harus dibangun lapisan yang kuat, lapisan ini berfungsi untuk menjaga reaktor dari gangguan luar dan sekaligus untuk menjaga agar radiasi dapat dikurung di dalam sungkup reaktor saja apabila terjadi kebocoran dalam reaktor.

Dalam desain seluruh sistim pengaman ini ada beberapa kriteria penting yang harus dipenuhi, misalnyae single falure criteria, dimana kegagalan satu bagian tidak boleh mengakibatkan kegagalan bagian lain, dan multi barrier concept atau sistem pengaman berlapis.

4.      Reaktor Fisi

Reaktor daya fisi membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan plutonium. Reaktor daya fisi dikelompokkan lagi menjadi:

1)      Reaktor Thermal

Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau me-moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Bahan bakar yang digunakan reaktor thermal yang lebih memilih neutron lambat ketimbang neutron cepat untuk melakukan reaksi fisi. Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. Karena reaktor cepat menggunkan jenis bahan bakar yang berbeda dengan reaktor thermal, neutron yang dihasilkan di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi fisi tetap berlangsung.

2)      Reaktor Cepat

Keuntungan reaktor cepat diantaranya adalah siklus bahan bakar nuklir yang dimilikinya dapat menggunakan semua uranium yang terdapat dalam urainum alam, dan juga dapat mentransmutasikan radioisotop yang tergantung di dalam limbahnya menjadi material luruh cepat. Dengan alasan ini, sebenarnya reaktor cepat secara inheren lebih menjamin kelangsungan ketersedian energi ketimbang reaktor thermal.

Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah:

1)      Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca.

2)      Tidak mencemari udara.

3)      Sedikit menghasilkan limbah padat

4)      Biaya bahan bakar rendah.

Berikut ini berberapa hal yang menjadi kekurangan PLTN:

1)      Risiko kecelakaan nuklir, kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl.

2)      Limbah nuklir, limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun.

BAB 09 - Relativitas