5b_1613021040_ni Luh Ropik Sariningsih.docx

LISTRIK DAN MAGNET LOUDSPEAKER SEBAGAI PENERAPAN LISTRIK MAGNET DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

OLEH NI LUH ROPIK SARININGSIH

1613021040/VB

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA SINGARAJA 2018

PRAKATA

Om Swastyastu Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat beliaulah makalah yang berjudul “Loudspeaker Sebagai Penerapan Listrik Magnet Dalam Kehidupan Sehari-Hari” ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada Dr. Rai Sujanem, M.Si. selaku dosen pengampu mata kuliah Listrik dan Magnet, atas arahan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis. Tidak lupa pula penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan yang ikut andil dalam penyusunan makalah ini serta berbagai sumber yang penulis dapatkan. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun, guna penyempurnaan makalah ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca. Om Santih, Santih, Santih, Om

Singaraja, Desember 2018

Penulis

i

DAFTAR ISI PRAKATA ............................................................................................................ i DAFTAR ISI ......................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 1 1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................................. 2 1.4 Manfaat Penulisan ........................................................................................... 3 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Konsep Listrik dan Magnet yang digunakan pada Loudspeaker ................... 4 2.2 Pengertian dan Jenis-Jenis Loudspeaker ........................................................ 6 2.3 Cara Kerja Loudspeaker ................................................................................ 8 2.4 Kaitan dari Loudspeaker dengan Konsep Listrik dan Magnet ....................... 9 BAB III PENUTUP 3.1 Simpulan ........................................................................................................ 11 3.2 Saran .............................................................................................................. 11 DAFTAR PUSTAKA

ii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Fisika adalah suatu ilmu yang sangat penting terutama dalam kehidupan sehari-hari. Aktivitas manusia dalam kehidupan sehari-hari tidak terlepas dari fenomena alam. Pada fenomena alam terdapat fenomena fisis yang dipelajari khusunya dalam ilmu fisika, selain itu aspek-aspek yang ada dalam kehidupan sangat berkaitan dengan ilmu fisika. Dengan adanya ilmu fisika dan didukung oleh ilmu-ilmu yang lain dapat mendukung dan mempercepat perkembangan teknologi. Telah kita ketahui bahwa kemajuan zaman yang semakin modern ini tentunya teknologi-teknologi yang berkembang pastinya juga berkembang sangat pesat yang di dukung oleh berbagai ilmu. Salah satu ilmu yang sudah tidak asing lagi yaitu ilmu fisika. Ilmu fisika yang sangat erat kaitannya dengan kehiupan sehari-hari salah satunya yaitu listrik dan magnet. Kedua disiplin ilmu ini tentunya menghasilkan berbagai produk-produk yang sangat bermanfaat untuk menunjang kehidupan manusia. Produk-produk yang merupakan aplikasi dari penerapan listrik dan magnet dalam kehidupan sehari-hari adalah generator, televisi, radio, telepon, loudspeaker (pengeras suara), mikropon dan masih banyak lagi yang lainnya. Namun pada makalah ini akan dibahas lebih jelas mengenai alat elektronik yang merupakan produk aplikasi dari penerapan listrik magnet yaitu loudspeaker atau yang sering dikenal sebagai pengeras suara. Loudspeaker atau yang sering dikenal sebagai pengeras suara ini merupakan alat elektronik yang menerjemahkan sinyal listrik menjadi bunyi frekuensi audiosonik. Frekuensi audiosonik merupakan frekuensi dengar normal manusia dengan kisaran 20Hz - 20kHz. Frekuensi audio yang didengar merupakan hasil dari getaran komponen membran pada speaker yang memunculkan gelombang suara. Loudspeaker (pengeras suara) ini menggunakan beberapa konsep dari listrik dan magnet yang sangat mendasar yaitu dengan menggunakan konsep kemagnetan khususnya gaya Lorentz. Keunggulan dari pembahasan mengenai Loudspeaker (pengeras suara) ini adalah dapat lebih memahami

1

mengenai konsep listrik dan magnet yang ada pada loudspeaker dan juga dalam kehidupan sehari-hari tentunya loudspeaker (pengeras suara) sangat sering digunakan dalam berbagai kegiatan, agar tidak hanya mengetahui bagian luar atau body dari loudspeaker tetapi juga mengetahui bagaimana bagian dalam dari loudspeaker tersebut. Oleh karena itu dalam makalah ini akan dibahas lebih jelas mengenai konsep-konsep yang mendasari dari loudspeaker (pengeras suara), apa saja komponen-kompenen, bagaimana cara kerja, apa saja jenis-jenis serta bagaimana kaitan loudspeaker dengan listrik magnet.

1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan maka diperoleh beberapa rumusan masalah yaitu sebagai berikut. 1. Apa saja konsep listrik dan magnet yang digunakan pada loudspeaker ? 2. Apakah yang dimaksud dengan loudspeaker atau pengeras suara apa saja jenis-jenis dari loudspeaker? 3. Bagaimana cara kerja dari loudspeaker? 4. Bagaimana kaitan dari loudspeaker dengan konsep listrik dan magnet?

1.3 Tujuan Penulisan Berdasarkan rumusan masalah tersebut, diperoleh tujuan penulisan yaitu sebagai berikut. 1. Untuk mengetahui konsep listrik dan magnet yang digunakan pada loudspeaker atau pengeras suara. 2. Untuk mengetahui tentang pengertian jenis-jenis loudspeaker atau pengeras suara. 3. Untuk mengetahui cara kerja dari loudspeaker atau pengeras suara. 4. Untuk mengetahui kaitan dari loudspeaker atau pengeras suara dengan listrik magnet.

2

1.4 Manfaat Penulisan Adapun manfaat yang dapat diperoleh melalui dari penulisan makalah ini yaitu sebagai berikut. 1. Bagi Penulis Melalui penulisan makalah ini menambah wawasan penulisan tentang aplikasi dari listrik magnet dalam kehidupan sehari-hari agar tidak hanya mengetahui tentang teori dari listrik magnet tetapi juga mengetahui tentang penerapannya. 2. Bagi Pembaca Melalui penulisan makalah ini diharapkan para pembaca dapat menambah wawasan terkait dengan penerapan pada listrik magnet dalam kehidupan sehari-hari.

3

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Konsep Listrik dan Magnet yang digunakan Loudspeaker Loudspeaker atau pengeras suara menggunakan bahan dasar magnet. Magnet adalah sejenis logam yang juga dikenali dengan nama besi berani. Magnet mempunyai kuat medan yang dapat menarik butir-butir besi lain ke arahnya. Magnet dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu magnet alam dan magnet buatan. Magnet alam adalah magnet yang ada di alam tanpa campur tangan manusia. Kemagnetan magnet alam terjadi karena pengaruh medan magnet dari planet bumi. Sedangkan magnet buatan adalah magnet yang sengaja dibuat oleh manusia dari baja atau besi murni, serta dari bahan paduan seperti paduan baja dengan nikel atau paduan antara aluminium, kobalt dan nikel. Magnet buatan dapat dibuat dengan cara induksi listrik yaitu dengan cara menggosokan dengan menggunakan arus listrik. Berdasarkan hasilnya magnet buatan dibedakan menjadi magnet tetap (permanen) dan magnet sementara. Magnet permanen dibuat dari baja yang dikeraskan dan setelah baja cukup keras kemudian baja tersebut dimasukkan ke dalam kumparan kawat berisolasi yang dialiri arus listrik DC. Magnet sementara dibuat dengan cara yang sama tetapi bahan dari besi lunak, baja lunak atau bahan nikel. Magnet sementara menjadi magnet hanya pada saat digosok dengan batang magnet atau pada saat dimasukkan arus listrik ke dalam kumparan. Setelah arus listrik diputus atau penggosokkan pada batang magnet dihentikan, maka bahan magnet tersebut kembali seperti semula, tidak lagi memiliki sifat-sifat kemagnetan kecuali hanya sedikit sekali. Pada loudspeaker atau pengeras suara ini dibuat menggunakan magnet tetap atau magnet permanen. Loudspeaker atau pengeras suara ini menggunakan konsep listrik dan magnet yaitu gaya Lorentz dan elektromagnetik a. Gaya Lorentz Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang ⃗ ). Jika bergerak atau arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet (𝐵 ada sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dan penghantar tersebut berada dalam medan magnet maka akan timbul gaya yang disebut Gaya 4

Lorentz. Seperti pada gambar 1. terlihat bahwa sebuah partikel yang bermuatan q bergerak dengan kelajuan 𝑣 mengikuti arah sumbu x positif ⃗ yang arahnya menuju sumbu berada pada medan magnet induksi 𝐵 negatif. Partikel bermuatan tersebut akan mengalami suatu gaya imbas yang disebut gaya Lorentz yang arahnya tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh komponen kecepatan partikel dengan vektor medan magnet disekitar partikel tersebut. Medan magnet yang berada di dekat pasrtikel diasumsikan seragam (Alonso dan Edward, 1979).

Gambar 1. Partikel bermuatan q mengalami gaya Lorentz Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor ⃗ seperti yang terlihat arah gerak muatan listrik 𝑣 kearah medan magnet 𝐵 pada persamaan (1) dan (2) ⃗⃗⃗ ⃗ ) 𝐹𝑙 = q (𝑣 × 𝐵

(1)

⃗⃗⃗𝑙 | = 𝑞|𝑣||𝐵 ⃗ | 𝑠𝑖𝑛 𝜃 |𝐹

(2)

Secara umum gaya Lorentz dirumuskan sebagai berikut (Rai Sujanem, 2001). ⃗⃗⃗ ⃗ ) 𝐹𝑙 = (𝑞𝐸⃗ + 𝑞𝑣 × 𝐵

(3)

Dengan : ⃗⃗⃗ 𝐹𝑙 = gaya Lorentz (N) ⃗ = medan magnet 𝐵 𝑞𝐸⃗ = gaya yang ditimbulkan medan listrik ⃗ = gaya yang ditimbulkan medan magnet 𝑞𝑣 × 𝐵

5

Penentuan arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan mengikuti kaidah tangan kanan dimana ibu jari menunjukan arah pergerakan partikel (𝑣), ⃗⃗⃗𝑙 ) telapak tangan menunjukan arah gaya Lorentz (𝐹

dan jari-jari

⃗ )seperti terlihat pada gambar 2. menunjukan arah medan magnet (𝐵

Gambar 2. Arah Gaya Lorentz b. Elektromagnetik Arus listrik merupakan sumber lain untuk medan magnet, fenomena ini pertama kali ditemukan oleh Hans Christian Oersted (1777-1851), sebuah penemuan penting yang menyatakan bahwa arus listrik menghasilkan efek magnetic atau medan magnet. Medan magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik disebut dengan elektromagnetik. Medan magnetik yang dihasilkan oleh elektromagnetik mempunyai arah. Untuk menentukan arah medan magnetik maka dapat digunakan aturan tangan kanan yaitu ibu jari menunjukkan arah arus listrik, arah lipatan jari menunjukkan medan magnet.

2.2 Pengertian dan Jenis-Jenis Loudspeaker Speaker adalah sebuah transducer yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi frekuensi audiosonik dengan cara menggetarkan komponen membran pada speaker tersebut sehingga dapat memancarkan gelombang suara. Speaker adalah komponen elektronika yang terdiri dari kumparan, membran dan magnet sebagai bagian yang saling terkait. Tanpa adanya membran, sebuah speaker tidak akan mengeluarkan suara, demikian sebaliknya. Bagianbagian speaker tersebut saling terkait dan saling melengkapi satu sama lain. Fungsi speaker ini adalah mengubah gelombang listrik menjadi getaran suara.

6

Proses pengubahan gelombang listrik atau elektromagnet menjadi gelombang suara terjadi karena adanya aliran listrik arus AC audio dari penguat audio kedalam kumparan yang menghasilkan gaya magnet sehingga akan menggerakkan membran, Kuat lemahnya arus listrik yang diterima, akan mempengaruhi

getaran

pada

membran,

bergetarnya

membran

ini

menghasilkan gelombang bunyi yang dapat kita dengar. Adapun jenis-jenis loudspeaker berdasarkan frekuensinya yaitu sebagai berikut. a. Sub woofer Sub woofer merupakan jenis loudspeaker yang mampu menghasilkan frekuensi suara 20Hz - 200Hz, Sehingga kita dapat mendengarkan nada rendah atau full bass. Biasanya sub woofer dipasang pada speaker aktif komputer, speaker mobil, speaker aktif ruangan dan sebagainya. Untuk pemasangannya tentu membutuhkan box terpisah dengan speaker lainnya. Karena getaran yang dihasilkan cukup tinggi, makanya dibuatkan box tersendiri. b. Woofer Woofer merupakan jenis loudspeaker yang dapat menghasailkan frekwensi rendah yaitu sekitar 40Hz - 1000Hz. Maka suara yang dihasilkan juga akan ngebass. Jenis ini banyak sekali kita temukan di hampir semua jenis speaker aktif ruangan. Jenis ini banyak sekali dijual ditoko-toko elektronik. Disamping itu speaker ini memiliki ukuran yang bermacammacam, misalnya 4 Inch, 6 Inc, 8 Inc, 10 Inc, 12 Inc dan sebagainya. Untuk hasil suara yang bagus tentu harus dipasang pada box dan biasanya digabung dengan midrange dan tweeter. c. Midrange Midrange merupakan loudspeaker ini mampu menghasilkan frekuensi menengah sekitar 500Hz - 5000Hz. Oleh sebab itu suara yang dihasilkan terdengar jelas seperti suara kita. Biasanya jenis ini banyak kita temukan pada speaker aktif 3 way. d. Tweeter

7

Tweeter yaitu jenis loudspeaker yang menghasilkan frekuensi sekitar 5000Hz-20.000Hz. Sehingga suara

yang dihasilkan akan

sedikit

melengking. e. Full range Full range merupakan jenis loudspeaker yang mampu menghasilkan nada rendah, menengah maupun tinggi. Oleh sebab itu jenis ini sering digunakan untuk speaker sound system atau luar ruangan. Karena suara yang dihasilkan dapat terdengar dikejauhan.

2.3 Cara Kerja Loudspeaker

Gambar 3. Komponen penyusun loudspeaker Loudspeaker terdiri dari beberapa komponen utama seperti yang ditunjukan pada gambar 3. Komponen utamanya yaitu cone, suspension, magnet permanen, voice coil dan kerangka speaker. Speaker memiliki komponen elektromagnetik yang terdiri dari kumparan yang disebut dengan voice coil untuk membangkitkan medan magnet agar berinteraksi dengan magnet permanen sehingga dapat mengerakan cone speaker maju dan mundur. Voice coil merupakan bagian magnet yang bergerak dan mendekati magnet permanen yang merupakan bagian speaker yang tetap pada posisinya. Ketika sinyal listrik melewati voice coil maka akan menyebabkan arah dari medan magnet berubah secara cepat sehingga dapat terjadi gerakan tarik dan gerakan tolak dengan magnet permanen. Hal inilah yang akan menyebabkan gerakan maju dan mundur pada cone speaker. Cone merupakan komponen utama speaker yang bergerak maju dan mundur ketika arah medan magnet

8

berubah dan menyebabkan gerakan tarik dan gerakan tolak. Semakin besar cone yang digunakan pada sebuah speaker maka semakin besar permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan speaker akan semakin besar. Suspension yang terdapat dalam speaker berfungsi sebagai pemegang cone dan voice coil serta menarik cone ke posisi semulanya setelah cone tersebut mengalami gerak maju dan mundur. 2.4 Kaitan dari Loudspeaker dengan Konsep Listrik dan Magnet Loudspeaker atau pengeras suara bekerjea berdasarkan psinsip gaya Lorentz. Loudspeaker ini terdiri atas komponen dasar pengeras suara yang terdiri dari tiga bagian yaitu sebuah krucut kertas yang bersambungan dengan sebuah kumparan suara atau silinder yang dikitari oleh kawat tembaga dan sebuah magnet permanen berbentuk silinder atau bisa dikatakan bahwa kutub utara di tengan dan dikelilingi kutub selatan. Pada saat lilitan kumparan dilewati oleh arus, maka akan bekerja gaya Lorentz yang disebabkan oleh magnet permanen. Besar kecilnya gaya bergantung pada arus yang dihasilkan oleh terminal pengeras suara sehingga akan menyebabkan maju mundurnya kerucut kertas yang menumbuk udara sehingga akan menghasilkan gelombang-gelombang bunyi sesuai dengan frekuensi pengeras suara akan mengalir arus dari terminal suara menuju kumparan suara, sehingga di dalam kumparan akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan magnet. Elektron yang berada di medan magnet akan mengalami gaya Lorentz yang dapat menimbulkan maju atau mundurnya kerucut kertas, sehingga elektronelektron yang ada disekitar kerucut bertumbukan dengan udara, sehingga dengan adanya kejadian ini maka dihasilkanlah gelombang bunyi oleh alat ini.

Selain

menggunakan

konsep

gaya

Lorentz

loudspeaker

juga

menggunakan konsep elektromagnetik. Pada konsep ini yaitu sinyal arus listrik diubah menjadi gelombang bunyi. Sinyal yang melalui kumparan dalam bentuk solenoid yang diletakan di belakang loudspeaker. Kumparan ini berlaku sebagai elektromagnetik dan ada magnet permanen yang ditempatkan didekatnya. Arus yang lewat hanya satu arah, gaya magnet akan menekan elektromagnetik dan keluar ke loudspeaker. Arus yang lewat berlawanan akan menarik loudspeaker sehingga terjadi getaran. Getaran dari speaker

9

inilah yang menghasilkan gelombang bunyi. Sehingga dari kedua konsep yaitu gaya Lorentz dan elektromagnetik yang sama-sama merupakan konsep tentang kemagnetan dapat menjadikan loudspeaker atau pengeras suara ini menghasilkan gelombang bunyi.

10

BAB III PENUTUP 4.1 SIMPULAN Berdasarkan pembahasan yang telah dipaparkan sebelumnya, maka diperoleh simpulan sebagai berikut. 1. Konsep mendasar yang digunakan pada loudspeaker (pengeras suara) adalah konsep Gaya Lorentz. Gaya Lorentz adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau arus listrik yang berada dalam suatu ⃗ ). Jika ada sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dan medan magnet (𝐵 penghantar tersebut berada dalam medan magnet maka akan timbul gaya yang disebut Gaya Lorentz. 2. Speaker adalah sebuah transducer yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi frekuensi audiosonik dengan cara menggetarkan komponen membran pada speaker tersebut sehingga dapat memancarkan gelombang suara. Jenis-jenis sub woofer, woofer, midrange, tweeter, dan full range. 3. Komponen utamanya yaitu cone, suspension, magnet permanen, voice coil dan kerangka speaker. 4. Looudspeaker atau pengeras suara ini bekerja berdasarkan prinsip Gaya Lorentz dan prinsip elektromagnetik.

4.2 SARAN Adapun saran yang dapat penulis sampaikan kepada para pembaca khususnya adalah sebelum menulis makalah penerapan tentang listrik dan magnet, harus menguasai terlebih dahulu konsep-konsep tentang listrik dan magnet agar nantinya saat sudah melakukan penulisan tidak kebingungan dalam menentukan topik dan konsep listrik magnet yang digunakan pada topik tersebut.

11

DAFTAR PUSTAKA Alonso, Marcelo dan Edward J. F. 1979. Fundamental University Physics. Washington D. C: Addison-Wesley Publishing Company, Inc. Jati, Bambang Murdaka Eka, dkk. 2010. Fisika Dasar Listrik-Magnet, Optika, Fisika Modern. Yogyakarta: Penerbit ANDI. Loeksmanto, Waloejoe. 1993. Medan Elektromagnetik. Bandung: DIKTI Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan Tinggi. Kanginan, Marthen. 2007. Fisika. Jakarta: Erlangga. Loeksmanto, Waloejoe. 1993. Medan Elektromagnetik. Bandung: DIKTI Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan Tinggi. Sujanem, Rai. 2001. Bahan Ajar Listrik Magnet. Singaraja: IKIP Negeri Singaraja. Suyoso, 2003.Listrik Magnet. Jurusan Fisika Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta.