Elektromagnetik

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK (GEM) Tujuan Pembelajaran

     

 

Mengenal Gelombang elektromagnetik dan mengetahui sifat-sifatnya Mengetahui bagaimana gelombang elektromagnetik terjadi Mengetahui pembagian spektrum gelombang elektromagnetik Mengetahui hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang elektromagnetik Mengetahui hubungan amplitudo medan magnet dengan amplitudo medan listrik pada gelombang elektromagnetik Mengetahui hubungan amplitudo medan listrik dan atau medan magnet gelombang elektromagnetik dengan energi atau intensitas gelombang tersebut Mengetahui sistem transmisi gelombang elektromagnetik untuk komunikasi Mengetahui pemanfaatan gelombang elektromagnetik

Bagaimana alat-alat berikut bekerja

Apakah Gelombang Elektromagnetik ??

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium

BAGAIMANA “GEM” TERJADI ???? Keberadaan gelombang elektromagnetik didasarkan pada hipotesis Maxwell “ James Clark Maxwell ” dengan mengacu pada 3 fakta relasi antara listrik dan magnet yang sudah ditemukan :

a. percobaan Oersted yang berhasil membuktikan : arus listrik dalam konduktor menghasilkan medan magnet disekitarnya (jarum kompas menyimpang bila di dekatkan pada kawat yang dialiri arus listrik) b. percobaan Faraday yang berhasil mebuktikan batang konduktor yang menghasilkan GGL induksi pada kedua ujungnya bila memotong medan magnet c. percobaan Faraday yang menunjukkan perubahan fluks magnetik pada kumparan menghasilkan arus induksi dalam kuparan tersebut

Didasarkan pada penemuan Faraday “Perubahan Fluks magnetik dapat menimbulkan medan listrik” dan arus pergeseran yang sudah dihipotesakan Maxwell sebelumnya, maka Maxwell mengajukan suatu hipotesa baru : “Jika perubahan fluks magnet dapat menimbulkan medan listrik maka perubahan Fluks listrik juga harus dapat menimbulkan medan magnet” Hipotesa ini dikenal dengan sifat simetri medan listrik dengan medan magnet.

Bila Hipotesa Maxwell benar, konsekuensinya perubahan medan listrik akan mengakibatkan medan magnet yang juga berubah serta sebaliknya dan keadaan ini akan terus berulang. Medan magnet atau medan listrik yang muncul akibat perubahan medan listrik atau medan magnet sebelumnya akan bergerak (merambat) menjauhi tempat awal kejadian. Perambatan medan listrik dan medan magnet inilah yang disebut sebagai gelombang elektromagnetik. Arah rambatan E

E

B

E

E

B

Ilustrasi perambatan gem

B

B

Kebenaran Hipotesa Maxwell tentang adanya gelombang elektromagnetik pada akhirnya dibuktikan oleh “ Heinrich Hertz”

Sketsa gelombang elektromagnetik

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik • Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium • merupakan gelombang transversal • tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik • dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi) • Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

GELOMBANG RADIO

GELOMBANG MIKRO

INFRA MERAH

CAHAYA TAMPAK

ULTRAVIOLET

SINAR - X

SINAR - GAMMA

PERSAMAAN DASAR MAXWELL

∫

1 En dA = q εo

∫

Bn

s

s

dA = 0

∫

E . d = − d

∫

∫

B . d = µ o I + µ oε o d dt

Bn dA

dt s

c

c

∫

En dA

s

Berdasarkan Persamaan Maxwell dapat diturunkan :

c=

1 ε 0 µ0

∂E = ∂x Em Bm

=

∂ B − ∂t E = c B

Persamaan-persamaan Turunan yang lain

2 1 Rapat energi listrik ue = ε o E 2 2 B Rapat energi magnetik um = 2µ o

Laju energi / po int ing

1 S= ExB µo 2

2

cB E S= = µoc µo

Laju energi rata − rata atau int ensitas 2 Em

2 cBm

Em Bm S= = = 2µo c 2µo 2µ o 2

2

B Rapat energi sesaat u = ε o E = µo

S = cu