kemagnetan: teori kemagnetan bumi

d. Penerapan elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

1) bel listrik sederhana

cara kerja bel listrik. 

pada saat tombol bel listrik ditekan (sakelar on) rangkaian listrik menjadi tertutup sehingga ada aliran arus pada kumparan kawat. aliran arus pada kumpuran menyebabkan terjadinya besi yang dililit kumparan menjadi magnet sehingga menarik lengan pemukul untuk memukul bel. ketika pemukul tertarik oleh kumparan arus listrik pada rangkaian menjadi terputus sehingga sifat magnet pada besi kumpasan hilang. akibatnya lengan pemukul kembali ke tempat semula karena ditarik oleh pegas. ketika pemukul kembali ke tempat semula arus listrik mengalir kembali (ketika saklar masih on). demikian terus-menerus  berulang hingga stombol bel listrik tidak ditekan (sakelar off)

2)  sakelar elektromagnetik 

cara kerja sakelar elektromagentik. 

sakelar mulai bekerja ketika dialiri arus listrik. kumparan akan mempunyai sifat elektromagnetik sehingga menarik lengan besi. ketika lengan besi bergeser maka arus pada rangkaian liastik yang lain akan menyala.

3. telepon kabel 

cara kerja telepon kabel:

prinsip kerja nya adalah mengubah gelombang suara menjadi  elektromagnetik. ketika ada pembiacara maka gelombang suara tadi mengubah kuat arus listrik, perubahan kuat arus listrik ini menimbulkan efek kekuatan elektromagnetik yang berubah-ubah yang dan mampu menggetarkan diafragma besi lentur pada speaker telepon. getaran pada speaker ini yang menggetarkan udara di sekitarnya hingga sampai ke telinga kita. kemudian telinga menerjemahkan-nya sebagai suara.

2. Teori Kemagnetan Bumi

bumi merupakan magnet raksasa. bumi mempunyai kutub-kutub magnet yaitu kutub utara magnet dan kutub selatan magnet. kutub utara magnet berada di kutub selatan bumi dan sebaliknya, kutub selatan magnet berada di kutub utara bumi

3. Induksi Magnet dan Gaya Lorentz

a. Induksi magnet 

pada tahun 1820 Hans Chritian Oersted menujukkan bahwa arus listrik dapat  menimbulkan medan magnet. gejala ininilah yang disebut induksi magnet. arah arus listrik mempengaruhi arah gaya magnet. ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

b. konsep gaya lorentz

kawat berarus yang berada dalam medan magnet akan mengalami gaya yang disebut dengan gaya Lorentz. jika arah arus dan medah magnet tegak lurus maka besar gaya lorentz dapat dihitung dengan persamaan.

F = B . I . L 

dengan 

F = gaya lorentz (newton)

B = medan magnet (tesla)

I = kuat arus listrik (ampere)

L = panjang kawat beraris yang masuk ke dalam medan magnet (meter)

arah arus, gaya magnet, dan gaya lorentz diperlihatkan seperti di bawah (kaidah tangan kanan)

c. penerapan gaya lorentz pada motor listrik 

Motor listrik memiliki beberapa komponen, diantaranya magnet tetap dan kumparan. Jika ada arus listrik yang mengalir pada kumparan yang terletak dalam medan magnet, maka kumparan tersebut akan mengalami gaya Lorentz sehingga kumparan akan berputar

Kemagnetan: pemanfaatan medan magnet

 A. Pemanfaatan Medan Magnet pada Migrasi Hewan

Hewan mampu mendeteksi medan magnet bumi karena di dalam tubuh hewan terdapat magnet. fenomena ini disebut biomagnetik. dengan medan magnet hewan dapat menentukan arah migrasi, mempermudah mencari mangsa dan menghindari musuh 

1. Migrasi burung

burung yang memanfaatkan medan magnet untuk migrasi antara lain: burung elang, burung layanng layang, dan  burung merpati  

2. migrasi ikan salmon

Ikan salmon adalah ikan yang hidup di samudera atlantik dan samudera fasifik. ikan salmon menetas di sungai air tawar dan menjelajah samudera untuk hidup/setelah dewasa. setelah mengarungi samudera selama 2 tahun ikan salmon dapat kembali ke sungai tempat mereka menetas untuk bertelur.

3. Migrasi penyu 

PEnyu memulai dan mengakhiri migrasi di pantai timur florida amerika serikat. jalur migrasi sepanjang 12.900 km melewati atlantik utara. waktu yang dibutuhkan satu kali migrasi 5-10 tahun.

4. migrasi lobster duri 

salah satu jenis lobster yang memanfaatkan medan magnet untuk bermigrasi adalah lobster duri. 

5. Magnet dalam tubuh Bakteri 

salah satu bakteri yang memanfaatkan medan magnet adalah MAgnetotactic bacteria (MTB). hal ini karena ada organel yang khusus mendeteksi medan magnet. para ilmuwan menamakannya magnetosome.

B. Teori Dasar Kemagnetan 

1. Konsep Gaya Magnet

istilah magnet berasal dari kata magnitis lithos (batu magnesia) pertama kali ditemukan di daerah magnesia, suatu tempat di wilayah yunani. sekarang masuk wilayah turki. tempat tersebut mengandung matu magnet sejak zaman dahulu. 

magnet terbuat dari logam seperti besi dan baja. magnet selalu terbentuk dari dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. kutub kutub ini akan selalu ada walapun kutub dipotong-potong. sifat gaya ini sama seperti listrik, kutub-kutub sejenis tolak menolak dan kutub-kutub sejenis tarik-menarik. gaya magnet berasal dari adanya interaksi antara kutub-kutub magnet yang ditimbulkan oleh gerakan muatan listrik (elektron) pada benda. pada logam ada yang dinamakan dengan magnet elementer. jika mgnet elementer tersusun rapi 1 arah maka benda tersebut mempunyai sifat kemagnetan. jika magnet elementer nya tersebat acak maka benda tidak mempunyai sifat kemagnetan. 

atas: magnet elementer sersebar acak'

bawah: magnet elementer tersusun rapi 

a. Sifat bahan magnet

1) Feromagnetik : benda benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet. contohnya besi, baja, nikel, kobalt

2) Paramagnetik: benda yang ditarik lemah oleh magnet. contohnya magnesium, molibdenum, lithium

3) Diamagnetik: benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. contohnya perak, emas, tembaga dan bismut.

b. cara membuat magnet

1. menggosok-gosok. 

besi dapat dijadikan magnet dengan cara digosok-gosok. cara menggosoknya adalah satu arah.

logam di gosok dengan magnet. ujung magnet yang menempel pada logam adalah kutub Utara (U). arah menggosok logam dimulai dari titik B (kanan) dan berakhir di titik A (kiri) demikian berulang-ulang. maka kutub-kutub magnet pada batang logam adalah 

titik A menjadi kutub selatan.

titik B menjadi kutub utara. 

b. Induksi. 

cara induksi adalah mendekatkan atau menempelkan logam ke magnet seperti pada gambar. 

batang logam yang bawah didektkan dengan magnet yang atas.

kutub-kutub magnet pada logam adalah :

titik B pada logam menjadi kutub utara magnet

titik A pada logam menjadi kutub selatan magnet

c. elektromagnet. 

elektomagnet adalah membuat magnet dengan cara melilit sebuah logam dengan kawat yang dialiri arus listrik searah. 

dari kedua gambar terdapat perbedaan 

1. kutub utara dan selatan magnet yang dihasilkan. 

2. arah arus yang melilit pada logam berbeda (ditunjukkan oleh arah panah. 

arah arus pada logam  ada yang ke atas ada yang ke bawah sehingga menghasilkan kutub urata  dan selatan yang berbeda. arah arus (panah) ke atas maka kutub utara magnet sebelah kiri. arah arus (panah) ke bawah maka kutub utara magnet ebelah kanan  

d. Cara menghilangkan sifat kemagnetan bahan 

1) dipukul-pukul

2) dibakar

3) dililit kawat ayng diberi arus bolak balik (AC)

e. Medan magnet 

medan magnet adallah daerah di sekitar magnet yang dapat dipengaruhi oleh magnet atau benda feromagnetik. 

perhatikan panah dari ketiga gambar diatas. 

panah selalu keluar/meninggalkan Utara magnet (N/North)  dan masuk/menuju Selatan amgnet (S/South)

 

mekanisme pernapasan, frekuensi pernapasan dan volume paru paru

2. mekanisme bernapas 

pada saat bernapas terjadi dua mekanisme, yaitu:

a. inhilasi/inspirasi, proses menghembuskan napas

b. ekshalasi/ekspirasi) yang melibatkan pertukaran udara antara atmosfer dengan alveolus paru-paru. 

pada saat melakukan mekanisme pernapasan tadi terdapat kerjasama antara otot dada, otot perut, diafragma dan tulang rusuk. 

pada saat inspirasi, diafragma dan otot dada berkontraksi sehingga rongga dada membesar, paru-paru mengembang dan udara masuk ke paru-paru. pada saat ekspirasi, diapragma dan otot dada berelaksaso, volume dada kembali normal, volume paru-paru kembali normal dan udara keluar dari paru-paru. 

jenis pernapasan berdasarkan volume.

a. pernapasan dada, bernapas dengan membesarkan dan mengecilkan rongga dada

b. pernapasan perut, bernapas dengan membesarkan dan mengecilkan rongga perut.

3. Frekuensi Pernapasan 

Faktor-faktor yang mempengaruhi frekuensi pernapasan

1. Usia. semakin bertambah usia seseorang semakin rendah frekuensi pernapasan. hal ini karena semakin berkurangnya kebutuhan energi

2. Jenis kelamin. umumnya frekuensi bernapas laki-laki lebih banyak daripada perempuan. hal ini karena aktivitas laki-laki lebih banyak membutuhkan energi.

3. Suhu tubuh. semakin tinggi suhu tubuh semakin besar frekuensi bernapas. seperti ketika olahraga

4. posisi tubuh. pada saat berdiri frekuensi bernapas lebih tinggi dibandingkan saat berdiri.

5. kegiatan atau kativitas. semakin banyak dan semakin berat aktivitas, maka semakin beras pula frekuensi pernapasan.

4. volume pernapasan 

beberapa macam volume yang diguanaknd alam bernapas

a. volume tidal. volume udara yang keluar masuk paru-paru saat tubuh melakukan inspirasi dan ekspirasi biasa. volumenya kurang lebih 500mL

b. volume cadangan ekspirasi. volume udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal dari paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa. volumenya kurang lebih 1.500 mL

c. Volume cadangan inspirasi, yaitu volume udara yang masih dapat dimasukan ke dalam paru-paru setelah melakukan inspirasi secara biasa. volumenya kurang lebih 1.500 mL

d. volume residu. volume udara yang masih tersisa dalam paru-paru meskipun telah melakukan ekspirasi secara maksimal. volumenya kurang lebih 1.000 mL

e. kapasitas vital paru-paru. yaotu total dari volume tidal + volume cadangan ekspirasi + volume cadangan inspirasi. volumenya sekitar 3.500 mL

f. kapasitas total paru-paru. volume urada yang dapat ditampung secara maksimal dalam paru-paru. kapasitar total yaitu volume vital paru-paru + volume residu. volumenya kurang lebih 4.500 mL 

Sumber Arus dan Penggunaan Energi Listrik dalam kehidupan Sehari-hari

 5. Sumber Arus Listrik

Listrik Adalah Salah satu bentuk energi. sesuai hukum kekekalan energi yang menyebutkan energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, hanya dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya. maka energi listrik perlu ada sumber energi lain. sumber energi listrik dibagi 2 yaitu:

a. sumber arus searah (DC = Direct Curent). contohnya Elemen volta, batrai dak akumulator (aki)

b. sumber arus bolak balik (AC = Alternating Surent) contohnya generator, genset

berdasarkan dapat atau tidaknya diisi ulang (dicas) sumber arus dibagi 2 yaitu

a. elemen primer. sumber arus listrik yang tidak dapat diisi ulang ketika energinya habis. contohnya batrai kering, elemen volta

b. elemen sekunder. sumber arus listrik yang dapat diisi ulang ketika habis energi nya. contohnya akumulator dan baterai lithium-ion (Li-ion, baterai pada handphone)

6. Sumber-sumber Energi Listrik

a. Energi matahari. melalui penggunaan panel surya, energi matahari dapat diubah menjadi energi listrik. energi listrik dari panel surya disimpan di aki atau baterai untuk nantinya digunakan. prosesnya bisa dilihat di video ini.

b. energi angin (kincir angin)

angin yang berhembus digunakan untuk menggerakan kincir angin. kincir angin ini yang menggerakan generator sehingga menghasilkan energi listrik. 

c. Energi Air (hydropower)

Air yang mengalir dari hulu ke hilir dimanfaatkan untuk menggerakkan turbi. turbin tersebut dihubungkan ke generator sehingga menghasilkan listrik. arus air ini banyak dimanfaatkan pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA)

d. bioenergi

bioenergi adalah energi yang diperoleh dari bimasa. biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari makhluk hidup.  energi dari biomassaa dapat diubah dengan cara mengolah biomassa menjadi bahan bakar nabati seperti etanol dan biodisel. bahan bakar ini selanjutnya digunakan sebagai bahan bakar generator untuk menghasilkan listrik. 

7. Transmisi Energi listrik

transmisi energi listrik adalah penyaluran energi listrik dari sumber arus listrik ke perkampungan dan perkotaan. transmisi jarak jauh dilakukan dengan menaikan tegangan listrik. sehingga kabel listrik yang digunakan tidak terlalu besar dan energi yang terbuang dijalan sedikit. PLN memproduksi  listrik dengan teganyan sekitas 10.000 volt. kemudian dinaikan dengan tranformator Step Up menjadi 150.000 volt. kemudian untuk di salurkan ke penduduk tegangan diturunkan kembali dengan transformator step down menjadi 220 volt. tegangan ini yang digunakan di rumah-rumah.

B. penggunaan energi listrik

1. Penggunaan Energi listrik di lingkungan sekitar

penggunaan energi listrik meningkat pada malam hari. karena penggunaan lampu untuk penerangan berbagai tempat baik itu ruangan maupun luar ruangan  seperti taman dan jalan raya. pengunaan energi listrik ini dapat dihitung, sehingga biaya yang harus dibayar kepada PLN dapat diperhitungkan pula. 

caranya adalah dengan menghitung energi yang digunakan dengan cara 

W = P . t  atau  W = V.I.t atau W = I.R.I.t

W = Energi listrik (joule)

P = Daya (watt)

t = waktu.

biaya bayar listrik dihitung dengan cara 

biaya = energi x tarif listrik 

contohnya: lampu dengan 10 watt dinyalakan selama 8jam/hari selama 30 hari, berapa biaya selama 3o hari jika tarif listrik Rp. 385 rupiah.

W = P.t

W = 10 x (8 x 30) 

W = 2400 Wh (satuannya diubah dari Watt hour ke kilowatt hour)

W = 2,4 kWh

biaya = energi x tarif listrik

biaya = 2,4 x 385

biaya = Rp 924

maka biaya untuk 1 buah lampu 10 watt selama 1 bulan adalah 924 rupiah, kurang dari 1.000 rupiah

2. Upaya penghemetan Energi

upaya menghemat energi listrik dilakukan dengna cara

a. menggunakan energi listrik seperlunya 

b. mengganti peralatan listrik dengan peralatan yang daya nya lebih kecil  contohnya mengganit lampu elemen dengan LED

3. Pencegahan Bahaya Penggunaan Listrik 

a. mencabut kabel dari stop kontak bila tidak menggunakan peralatan listrik 

b. menghindari air dan kondisi tangan yang basah saat ingin menyambung atau melepas sambungan kabel stop kontak

c. tidak memegang lubang stop kontak atau sambungan kabel terbuka

d. selalu memperhatikan peringatan penggunaan listrik yang ada pada peralatan listrik. 

e. memasang sekering dengan benar untuk menghindari kebakaran dengan cara memutus arus pendek yang terjadi di rumah secara otomatis.

organ-organ pada sistem Pernafasan manusia

A.  Sturktur dan fungsi sistem pernapasan pada manusia

istilah istilah dalam pernapasan

- Respirasi. Respirasi adalah proses pertukaran gas yang terjadi didalam makhluk hidup.

- bernapas /ventilasi paru-paru adalah proses menghirup udara (inhalasi) dan menghembuskan udara (ekhalasi) yang melibatkan pertukaran udara antara atmoefer dengan alveolus paru-paru. ingat yang masuk ke dalam paru paru bukan hanya Oksigen, namun udara, seluruh campuran dalam udara.

- respirasi eksternal. pertukaran gas-gas antara alveolus paru paru dengan darah di dalam pembuluh darah kapiler paru-paru. pada proses itu darah mengikat O2 dari alveolus dan melepaskan CO2 menuju alveolus.

- Respirasi internal. pertukaran gas-gas antara darah di dalam pembuluh kapiler jaringan tubuh dengan sel-sel atau jaringan tubuh. pada proses ini darah melepaskan O2 dan mengikat CO2.

- Respirasi seluler. proses yang terjadi di dalam sel tubuh. yaitu O2 digunakan untuk reaksi metabolisme tubuhm selama proses ini dihasilkan energi berupa ATP dan sisa metabolisme berupa CO2

1. Organ Pernapasan Manusia.

Sistem pernafasan manusia tersusun atas hidung, faring (tekak), Laring (ruang suara), trakea (tenggorokan), Bronkus, dan paru-paru.

sumber: reece et al 2010

pembagian sistem pernafasan berdasarkan struktur:

1) bagian atas: hidung dan faring

2) bagian bawah: laring, trakea, bronkus, paru-paru

pembagian sistem pernapasan berdasarkan fungsi:

1) zona penghubung: hidung, faring, laring trakea bronkus, bronkiolus. fungsi penghubung adalah menyaring, menghangatkan dan melembapkan udara serta menyalurkannya menuju paru-paru

2) zona respirasi: alveolus

organ-organ sistem pernapasan

a. Hidung

pada hidung terdapat 

a) rambut hidung berfungsi menyaring partikel kotoran dan debu

b) selaput lendir berfungsi menangkap benda asing yang masuk kedalam hiung

c) konka berfungsi menyamakan suhu udara yang terhidup dari luar. udara menjadi lebih hangat

b. Faring

faring berfungsi sebagai jalur masuk urada ran makanan, ruang resonansi udara, serta tempat tonsil yang berpartisipasi [ada reaksi kekebalan tubuh melawan benda asing.

c. Laring

pada laring terdapat epilogit dan pita suara. epilglotis berupa katup tulang rawan berfungsi menutup laring pada saat menelanan makanan atau minuman 

d. trakea

trakea memiliki panjang 10-12 cm dengan lebar 2 cm. dindingnya tersusun atas cincin- tulang rawan dan selaput lendir yang teridir atas jaringan epitelium bersilia. fungsi silia pada dinding trakea untuk menyaring benda asing yang masuk

e. bronkus 

struktur bronkus hampir sama dengan trakea, bronkus bercabang dua enuju paru-paru kiri dan kanan.

f. Bronkiolus

bronkiolus merupak cabang-cabang kecil dari bronkus. pada ujung ujung bronkiolur terdapat gelembung-gelembung kecil dab berdinding tipis yang disebut alveolus. kalo banyak disebut alveoli.

g. paru-paru

paru-paru terbagi dua yaitu:

a) paru-paru kanan (pulmo dekster). terdiri atas 3 lobus

b) paru-paru kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus

paru paru dibungkus oleh selaput rangkap dua yang disebut pleura. pleura berupa kantung tertutup yang berisi cairan limfa. pleura berfungsi melindungi paru-paru dari gesekan saat mengembang dan mengempir. 

h. alveolus 

jaringan alveolus tersusun atas satu lapis jaringan epitel pipih. hal ini memudahkan molekul gas melaluinya. dinding alveolus berbatasan dengan pembuluh darah kapiler, sehingga memudahkan pertukaran gas antara keduanya. bentuk gelembung memungkinkan bertambahnya permukaan untuk proses pertukaran gas. luas permukaan alveolus 100 kali lebih luas dari permukaan tubuh manusia. besarnya permukaan seluruh alveolus dalam paru-paru menyebabkan penyerapan oksigen lebih efisien. 

listrik dinamis (kelas 9 kurikulum 2013)

 A. listrik dinamis

1. Arus Listrik 

Arus listrik terjadi karena ada beda potensial listrik sehingga terjadi perpindahan elektron. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi (kutub positif/sedikit elektron) ke potensial rendah (kutub negatif/banyak elektron). adapun elektron berpindah dari negatif ke positif. arus listrik akan mengalir pada rangkaian tertutup. cirinya adalah alat elektronik nya berfungsi, lampu menyala, televisi menyala kulkas hidup dan lain sebagainya

contoh rangkaian tertutup. (lampu menyala

sumber: BSE kelas IX kurikulum 2013 revisi

besarnya arus listrik yang mengalir tergantung banyaknya muatan listrik yang berpindah setiap detik

I=q/t

I = arus listrik (ampere)

q = muatan listrik (coulomb)

t = waktu (sekon)

2. Hantaran listrik 

tembaga dan perak merupakan penghantar listrik yang baik. sedangkan karet penghantar listrik yang buruk. oleh karena itu kabet selalu terdiri dari penghantar lsitrik bagian dalam dan  dilapisi karet di bagian luar. 

a. konduktor listrik 

konduktor adalah penghantar listrik yang baik. contoh kodnuktor listrik yang baik adalah tembaga, perak, dan emas.

b. isolator listrik

isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik. karena elektron susah bergerak pada bahan tersebut. 

c. semikonduktor listrik

bahan semikonduktor adalah bahan yang jika berada pada suhu rendah bersifat isolator sementara pada suhu tinggu bersifat konduktor. contoh bahan semikonduktor listrik adalah karbon, silikon, dan germanium. pada bidang eletronik bahan semikonduktor digunakan untuk membuat transistro pada IC (integrated circuit)

kemampuan bahan dalam menghantarkan listrik berbeda-beda tergantung hambatan jenis bahan tersebut. 

tabel hambatan jenis

semakin kecil hambatan jenis, semakin baik menghantar listrik. selain dipengaruhi oleh hambatan jenis, kemampuan menghantar listrik dipengaruhi oleh panjang kawat dan luas penampang. 

R = p. L/A

R= Hambatan kawat (ohm)

p = hambatan jenis kawat (ohm meter)

L = Panjang Kawat (meter)

A =  luas penampang kawat (meter persegi)

3. rangkaian listrik 

a. rangkaian seri

ciri rangkaian seri 

1) tidak ada cabang kabel

2) jika satu kabel putus maka semua komponen mati

b. rangkaian paralel 

ciri rangkaian seri 

1) ada cabang kabel 

2) jika satu kabel putus maka yang lain tetap mengalir arus listrik (komponen hidup)

4. karakteristik rangkaian listrik 

a. hukum kirchhoff

Menurut hukum Kirchhoff, besar arus listrik yang masuk ke dalam titik cabang kawat penghantar nilainya sama dengan besar arus listrik yang keluar dari titik cabang kawat penghantar tersebut.

jumlah arus masuk = jumlah arus keluar

Imasuk = I keluar

I1 + I4 + I5 = I2 + I3

b. Rangkaian Hambatan Listrik 

1) rangkaian hamabatan listrik seri 

pada rangkaian seri, kuat arus (I) bernilai sama tetapi tegangan (V) berbeda-beda.

hambatan total pada rangkaian seri 

Rtotal = R1 + R2 +R3

2) rangkaian hambatan listrik paralel

pada rangkaian paralel, kuat arus (I) bernilai sama tetapi tegangan (V) berbeda-beda.

hambatan total pada rangkaian hambatan paralel dapat dihitung dengan cara

1/Rtotal =1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

c. rangkaian GGL induksi

batrai yang belum dipakai umumnya memiliki gaya gerak listrik (GGL) = 1,5 V artinya sebelum dirangkaikan untuk menghasilkan arus listrik, di antara kutub-kutub batrai ada tegangan 1,5 V. besar kuat arus adalah 

r = hambatan dalam (Ω) 

R = hambatan luar (Ω) 

E = GGL baterai (volt) 

V = tegangan jepit (volt) 

I = arus listrik (ampere)

n = jumlah