Tugas Fisika

Posted by : ade rizal tosi Minggu, 10 Juni 2012

Tugas Fisika

Nama : Ade Rizal Tosi

Kelas : 1ID03

Npm : 30411133

Fisika (bahasa Yunani: φυσικός (fysikós), "alamiah", dan φύσις (fýsis), "alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

Sekilas tentang riset Fisika

Fisika teoretis dan eksperimental

Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.

Gampangnya, teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan dari teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.

Teori fisika utama

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya.

Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.

Teori	Subtopik utama	Konsep
Mekanika klasik	Hukum gerak Newton, Mekanika Lagrangian, Mekanika Hamiltonian, Teori chaos, Dinamika fluida, Mekanika kontinuum	Dimensi, Ruang, Waktu, Gerak, Panjang, Kecepatan, Massa, Momentum, Gaya, Energi, Momentum sudut, Torsi, Hukum kekekalan, Oscilator harmonis, Gelombang, Usaha, Daya
Elektromagnetik	Elektrostatik, Listrik, Magnetisitas, Persamaan Maxwell	Muatan listrik, Arus, Medan listrik, Medan magnet, Medan elektromagnetik, Radiasi elektromagnetis, Monopol magnetik
Termodinamika dan Mekanika statistik	Mesin panas, Teori kinetis	Konstanta Boltzmann, Entropi, Energi bebas, Panas, Fungsi partisi, Suhu
Mekanika kuantum	Path integral formulation, Persamaan Schrödinger, Teori medan kuantum	Hamiltonian, Partikel identik Konstanta Planck, Pengikatan kuantum, Oscilator harmonik kuantum, Fungsi gelombang, Energi titik-nol
Teori relativitas	Relativitas khusus, Relativitas umum	Prinsip ekuivalensi, Empat-momentum, Kerangka referensi, Waktu-ruang, Kecepatan cahaya

Bidang utama dalam fisika

Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom.

Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang Fisika partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya.

Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.

Bidang	Sub-bidang	Teori utama	Konsep
Astrofisika	Kosmologi, Ilmu planet, Fisika plasma	Big Bang, Inflasi kosmik, Relativitas umum, Hukum gravitasi universal	Lubang hitam, Latar belakang radiasi kosmik, Galaksi, Gravitasi, Radiasi Gravitasi, Planet, Tata surya, Bintang
Fisika atomik, molekul, dan optik	Fisika atom, Fisika molekul, optik, Photonik	Optik quantum	Difraksi, Radiasi elektromagnetik, Laser, Polarisasi, Garis spectral
Fisika partikel	Fisika akselerator, Fisika nuklir	Model standar, Teori penyatuan besar, teori-M	Gaya Fundamental (gravitasi, elektromagnetik, lemah, kuat), Partikel elemen, Antimatter, Putar, Pengereman simetri spontan, Teori keseluruhan Energi vakum
Fisika benda kondensi	Fisika benda padat, Fisika material, Fisika polimer, Material butiran	Teori BCS, Gelombang Bloch, Gas Fermi, Cairan Fermi, Teori banyak-tubuh	Fase (gas, cair, padat, Kondensat Bose-Einstein, superkonduktor, superfluid), Konduksi listrik, Magnetism, Pengorganisasian sendiri, Putar, Pengereman simetri spontan

Bidang yang berhubungan

Ada banyak area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya, bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem biologi, dan bidang kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul. Beberapa didata di bawah:

Akustik - Astronomi - Biofisika - Fisika penghitungan - Elektronik - Teknik - Geofisika - Ilmu material - Fisika matematika - Fisika medis - Kimia Fisika - Dinamika kendaraan - Fisika Pendidikan

Sejarah

Sejak zaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan Bulan.

Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan anakronisme: contohnya, pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang benar dari mekanik dan hidrostatik.

Pada awal abad 17, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert.

Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ("prinsip matematika dari filsafat alam", dikenal sebagai Principia), memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses.

Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Principia juga memuat beberapa teori dinamika fluida.

Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitasi memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.

Dari sejak abad 18 dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan argumen statistika dalam mekanika klasik untuk meanurunkan hasil termodinamika, memulai bidang mekanika statistik.

Pada 1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas, dan pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panasa juga dalam energi mekanika.

Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George Simon Ohm, dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua fenomena menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini adalah cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

Arah masa depan

Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan.

Dalam fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat spintronik dan komputer kuantum bekerja.

Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar Model Standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdiri-lama dalam fisika matahari.

Fisika neutrino besar merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan, pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel supersimetri.

Para teori juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah berjalan selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop.

Banyak fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi, asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali galaksi.

Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks, chaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air "trickling", teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan.

Fenomena rumit ini telah menerima perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung sistem kompleks untuk dapat dimodelkan dengan cara baru. Hubungan antar disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb.

Medan magnet, dalam ilmu Fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. (Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik; inilah yang menyebabkan medan magnet dari ferromagnet "permanen"). Sebuah medan magnet adalah medan vektor: yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut.

Definisi induksi magnet. Induksi magnet adalah kuat medan magnet akibat adanya arus listrik yang mengalir dalam konduktor.

Adanya kuat medan magneti di sekitar konduktor berarus listrik diselidiki pertaa kali oleh Hans Christian (Denmark, 1774 – 1851). Jika jarum kompas diletakkan sejajar dengan konduktor itu dialiri arus listrik. Bila arah arus dibalik, maka penyimpangannya juga berbalik. Selanjutnya, secara teoritis laplace (1749 – 1827) menyatakan bahwa kuat medan magnet atau induksi magnet

No sekitar arus listrik sebagai berikut :
1. Berbanding lurus dengan arus listrik
2. Berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar
3. Berbanding terbalik dengan kuadrat arak suatu titik dari kawat penghantar itu
4. Arah induksi magnet tersebut tegak lurus dengan bidang yang dilalui arus listrik.

Sifat

Hasil kerja Maxwell telah banyak menyatukan listrik statis dengan kemagnetan, yang menghasilkan sekumpulan empat persamaan mengenai kedua medan tersebut. Namun, berdasarkan rumus Maxwell, masih terdapat dua medan yang berbeda yang menjelaskan gejala yang berbeda. Einsteinlah yang berhasil menunjukkannya dengan relativitas khusus, bahwa medan listrik dan medan magnet adalah dua aspek dari hal yang sama (tensor tingkat 2), dan seorang pengamat bisa merasakan gaya magnet di mana seorang pengamat bergerak hanya merasakan gaya elektrostatik. Jadi, dengan menggunakan relativitas khusus, gaya magnet adalah wujud gaya elektrostatik dari muatan listrik yang bergerak, dan bisa diprakirakan dari pengetahuan tentang gaya elektrostatik dan gerakan muatan tersebut (relatif terhadap seorang pengamat).

Solenoida

Solenoida adalah setiap perangkat fisik yang mampu menciptakan area medan magnet seragam. Contoh teoritis adalah dari gulungan kawat spiral yang tidak terisolasi dan panjangnya tak terbatas. Dalam hal ini adalah medan magnet seragam di bagian dalamnya dan, karenanya, akan menjadi nol.

Dalam prakteknya, pendekatan yang nyata untuk solenoida adalah sebuah kabel terisolasi, dengan panjang terbatas, luka ke dalam heliks (coil) atau sejumlah gulungan dengan pitch sesuai dengan kebutuhan, dengan mengalirkan arus listrik. Ketika ini terjadi, itu menciptakan medan magnet di dalam kumparan lebih seragam lagi koil.

Kumparan dengan inti yang tepat, menjadi elektromagnet. Hal ini digunakan sebagian besar untuk menghasilkan medan magnet seragam.

Satu dapat menghitung besarnya medan magnet di dalam kumparan dengan persamaan:

H = N x L / i

dimana:

N: jumlah putaran dari solenoida.
I: arus yang mengalir.
L: panjang total solenoida.

Jenis kumparan digunakan untuk menjalankan jenis katup, yang disebut solenoid valve, yang merespon arus listrik sehubungan dengan pembukaan dan penutupan. Penggunaan Selenoida saat ini berhubungan dengan pengontrolan sistem hidrolik dan pneumatik.

Mekanisme yang terlibat dan disengages starter dari mesin pembakaran internal pada start up-nya adalah solenoid.

Dalam fisika, solenoida merujuk pada loop panjang, tipis kawat, sering melilit inti logam, yang menghasilkan medan magnet ketika arus listrik dilewatkan melalui itu. Solenoida sangat penting karena dapat membuat dan mengendalikan medan magnet dan dapat digunakan sebagai elektromagnet. Solenoida merujuk secara khusus untuk kumparan dirancang untuk menghasilkan medan magnet seragam dalam volume ruang.

Dalam rekayasa, panjang solenoida juga dapat merujuk kepada berbagai perangkat transduser yang mengubah energi menjadi gerak linier. Istilah ini juga sering digunakan untuk merujuk kepada katup solenoid, yang merupakan perangkat terintegrasi berisi sebuah solenoid elektromekanik yang actuates baik katup pneumatik atau hidrolik, atau saklar solenoid, yang merupakan jenis khusus dari internal relay yang menggunakan solenoid elektromekanik untuk mengoperasikan saklar listrik, misalnya, starter mobil solenoida, atau solenoida linier, yang merupakan solenoid elektromekanik.

Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik.

Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya di dalam inti karena efek histeresis, dan pada arus tinggi mungkin mengalami nonlinearitas karena penjenuhan.

Fisika

Induktansi (L) (diukur dalam Henry) adalah efek dari medan magnet yang terbentuk disekitar konduktor pembawa arus yang bersifat menahan perubahan arus. Arus listrik yang melewati konduktor membuat medan magnet sebanding dengan besar arus. Perubahan dalam arus menyebabkan perubahan medan magnet yang mengakibatkan gaya elektromotif lawan melalui GGL induksi yang bersifat menentang perubahan arus. Induktansi diukur berdasarkan jumlah gaya elektromotif yang ditimbulkan untuk setiap perubahan arus terhadap waktu. Sebagai contoh, sebuah induktor dengan induktansi 1 Henry menimbulkan gaya elektromotif sebesar 1 volt saat arus dalam indukutor berubah dengan kecepatan 1 ampere setiap sekon. Jumlah lilitan, ukuran lilitan, dan material inti menentukan induktansi.

Faktor Q

Sebuah induktor ideal tidak menimbulkan kerugian terhadap arus yang melewati lilitan. Tetapi, induktor pada umumnya memiliki resistansi lilitan dari kawat yang digunakan untuk lilitan. Karena resistansi lilitan terlihat berderet dengan induktor, ini sering disebut resistansi deret. Resistansi deret induktor mengubah arus listrik menjad bahang, yang menyebabkan pengurangan kualitas induktif. Faktor kualitas atau "Q" dari sebuah induktor adalah perbandingan reaktansi induktif dan resistansi deret pada frekuensi tertentu, dan ini merupakan efisiensi induktor. Semakin tinggi faktor Q dari induktor, induktor tersebut semakin mendekati induktor ideal tanpa kerugian.

Faktor Q dari sebuah induktor dapat diketahui dari rumus berikut, dimana R merupakan resistansi internal dan $\omega{}L$ adalah resistansi kapasitif atau induktif pada resonansi:

$Q = \frac{\omega{}L}{R}$

Dengan menggunakan inti feromagnetik, induktansi dapat ditingkatkan untuk jumlah tembaga yang sama, sehingga meningkatkan faktor Q. Inti juga memberikan kerugian pada frekuensi tinggi. Bahan inti khusus dipilih untuk hasil terbaik untuk jalur frekuensi tersebut. Pada VHF atau frekuensi yang lebih tinggi, inti udara sebaiknya digunakan.

Lilitan induktor pada inti feromagnetik mungkin jenuh pada arus tinggi, menyebabkan pengurangan induktansi dan faktor Q yang sangat signifikan. Hal ini dapat dihindari dengan menggunakan induktor inti udara. Sebuah induktor inti udara yang didesain dengan baik dapat memiliki faktor Q hingga beberapa ratus.

Sebuah kondensator nyaris ideal (faktor Q mendekati tak terhingga) dapat dibuat dengan membuat lilitan dari kawat superkonduktor pada helium atau nitrogen cair. Ini membuat resistansi kawat menjadi nol. Karena induktor superkonduktor hampir tanpa kerugian, ini dapat menyimpan sejumlah besar energi listrik dalam lilitannya.

Penggunaan

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/43/Choke_electronic_component_Epcos_2x47mH_600mA_common_mode.jpg/200px-Choke_electronic_component_Epcos_2x47mH_600mA_common_mode.jpg

Induktor dengan dua lilitan 47mH, sering dijumpai pada pencatu daya.

Induktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal. Induktor berpasangan dengan kondensator dan komponen lain membentuk sirkuit tertala. Penggunaan induktor bervariasi dari penggunaan induktor besar pada pencatu daya untuk menghilangkan dengung pencatu daya, hingga induktor kecil yang terpasang pada kabel untuk mencegah interferensi frekuensi radio untuk dprd melalui kabel. Kombinasi induktor-kondensator menjadi rangkaian tala dalam pemancar dan penerima radio. Dua induktor atau lebih yang terkopel secara magnetik membentuk transformator.

Induktor digunakan sebagai penyimpan energi pada beberapa pencatu daya moda sakelar. Induktor dienergikan selama waktu tertentu, dan dikuras pada sisa siklus. Perbandingan transfer energi ini menentukan tegangan keluaran. Reaktansi induktif X_L ini digunakan bersama semikonduktor aktif untuk menjaga tegangan dengan akurat. Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakan untuk mengikangkan paku-paku tegangan yang berasal dari petir, dan juga membatasi arus pensakelaran dan arus kesalahan. Dalam bidang ini, indukutor sering disebut dengan reaktor.

Induktor yang memiliki induktansi sangat tinggi dapat disimulasikan dengan menggunakan girator.

Konstruksi induktor

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/13/Coils.jpg/150px-Coils.jpg

Induktor, skala dalam sentimeter.

Sebuah induktor biasanya dikonstruksi sebagai sebuah lilitan dari bahan penghantar, biasanya kawat tembaga, digulung pada inti magnet berupa udara atau bahan feromagnetik. Bahan inti yang mempunyai permeabilitas magnet yang lebih tinggi dari udara meningkatkan medan magnet dan menjaganya tetap dekat pada induktor, sehingga meningkatkan induktansi induktor. Induktor frekuensi rendah dibuat dengan menggunakan baja laminasi untuk menekan arus eddy. Ferit lunak biasanya digunakan sebagai inti pada induktor frekuensi tingi, dikarenakan ferit tidak menyebabkan kerugian daya pada frekuensi tinggi seperti pada inti besi. Ini dikarenakan ferit mempunyai lengkung histeresis yang sempit dan resistivitasnya yang tinggi mencegah arus eddy. Induktor dibuat dengan berbagai bentuk. Sebagian besar dikonstruksi dengan menggulung kawat tembaga email disekitar bahan inti dengan kaki-kali kawat terlukts keluar. Beberapa jenis menutup penuh gulungan kawat di dalam material inti, dinamakan induktor terselubungi. Beberapa induktor mempunyai inti yang dapat diubah letaknya, yang memungkinkan pengubahan induktansi. Induktor yang digunakan untuk menahan frekuensi sangat tinggi biasanya dibuat dengan melilitkan tabung atau manik-manik ferit pada kabel transmisi.

Induktor kecil dapat dicetak langsung pada papan rangkaian cetak dengan membuat jalur tembaga berbentuk spiral. Beberapa induktor dapat dibentuk pada rangkaian terintegrasi menhan menggunakan inti planar. Tetapi bentuknya yang kecil membatasi induktansi. Dan girator dapat menjadi pilihan alternatif.

Jenis-jenis lilitan

Lilitan ferit sarang madu

Lilitan sarang madu dililit dengan cara bersilangan untuk mengurangi efek kapasitansi terdistribusi. Ini sering digunakan pada rangkaian tala pada penerima radio dalam jangkah gelombang menengah dan gelombang panjang. Karena konstruksinya, induktansi tinggi dapat dicapai dengan bentuk yang kecil.

Lilitan inti toroid

Sebuah lilitan sederhana yang dililit dengan bentuk silinder menciptakan medan magnet eksternal dengan kutub utara-selatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat dari lilitan silinder dengan menghubungkannya menjadi berbentuk donat, sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. Pada lilitan toroid, medan magnet ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetik dari lilitan, dan kekebalan dari medan magnet eksternal.

Rumus induktansi

Konstruksi	Rumus	Besaran (SI, kecuali disebutkan khusus)
Lilitan silinder	$L=\frac{\mu_0KN^2\pi r^2}{l}$	L = induktansi μ₀ = permeabilitas vakum K = koefisien Nagaoka N = jumlah lilitan r = jari-jari lilitan l = panjang lilitan
Kawat lurus	$L =200 \, l \left(\ln\frac{4l}{d}-1\right)10^{-9}$	L = induktansi l = panjang kawat d = diameter kawat
Lilitan silinder pendek berinti udara	$L=\frac{r^2N^2}{9r+10l}$	L = induktansi (µH) r = jari-jari lilitan (in) l = panjang lilitan (in) N = jumlah lilitan
Lilitan berlapis-lapis berinti udara	$L = \frac{0.8r^2N^2}{6r+9l+10d}$	L = induktansi (µH) r = rerata jari-jari lilitan (in) l = panjang lilitan (in) N = jumlah lilitan d = tebal lilitan (in)
Lilitan spiral datar berinti udara	$L=\frac{r^2N^2}{(2r+2.8d) \times 10^5}$	L = induktansi r = rerata jari-jari spiral N = jumlah lilitan d = tebal lilitan
Inti toroid	$L=\mu_0\mu_r\frac{N^2r^2}{D}$	L = induktansi μ₀ = permeabilitas vakum μ_r = permeabilitas relatif bahan inti N = jumlah lilitan r = jari-jari gulungan D = diameter keseluruhan

Dalam sirkuit elektrik

Sebuah induktor menolak perubahan arus. Sebuah induktor ideal tidak menunjukkan resistansi kepada arus rata, tetapi hanya induktor superkonduktor yang benar-benar memiliki resistansi nol. Pada umumnya, hubungan antara perubahan tegangan, induktansi, dan perubahan arus pada induktor ditentukan oleh rumus diferensial:

$v(t) = L \frac{di(t)}{dt}$

Jika ada arus bolak-balik sinusoida melalui sebuah induktor, tegangan sinusoida diinduksikan. Amplitudo tegangan sebanding dengan amplitudo arus dan frekuensi arus.

$i(t) = I_P \sin(2 \pi f t)\,$

$\frac{di(t)}{dt} = 2 \pi f I_P \cos(2 \pi f t)$

$v(t) = 2 \pi f L I_P \cos(2 \pi f t)\,$

Pada situasi ini, fase dari gelombang arus tertinggal 90 dari fase gelombang tegangan.

Jika sebuah induktor disambungkan ke sumber arus searah, dengan harga "I" melalui sebuah resistansi "R" dan sumber arus berimpedansi nol, persamaan diferensial diatas menunjukkan bahwa arus yang melalui induktor akan dibuang secara eksponensial:

$\ i(t) = I (e^{\frac{-tR}{L}})$

Analisis sirkuit Laplace (s-domain)

Ketika menggunakan analisis sirkuit transformasi Laplace, impedansi pemindahan dari induktor ideal tanpa arus sebelumnya ditunjukkan dalam domain s oleh:

$Z(s) = Ls\,$

dimana

L adalah induktansi

s adalah frekuensi kompleks

Jika induktor telah memiliki arus awal, ini dapat ditunjukkan dengan:

menambahkan sumber tegangan berderet dengan induktor dengan harga:

$L I_0 \,$

(Pegiatikan bahwa sumber tegangan harus berlawanan kutub dengan arus awal)

atau dengan menambahkan sumber arus berjajar dengan induktor, dengan harga:

$\frac{I_0}{s}$

dimana

L adalah induktansi

adalah arus awal

Jejaring induktor

Induktor dalam konfigurasi kakap memiliki beda potensial yang sama. Untuk menemukan induktansi ekivalen total (L_eq):

$\frac{1}{L_\mathrm{eq}} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + \cdots + \frac{1}{L_n}$

Arus dalam induktor deret adalah sama, tetapi tegangan yang membentangi setiap induktor bisa berbeda. Penjumlahan dari beda potensial dari beberapa induktor seri sama dengan tegangan total. Untuk menentukan todu total digunakan rumus:

$L_\mathrm{eq} = L_1 + L_2 + \cdots + L_n \,\!$

Hubungan tersebut hanya benar jika tidak ada kopling magnetis antar kumparan.

Energi yang tersimpan

Energi yang tersimpan di induktor ekivalen dengan usaha yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus melalui induktor, dan juga medan magnet:

$E_\mathrm{stored} = {1 \over 2} L I^2$

Dimana L adalah induktansi dan I adalah arus yang melalui induktor.

Kapasitansi atau kapasitans adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalah +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping, maka rumus kapasitans adalah:

$C = \frac{Q}{V}$

C adalah kapasitansi yang diukur dalam Farad

Q adalah muatan yang diukur dalam coulomb

V adalah voltase yang diukur dalam volt

Unit SI dari kapasitansi adalah farad; 1 farad = 1 coulomb per volt.

Energi

Energi (diukur dalam satuan joule) yang disimpan dalam sebuah kapasitor sama dengan kerja yang telah dilakukan untuk mengisinya dengan muatan listrik. Anggap sebuah kapasitans sebagai C, yang menyimpan muatan +q di sebuah lempeng dan -q di lempeng yang lain. Memindahkan sebuah elemen muatan yang kecil $\mathrm{d}q$ dari satu lempeng ke lempeng yang lain bertentangan dengan beda potensial V = q/C memerlukan kerja $\mathrm{d}W$ :

$\mathrm{d}W = \frac{q}{C}\,\mathrm{d}q$

dimana

W adalah kerja yang diukur dalam joule

q adalah muatan yang diukur dalam coulomb

C adalah kapasitans yang diukur dalam farad

Kita bisa mengetahui energi yang tersimpan dalam sebuah kapasitas dengan mengintegralkan persamaan ini. Dimulai dengan sebuah kapasitans tak bermuatan (q=0) dan memindahkan muatan dari satu lempeng ke lempen yang lain sampai lempeng bermuatan +Q dan -Q membutuhkan kerja W:

$W_{bermuatan} = \int_{0}^{Q} \frac{q}{C} \, \mathrm{d}q = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C} = \frac{1}{2}CV^2 = W_{disimpan}$

Dengan mengombinasikan persamaan di atas untuk kapasitansnya sebuah kapasitor pelat rata, kita mendapatkan:

$W_{disimpan} = \frac{1}{2} C V^2 = \frac{1}{2} \epsilon \frac{A}{d} V^2$ .

dimana

W adalah energi yang diukur dalam joule

C adalah kapasitans, diukur dalam farad

V adalah voltase yang diukur dalam volt

Kapasitans dan Arus Pergeseran

Fisikawan bernama James Clerk Maxwell menemukan konsep arus pergeseran, $\frac{\partial \vec{D}}{\partial t}$ , untuk membuat hukum Ampere konsisten dengan kekekalan muatan dalam kasus dimana muatan terakumulasi, contohnya di dalam sebuah kapasitor. Ia menginterpretasikan hal ini sebagai sebagai gerakan nyatanya muatan, bahkan dalam vakum, dimana Maxwell menduga bahwa gerakan nyatanya muatan berhubungan dengan gerakannya muatan dipol di dalam eter. Meski interpretasi ini telah ditinggalkan, koreksi dari Maxwell terhadap hukum Ampere tetap valid (medan listrik yang berubah-ubah menghasilkan medan magnet).

Persamaan Maxwell menggabungkan hukum Ampere dengan konsep arus pergeseran dirumuskan sebagai $\vec{\nabla} \times \vec{H} = \vec{J} + \frac{\partial \vec{D}}{\partial t}$ . (Dengan mengintegralkan kedua sisi, the integral dari $\vec{\nabla}\times \vec{H}$ bisa diganti dengan integralnya $\vec{H} \cdot \mathrm{d} \vec{l}$ di sekeliling sebuah kontur tertutup, dengan begitu mendemonstrasikan interkoneksi dengan formulasinya Ampere.)

Koefisien potensial

Diskusi di atas hanya berlaku dalam kasus dua lempeng konduksi. Definisi C=Q/V masih berlaku bila hanya satu lempeng yang diberikan muatan listrik, dengan ketentuan bahwa garis-garis medan yang dihasilkan oleh muatan itu berakhir seakan-akan lempeng tadinya berada di pusat ruang lingkup bermuatan sebaliknya pada ketakterhinggaan.

C=Q/V tidak berlaku saat jumlah lempeng yang bermuatan lebih dari dua, atau ketika muatan netto di dua lempeng adalah bukan-nol. Untuk menangani kasus ini, Maxwell memperkenalkan konsep "koefisien potensial". Jika tiga lempeng diberikan muatan

, maka voltasenya lempeng 1 adalah

$V_1 = p_{11} Q_1 + p_{12} Q_2 + p_{13} Q_3$ ,

dan rumus yang sama juga berlaku bagi voltase lainnya. Maxwell memperlihatkan bahwa koefisien potensial adalah simetris, sehingga $p_{12}=p_{21}$ , dll.

Dualitas kapasitansi/induktansi

Dalam istilah matematika, kapasitas yang ideal bisa dianggap sebagai kebalikan dari induktansi yang ideal, karena persamaan voltase-arusnya dua fenomena bisa dialihragamkan ke satu sama lain dengan menukarkan istilah voltase dan arus.

Kapasitansi sendiri

Dalam sirkuit listrik atau untai elektris atau rangkaian listrik, istilah kapasitansi biasanya adalah singkatan dari kapasitansi saling (Bahasa Inggris: mutual capacitance) antar dua konduktor yang bersebelahan, seperti dua lempengnya sebuah kapasitor. Terdapat pula istilah kapasitansi-sendiri (Bahasa Inggris: self-capacitance), yang merupakan jumlah muatan listrik yang harus ditambahkan ke sebuah konduktor terisolasi untuk menaikkan potensial listriknya sebanyak 1 volt. Titik rujukan untuk potensial ini adalah sebuah ruang lingkup/kawasan konduksi berongga teoritis, dari radius yang tak terhingga, yang berpusat pada konduktor. Dengan mempergunakan metode ini, kapasitansi-sendiri dari sebuah kawasan konduksinya radius R adalah:

$C=4\pi\epsilon_0R \,$ [1]

Nilai tipikalnya kapasitansi-sendiri adalah:

untuk "lempeng" puncaknya generator van de Graaf, biasanya sebuah bola 20 cm dalam radius: 20 pF
planet Bumi: sekitar 710 µF

Elastansi

Kebalikan dari kapasitansi disebut elastansi, dan satuannya adalah reciprocal farad.

Kondensator

Kapasitansi mayoritas kondensator atau kapasitor yang digunakan dalam rangkaian elektronik adalah sejumlah tingkat besaran yang lebih kecil daripada farad. Beberapa sub satuannya kapasitansi yang paling umum digunakan saat ini adalah milifarad (mF), mikrofarad (µF), nanofarad (nF), dan pikofarad (pF).

Kapasitansi bisa dikalkulasi dengan mengetahui geometri konduktor dan sifat dielektriknya penyekat di antara konduktor. Sebagai contoh, besar kapasitansi dari sebuah kapasitor “pelat-sejajar” yang tersusun dari dua lempeng sejajarnya seluas A yang dipisahkan oleh jarak d adalah sebagai berikut: is approximately equal to the following:

$C = \epsilon_{r}\epsilon_{0} \frac{A}{d}$ (in SI units)

dimana

C adalah kapasitansi dalam farad, F

A adalah luas setiap lempeng, diukur dalam meter persegi

ε_r adalah konstanta dielektrik (yang juga disebut permitivitas listrik relatif) dari bahan di antara lempeng, (vakum =1)

ε₀ adalah permitivitas vakum atau konstanta listrik dimana ε₀ = 8.854x10^-12 F/m

d adalah jarak antar lempeng, diukur dalam meter

Persamaan di atas sangat baik digunakan jika d besarnya kecil bila dibandingkan dengan dimensi lainnya lempeng. Dalam satuan CGS, persamaannya berbentuk:

$C = \epsilon_{r} \frac{A}{d}$

dimana C dalam kasus ini memiliki satuan panjang.

Tetapan dielektrik bagi sejumlah perubahan dielektrik yang sangat berguna sebagai sebuah fungsi medan listrik terapan, misalnya bahan-bahan feroelektrisitas, sehingga kapasitansi untuk berbagai piranti ini tak lagi sekedar memiliki fungsi alat geometri. Kapasitor yang menyimpan tegangan sinusoidal, tetapan dielektrik, merupakan sebuah fungsi frekuensi. Tetapan dielektrik ubahan berfrekuensi disebut sebagai tebaran dielektrik, dan diatur oleh berbagai proses relaksasi dielektrik, seperti kapasitansi relaksasi Debye.

Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.

$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya ^[1]. Interaksi antara benda-benda bermuatan (tidak hanya titik muatan) terjadi melalui gaya tak-kontak yang bekerja melampaui jarak separasi ^[2]. Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut ^[3]. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan saling tolak-menolak, sedangkan muatan berbeda jenis akan saling tarik-menarik ^[4].

Notasi vektor

Dalam notasi vektor, hukum Coloumb dapat dituliskan sebagai

$\vec{F_{12}} = k\ \frac{q_1 q_2}{\left| \vec{r_1} - \vec{r_2} \right|^3}\ \left( \vec{r_1} - \vec{r_2} \right)$

yang dibaca sebagai gaya yang dialami oleh muatan

akibat adanya muatan

. Untuk gaya yang dialami oleh muatan

akibat adanya muatan

dituliskan dengan menukarkan indeks $1 \leftrightarrow 2$ , atau melalui hukum ketiga Newton dapat dituliskan

$\vec{F_{21}} = -\vec{F_{12}}$ hukum Coulomb ditemukan oleh Charles Coulomb seorang ilmuan Perancis (1736-1806). Pada tahun 1785, C. Coulomb menyelidiki hubungan antar besar muatan dan jarak antara muatan dengan besar gaya listrik yang dihasilkan

Medan dalam ilmu fisika adalah kehadiran besaran fisika di setiap titik dalam ruang (atau, secara lebih umum, ruang-waktu). Kekuatan medan biasanya berubah-ubah dalam suatu wilayah.

Medan biasanya direpresentasikan secara matematis oleh medan skalar, vektor atau tensor. Sebagai contoh kita dapat memodelkan medan gravitasi menggunakan medan vektor. Pada medan ini suatu vektor melambangkan percepatan yang akan didapat titik massa pada tiap titik di dalam ruang. Contoh lain adalah medan temperatur atau medan tekanan udara, yang kerap diilustrasikan dalam laporan cuaca sebagai isoterm dan isobar, dengan menghubungkan titik-titik yang memiliki suhu atau tekanan yang sama.

Teori Medan

Teori Medan biasanya mengacu pada konstruksi dinamika suatu medan, yaitu spesifikasi bagaimana suatu medan berubah terhadap waktu atau terhadap komponen lain dari medan tersebut. Biasanya ini dilakukan dengan menulis Lagrangian atau Hamiltonian dari medan tersebut, dan memperlakukannya sebagai sistem mekanika klasik atau kuantum dengan jumlah derajat kebebasan tak terhingga. Teori medan yang dihasilkan disebut sebagai teori medan klasik atau teori medan kuantum.

Dalam fisika modern, medan yang paling sering dipelajari adalah model empat gaya fundamental yang pada suatu hari mungkin menghasilkan Teori Medan Terpadu

Medan klasik

Terdapat beberapa contoh medan klasik. Dinamika suatu medan klasik biasanya dispesifikasikan oleh kerapatan Lagrange dalam komponen medan. Dinamika tersebut dapat diperoleh menggunakan prinsip Aksi.

Michael Faraday pertama kali menyadari pentingnya medan sebagai objek fisika, selama penyelidikannya tentang magnetisme. Dia menyadari bahwa medan listrik dan medan magnet tidak hanya medan gaya yang menentukan gerakan partikel, tetapi juga memiliki realitas fisika sendiri, karena mereka mengandung energi.

Gagasan ini pada akhirnya berujung pada penciptaan teori medan terpadu pertama oleh James Clerk Maxwell, dengan diperkenalkannya persamaan untuk medan elektromagnetik. Versi modern persamaan ini disebut sebagai Persamaan Maxwell. Pada akhir abad ke-19, medan elektromagnetik dipahami sebagai kumpulan dua medan vektor dalam ruang. Saat ini, para fisikawan merumuskannya sebagai medan tensor tunggal asimetris orde-2 dalam ruang-waktu.

Teori gravitasi Einstein, teori relativitas umum, adalah contoh lain teori medan. Di sini medan utama adalah tensor metrik, medan tensor orde-2 simetris dalam ruang-waktu.

Medan kuantum

Saat ini para fisikawan percaya bahwa mekanika kuantum semestinya mendasari semua fenomena fisis, sehingga suatu teori medan klasik, paling tidak dalam prinsipnya, dapat dirumuskan dalam bentuk mekanika kuantum. Keberhasilan kuantisasi ini menghasilkan teori medan kuantum yang terkait. Sebagai contoh kuantisasi elektrodinamika klasik menghasilkan elektrodinamika kuantum. Elektrodinamika kuantum dapat disebut sebagai teori ilmiah paling berhasil. Data percobaan mengkonfirmasi ramalannya dengan kecermatan lebih tinggi daripada teori lain manapun. Dua teori medan kuantum dasar lainnya adalah kromodinamika kuantum dan teori elektrolemah. Ketiga teori medan kuantum ini dapat diturunkan sebagai kasus khusus model standar fisika partikel. Teori Relativitas Umum, teori medan gravitasi klasik, sampai saat ini belum berhasil dikuantisasi.

Teori medan klasik masih bermanfaat pada keadaan sifat-sifat kuantum tidak muncul, dan dapat menjadi wilayah penelitian aktif. Elastisitas bahan, dinamika fluida, dan persamaan Maxwell merupakan contoh-contohnya.

Medan acak kontinu

Medan klasik seperti disebut di atas, seperti medan elektromagnetik, biasanya merupakan fungsi yang dapat diturunkan (diferensiabel), namun pada setiap kasus medan-medan tersebut hampir selalu dapat diturunkan dua kali. Namun fungsi tergeneralisasi tidaklah kontinu. Ketika berurusan dengan medan klasik pada temperatur terhingga, metode matematika medan acak kontinu mesti dipakai, karena medan klasik yang berfluktuasi secara termal tidak dapat diferensiasikan di mana pun (nowhere differentiable).

Simetri Medan

Cara yang mudah menggolongkan medan (klasik atau kuantum) adalah melalui kesetangkupan (simetri) yang dimilikinya. Biasanya ada dua jenis simetri fisis:

Simetri ruang-waktu

Medan kerap kali diklasifikasikan dalam kelakuan mereka terhadap transformasi simetri ruang-waktu. Istilah yang digunakan dalam klasifikasi ini adalah:

Medan skalar (seperti temperatur), yang nilai-nilainya diberikan oleh variabel tunggal pada tiap titik dalam ruang. Nilai ini tidak berubah dengan transformasi ruang.
Medan vektor (seperti besar dan arah gaya pada tiap titik dalam medan magnet yang diberikan dengan menempatkan vektor pada tiap titik dalam ruang. Komponen-komponen vektor ini bertransformasi seperti biasa dalam rotasi dalam ruang.
Medan tensor (seperti tensor tegangan kristal) diberikan oleh tensor pada tiap titik ruang. Komponen tensor ini bertransformasi seperti biasa dalam rotasi dalam ruang.
Medan spinor berguna dalam teori medan kuantum

Pada teori relativitas penggolongan yang mirip berlaku, dengan perkecualian skalar, vektor, dan tensor didefinisikan terhadap simetri Poincaré dari ruang-waktu.

Simetri internal

Medan boleh jadi memiliki simetri internal selain simetri ruang-waktu. Dalam banyak keadaan bisa muncul keperluan terhadap medan yang merupakan senarai skalar ruang-waktu: (φ₁,φ₂...φ_N). Sebagai contoh, dalam ramalan cuaca skalar-skalar tersebut adalah suhu, tekanan, kelembapan, dan sebagainya. Dalam fisika partikel, simetri muatan warna interaksi quark adalah contoh simetri internal interaksi kuat, seperti juga simetri isospin atau flavor.

Bila ada simetri suatu masalah yang tidak melibatkan ruang-waktu, yang didalamnya komponen-komponen ini bertransformasi ke dalam satu sama lain, maka himpunan simetri ini dinamakan simetri internal. Klasifikasi muatan medan dapat juga dibuat di bawah simetri internal

Fluks magnetik (sering disimbolkan Φ_m), adalah ukuran atau jumlah medan magnet B yang melewati luas penampang tertentu, misalnya kumparan kawat (hal ini sering pula disebut "kepekatan medan magnet"). Satuan fluks magnetik dalam Satuan Internasional adalah weber (Wb) (Weber merupakan satuan turunan dari volt-detik). Sedang satuan menggunakan sistem CGS adalah maxwell.

Penjelasan

Fluks magnetik yang melalui bidang tertentu sebanding dengan jumlah medan magnet yang melalui bidang tersebut. Jumlah ini termasuk pengurangan atas medan magnet yang berlawanan arah. Jika medan magnet seragam melalui bidang dengan tegak lurus, nilai fluks magnetik didapat dari perkalian antara medan magnet dan luas bidang yang dilaluinya. Fluks magnetik yang datang dengan sudut tertentu diperoleh menggunakan perkalian titik antara medan magnet dan vektor luas a.

$\displaystyle \Phi_m = \mathbf{B} \cdot \mathbf{a} = Ba \cos \theta$ (B medan magnet seragam melalui bidang datar)

diamana θ adalah sudut datang B menurut vektor a (vektor a adalah vektor normal, yaitu tegak lurus dengan bidang).

Umumnya, fluks magnetik yang melalui bidang S dinyatakan sebagai integral dari medan magnet atas luas bidang.

$\Phi_m = \iint\limits_S \mathbf{B} \cdot d\mathbf S,$

dimana $\textstyle \Phi_m \$ adalah fluks magnetik, B adalah medan magnet, S adalah luas bidang, tanda " $\cdot$ " menunjukkan operasi perkalian titik, dan dS adalah vektor infinitesimal (kecil tak berhingga), yang magnitudonya adalah elemen luas diferensial dari S, yang arahnya adalah tegak lurus bidang.

Fluks magnetik biasanya diukur dengan fluksmeter. Alat ini berisi kumparan dan rangkaian yang mampu menghitung fluks magnetik berdasarkan pada perubahan tegangan yang disebabkan oleh perubahan medan magnet yang melalui kumparan di dalam alat ini.

Fluks magnetik yang melalui bidang tertutup

Hukum Gauss untuk magnetisme, yang merupakan satu dari empat Persamaan Maxwell, menyatakan bahwa jumlah fluks magnetik yang melalui bidang tertutup sama dengan nol. ("bidang tertutup" adalah bidang yang melingkupi suatu ruang tanpa celah.)

Dengan kata lain, hukum Gauss untuk magnetisme menyatakan:

$\Phi_m=\int \!\!\! \int \mathbf{B} \cdot d\mathbf S = 0,$

untuk setiap bidang tertutup S.

Fluks magnetik yang melalui bidang terbuka

Jika fluks magnetik yang melalui bidang terututp selalu berjumlah nol, fluks magnetik yang melalui bidang terbuka tidak selalu nol dan nilai ini sangat penting dalam teori elektromagnetisme. Contohnya, perubahan fluks magnetik yang melalui kumparan kawat akan menimbulkan Gaya gerak listrik (GGL), yang kemudian menyebabkan adanya arus listrik, dalam kumparan. Perhitungannya diberikan melalui Hukum Faraday:

$\mathcal{E} = \oint_{\partial \Sigma (t)}\left( \mathbf{E}( \mathbf{r},\ t) +\mathbf{ v \times B}(\mathbf{r},\ t)\right) \cdot d\boldsymbol{\ell} = -{d\Phi_m \over dt},$

dimana:

$\mathcal{E}$ adalah GGL,

Φ_m adalah fluks yang melewati bidang terbuka yang dibatasi oleh kurva ∂Σ(t),

∂Σ(t) adalah kurva tertutup yang berubah sejalan dengan waktu; GGL timbul disekitar kurva ini, dan merupakan batas bidang dimana Φ_m berada,

dℓ adalah elemen vektor infinitesimal dari kurva ∂Σ(t),

v adalah kecepatan dalam dℓ,

E adalah medan listrik,

B adalah medan magnet.

GGL yang timbul dalam persamaan diatas ditentukan dengan dua cara: pertama, sebagai jumlah usaha yang dilakukan tiap satuan muatan untuk melawan Gaya Lorentz supaya muatan dapat (cenderung) bergerak sepanjang kurva ∂Σ(t), dan kedua, sebagai fluks magnetik yang melalui bidang terbuka Σ(t).

Persamaan ini merupakan prinsip dasar pembuatan generator listrik.

Perbandingan dengan fluks listrik

Bertolak belakang dari fluks magnetik, Hukum Gauss tentang medan listrik, juga merupakan salah satu dari empat Persamaan Maxwell, adalah:

$\Phi_E = \int \!\!\!\int_S \mathbf{E}\cdot d\mathbf{S} = {Q \over \epsilon_0},$

dimana

E adalah Medan listrik,

S adalah sembarang bidang tertutup,

Q adalah jumlah muatan listrik didalam bidang S,

$\epsilon_0$ adalah konstanta listrik (konstanta umum, sering disebut pula "permitivitas" ruang).

Perlu diperhatikan bahwa jumlah fluks listrik yang melalui bidang tertutup tidak selalu nol; hal ini menandakan adanya monopole kelistrikan, yaitu muatan listrik dapat bernilai negatif saja atau positif saja.

Dalam fisika, proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif sebesar 1.6 × 10^-19 coulomb dan massa 938 MeV (1.6726231 × 10^-27 kg, atau sekitar 1836 kali massa sebuah elektron).

Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang berada di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan menentukan sifat kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan istilah nuklei, nukleus, atau nukleon (bhs Inggris: nucleon), dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir.

Di dalam ilmu fisika, gaya atau kakas adalah apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami percepatan.^[1]. Gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum kedua Newton, sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat sebanding dengan gaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.

$\vec{a} =\frac{\vec{F}}{m}$

Penjelasan lain yang mirip, gaya netto yang bekerja pada sebuah benda adalah sebanding dengan laju perubahan momentum yang dialaminya.^[2]

$\vec{F} = \frac{\mathrm{d}\vec{p}}{\mathrm{dt}} = \frac{\mathrm{d}(m \vec{v})}{\mathrm{dt}} = \frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{dt}}\vec{v}+m\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{dt}}$

$=\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{dt}}\frac{\mathrm{d}\vec{x}}{\mathrm{dt}}+m\frac{\mathrm{d}^2\vec{x}}{\mathrm{dt}^2}$

Gaya bukanlah sesuatu yang pokok dalam ilmu fisika, meskipun ada kecenderungan untuk memperkenalkan ilmu fisika lewat konsep ini. Yang lebih pokok ialah momentum, energi dan tekanan. Sebenarnya, tak seorang pun dapat mengukur gaya secara langsung. Tetapi, kalau sesuatu mengatakan seseorang mengukur gaya, sedikit berpikir akan membuat seseorang menyadari bahwa apa yang diukur sebenarnya adalah tekanan (atau mungkin kemiringannya). "Gaya" yang Anda rasakan saat meraba kulit anda, misalnya, sebenarnya adalah sel syaraf tekanan Anda yang mendapat perubahan tekanan. Ukuran neraca pegas mengukur ketegangan pegas, yang sebenarnya adalah tekanannya, dll. Dalam bahasa sehari-hari gaya dikaitkan dengan dorongan atau tarikan, mungkin dikerahkan oleh otot-otot kita. Di fisika, kita memerlukan definisi yang lebih presisi. Kita mendefinisikan gaya di sini dalam hubungannya dengan percepatan yang dialami benda standar yang diberikan ketika ditempatkan di lingkungan sesuai. Sebagai benda standar kita menggunakan (atau agaknya membayangkan bahwa kita menggunakannya!) silinder platinum yang disimpan di International Bureau of Weights and Measures dekat Paris dan disebut kilogram standar. Di fisika, gaya adalah aksi atau agen yang menyebabkan benda bermassa bergerak dipercepat. Hal ini mungkin dialami sebagai angkatan, dorongan atau tarikan. Percepatan benda sebanding dengan penjumlahan vektor seluruh gaya yang beraksi padanya (dikenal sebagai gaya netto atau gaya resultan). Dalam benda yang diperluas, gaya mungkin juga menyebabkan rotasi, deformasi atau kenaikan tekanan terhadap benda. Efek rotasi ditentukan oleh torka, sementara deformasi dan tekanan ditentukan oleh stres yang diciptakan oleh gaya. Gaya netto secara matematis sama dengan laju perubahan momentum benda dimana gaya beraksi. Karena momentum adalah kuantitas vektor (memiliki besar dan arah), gaya adalah juga kuantitas vektor. Konsep gaya telah membentuk bagian dari statika dan dinamika sejak zaman kuno. Kontribusi kuno terhadap statika berpuncak dalam pekerjaan Archimedes di abad ke tiga sebelum Masehi, yang masih membentuk bagian fisika modern. Sebaliknya, dinamika Aristoteles disatukan kesalahpahaman intuisi peranan gaya yang akhirnya dikoreksi dalam abad ke 17, berpuncak dalam pekerjaan Isaac Newton. Menurut perkembangan mekanika kuantum, sekarang dipahami bahwa partikel saling memengaruhi satu sama lain melalui interaksi fundamental, menjadikan gaya sebagai konsep yang berguna hanya pada konsep makroskopik. Hanya empat interaksi fundamental yang dikenal: kuat, elektromagnetik, lemah (digabung menjadi satu interaksi elektrolemah pada tahun 1970-an), dan gravitasi (dalam urutan penurunan kuat interaksi).

{ 1 komentar... read them below or add one }

Anonim11 Juni 2012 pukul 04.18
Halo,

salam kenal, nama saya Natalie, saya ingin menawarkan blog content yang berkaitan dengan pembelajaran Fisika (solenoid, dst), tanpa biaya. Silahkan email saya di natalie.smith@mavens.co.uk. Terimakasih
BalasHapus
Balasan

Tambahkan komentar

aderizaltosi

Blue Sky

Tugas Fisika

Sifat

{ 1 komentar... read them below or add one }

Popular Post

Pengikut

Mengenai Saya

Arsip Blog

My Name

My First Story

My First Story

Blogroll Clock

Blog Johanes

One Ok Rock

One OK Rock

aderizaltosi

Blue Sky

Tugas Fisika

Sifat

Related Posts :

{ 1 komentar... read them below or add one }

Popular Post

Pengikut

Mengenai Saya

Arsip Blog

My Name

My First Story

My First Story

Blogroll Clock

Blog Johanes

One Ok Rock

One OK Rock