Bab 7. Tekanan Zat (Materi 4: Tekanan Udara, Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan dan Tekanan Darah)

Kompetensi Dasar :

Pengetahuan

3.8 Menjelaskan tekanan zat dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk tekanan darah, osmosis, dan kapilaritas jaringan angkut pada tumbuhan.

Keterampilan

4.8 Menyajikan data hasil percobaan untuk menyelidiki tekanan zat cair pada kedalaman tertentu, gaya apung, dan kapilaritas, misalnya dalam batang tumbuhan.

Tujuan Pembelajaran :

Setelah mengikuti proses pembelajaran daring, peserta didik dapat :

1. Menjelaskan hasil percobaan Torricelli dengan benar.

2. Menghitung ketinggian suatu tempat berdasarkan hasil hasil percobaan Torricelli dengan benar.

3. Menganalisis pengaruh tekanan udara di suatu tempat dengan benar.

4. Menjelaskan mekanisme pengangkutan air dan mineral pada tumbuhan dengan benar.

5. Menjelaskan mekanisme pengangkutan nutrisi (hasil fotosintesis) pada tumbuhan dengan benar.

6. Menjelaskan tekanan darah pada sistem peredaran darah manusia dengan benar.

Assalamualaikum Wr. Wb

Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.

PETA KONSEP

APERSEPSI

Sebelum melanjutkan membaca ringkasan materi, silakan disimak dulu video berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai materi yang akan kita pelajari.

RINGKASAN MATERI

A. Tekanan Udara

• Tekanan tidak hanya dimiliki oleh zat padat dan zat cair. Udara yang mempunyai berat pun memberikan tekanan. Tekanan ini biasa disebut tekanan atmosfer/tekanan udara.
• Besar tekanan udara dapat diukur dengan percobaan yang dilakukan oleh Evangelista Torricelli. 

  

  Percobaan Torricelli

  
  
• Percobaan Torricelli berhasil menciptakan barometer, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan menetapkan kesimpulan bahwa: 
• Tekanan udara di atas permukaan laut = 1 atm = 76 cmHg. 
• Setiap kenaikan 100 m dari permukaan laut, tekanan udara berkurang 1cmHg (semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah).


• Ketinggian suatu tempat dapat dihitung dengan persamaan:



• Satuan tekanan udara yang sering digunakan:
• 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
• 1 atm = 1,013 . 10⁵ Pa
• 1 bar = 1 atm
• Adanya perbedaan tekanan udara di suatu tempat dapat menimbulkan angin. Angin bertiup dari daerah yang tekanan udaranya tinggi ke daerah yang tekanannya lebih rendah. 
• Pengaruh tekanan udara dapat dirasakan pada beberapa peristiwa, di antaranya:
• Ketika memasak air, di pegunungan akan lebih cepat mendidih dibandingkan memasak air di pantai. Hal ini disebabkan tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai sehingga gas oksigennya pun lebih rendah.
• Ketika kita pergi ke daerah yang lebih tinggi (misalnya dari pantai ke pegunungan), pada ketinggian tertentu kita akan merasakan dengungan di telinga kita. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga yang lebih menekuk keluar pada tekanan udara yang lebih rendah.
• Pada tekanan udara tinggi, suhu terasa dingin, tetapi langit cerah. Sebaliknya, saat tekanan udara rendah, dapat dimungkinkan terjadinya hujan, bahkan badai.
• Ketiga peristiwa di atas memberikan gambaran bahwa tekanan udara memiliki hubungan yang cukup erat dengan ketinggian suatu tempat. Tekanan tersebut berubah sesuai dengan ketinggian dari atas tanah. Semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah. Suatu daerah yang memiliki struktur geografis yang lebih tinggi misalnya di pegunungan Himalaya terdapat partikel-partikel udara yang lebih sedikit. Partikel-partikel yang lebih sedikit mendorong satu sama lain menghasilkan tekanan lebih rendah.
• Pada tempat yang sangat tinggi, seperti di puncak Himalaya, tekanan udara menjadi sangat kecil dan dapat menimbulkan masalah serius bagi para pendaki. Pendaki rentan terkena sindrom kekurangan oksigen karena ketinggian, yang dikenal dengan istilah hipoksia.

Contoh Soal :

1. Tekanan udara suatu kota yang ditunjukkan oleh sebuah alat ukur adalah 56 cmHg. Tentukan ketinggian kota tersebut di atas permukaan laut !

Penyelesaian:

Diketahui: Pbar = 56 cmHg

Ditanyakan: h=...?

Jawab:

h = (76 cmHg – Pbar) × 100 m

h = (76 cmHg – 56 cmHg) × 100 m

h = 20 × 100 m

h = 2.000 m = 2 km

Jadi, ketinggian kota tersebut 2 km di atas permukaan laut.

2. Kota A diketahui memiliki ketinggian 800 m di atas permukaan laut. Tentukan tekanan udara di kota tersebut !

Penyelesaian:

Diketahui: h = 800 m

Ditanyakan: Pbar =...?

Jawab:

           h = (76 cmHg – Pbar) × 100 m

       800 = (76 cmHg – Pbar) × 100 m

       800 = 7.600 – 100Pbar

100Pbar = 7.600 – 800

100Pbar = 6.800

      Pbar = 6.800/100 = 68 cmHg

Jadi, tekanan udara di kota A adalah 68 cmHg

B. Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan

Setelah kita mengetahui jaringan tumbuhan yang berperan dalam proses pengangkutan. Sekarang kita akan mempelajari proses pengangkutan air dan mineral dari tanah serta proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan.

1. Pengangkutan Air dan Mineral

• Air merupakan zat yang sangat dibutuhkan tumbuhan. Salah satu karakteristik zat cair adalah meresap melalui celah kecil (kapilaritas), sifat inilah yang nantinya menyebabkan air dapat diangkut naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi dan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan walaupun tumbuhan tidak mempunyai mekanisme pemompaan cairan seperti pada jantung manusia.
• Peristiwa masuk dan keluarnya air dari tumbuhan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Pada saat kondisi lingkungan lembab atau jumlah uap air di lingkungan tinggi, maka air akan masuk ke dalam tumbuhan. Akan tetapi, apabila lingkungan di sekitar tumbuhan kering atau jumlah uap air di lingkungan rendah, uap air akan keluar dari tumbuhan melalui stomata yang terdapat di daun. Proses ini disebut transpirasi.
• Air yang ada di dalam tanah masuk ke dalam sel tumbuhan karena adanya perbedaan konsentrasi air. Konsentrasi adalah ukuran yang menunjukkan jumlah suatu zat dalam volume tertentu. 
• Apabila terjadi perpindahan molekul zat terlarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah, maka proses perpindahan ini disebut difusi. 
• Apabila terjadi perpindahan molekul zat pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran semipermeabel, maka proses perpindahan ini disebut osmosis.
• Catatan:
• Membran semipermeabel adalah membran yang hanya dapat dilalui oleh zat tertentu, tetapi tidak dapat dilalui oleh zat lainnya. Contoh zat yang dapat melalui membran semipermeabel adalah air. Membran ini berfungsi sebagai pengatur lalu lintas (keluar dan masuknya) zat-zat dari dalam dan luar sel. Contoh membran semipermeabel adalah membran sel.
• Zat pelarut adalah zat yang melarutkan zat lain. Pada materi ini, yang berperan sebagai zat pelarut adalah air. Adapun zat terlarut adalah zat yang larut dalam zat lain. Pada proses ini, yang berperan sebagai zat terlarut adalah mineral tanah dan zat gula hasil fotosintesis.
• Jaringan pada akar mulai dari jaringan terluar hingga terdalam merupakan jaringan yang akan dilalui oleh air ketika masuk ke dalam tumbuhan, yaitu Epidermis → Korteks → Endodermis → Stele → Xilem.
• Perhatikan gambar berikut!

• Pertama-tama, air diserap oleh rambut-rambut akar. Kemudian, air masuk ke sel epidermis melalui proses secara osmosis. Selanjutnya, air akan melalui korteks. Dari korteks, air kemudian melalui endodermis dan stele. Selanjutnya, air masuk ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar, air akan bergerak ke xilem batang dan ke xilem daun. 
• Faktor yang mempengaruhi pengangkutan air dari akar ke daun :
• Daya kapilaritas batang
• Kemampuan xilem yang memiliki diameter sangat kecil (kapiler) untuk menaikkan permukaan air lebih tinggi dibanding dengan di luar pembuluh.
• Sifat ini seperti yang terdapat pada pipa kapiler. Pipa kapiler memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotan akan tetapi diameternya sangat kecil. Apabila salah satu ujung pipa kapiler, dimasukkan ke dalam air, maka air yang berada pada pipa tersebut akan lebih tinggi daripada air yang berada di sekitar pipa kapiler. Begitu pula pada batang tanaman, air yang berada pada batang tanaman akan lebih tinggi apabila dibandingkan dengan air yang berada pada tanah.
• Daya kapilaritas batang dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi. 
• Kohesi merupakan kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang sejenis. 
• Adhesi adalah kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang tidak sejenis. 
• Melalui gaya adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan terjadi ikatan antara satu molekul air dengan molekul air lainnya. 
• Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem.
• Daya isap daun
• Kemampuan daun untuk menyerap air dari jaringan yang ada di bawahnya yaitu dari batang. Kemampuan ini disebabkan karena tekanan osmotik pada sel daun lebih tinggi daripada sel batang. Hal ini terjadi karena pada daun mengalami proses transpirasi (peristiwa pelepasan uap air dari daun), sehingga tekanan osmotik di daun lebih tinggi.
• Daya tekan akar
• Kemampuan sel-sel akar untuk mendorong air dalam xilem akar menuju ke jaringan di atasnya. Kemampuan sel-sel akar ini disebabkan oleh akar menyerap air secara terus-menerus sehingga tekanan tugornya (tekanan yang mendorong membran sel terhadap dinding sel) naik.

2. Pengangkutan Hasil Fotosintesis (Nutrisi)

• Semua bagian tumbuhan yaitu, akar, batang, daun serta bagian lainnya memerlukan nutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan terpenuhi, maka dibutuhkan suatu proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan asam amino ke seluruh tubuh tumbuhan. 
• Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadi melalui pembuluh floem.
• Perjalanan zat-zat hasil fotosintesis dimulai dari sumbernya yaitu daun (daerah yang memiliki, konsentrasi gula tinggi) ke bagian tanaman lain yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah).
• Perhatikan gambar berikut!

C. Tekanan Darah 

• Tekanan darah pada pembuluh darah memiliki prinsip kerja seperti hukum Pascal.
• Peredaran darah berada di dalam pembuluh darah yang merupakan ruang tertutup, sehingga tekanan pada pembuluh darah berlaku prinsip hukum pascal.
• Organ utama peredaran darah pada manusia adalah jantung. Jantung terdiri dari empat ruang yaitu serambi kanan, serambi kiri, bilik kanan dan bilik kiri. Jantung memompa darah sehingga darah dapat mengalir ke seluruh tubuh. 
• Darah merupakan sarana pengangkut oksigen dan nutrisi yang dibutuhkan oleh seluruh sel-sel di dalam tubuh. Darah mengalir di dalam pembuluh darah.
• Jantung memompa darah karena adanya otot jantung. 
• Saat otot pada bilik berkontraksi maka darah akan mendapatkan dorongan untuk mengalir keluar dari jantung melalui pembuluh aorta yang disebut tekanan darah sistol.
• Saat otot pada bilik berelaksasi maka darah akan mendapatkan dorongan untuk masuk ke dalam serambi melalui pembuluh vena yang disebut tekanan darah diastol. 
• Agar tekanan darah tetap terjaga, maka pembuluh darah harus terisi penuh oleh darah. Apabila terjadi kecelakaan yang menyebabkan kehilangan darah maka tekanan darah akan berkurang, sehingga darah tidak dapat mengalir ke seluruh tubuh. Hal ini menyebabkan matinya sel-sel dalam tubuh karena kekurangan oksigen dan nutrisi.
• Tekanan darah dapat diukur dengan menggunakan alat yang bernama syphygmomanometer atau tensimeter. 
• Tekanan darah diukur di dalam pembuluh arteri besar yang biasanya dilakukan di lengan atas. Tekanan yang diukur adalah tekanan sistol dan tekanan diastol. 
• Tekanan darah normal berkisar 120/80 mmHg. 
• Angka 120 menunjukkan tekanan darah sistol, yaitu saat bilik berkontaraksi dan darah dipompa keluar dari jantung. Tekanan sistol terjadi kurang lebih 72 kali/menit pada saat keadaan tenang dan jantung sehat.
• Angka 80 menunjukkan tekanan darah diastol, yaitu saat bilik berelaksasi dan darah masuk ke dalam jantung.

Perhatikan gambar berikut!

• Pada orang yang sehat, darah mengalir di dalam pembuluh darah tanpa hambatan. Akan tetapi, pada penderita penyakit tekanan darah tinggi (hipertensi) tekanan darahnya dapat mencapai 140/90. 
• Pembuluh darahnya menyempit karena timbulnya plak yang mengganggu aliran darah sehingga jantung bekerja lebih keras untuk memompa darah. Kuatnya tekanan hasil dari pompa jantung akan membuat dinding pembuluh darah membesar dan menjadi kurang elastis, sehingga lama kelamaan akan pecah. Pecahnya pembuluh darah akan mengakibatkan stroke.

• Kebalikan dari hipertensi, penderita hipotensi (tekanan darah rendah) akan memiliki tekanan darah dibawah 90/60. Apabila tekanan darah terlalu rendah akan menyebabnya sulitnya darah untuk mencapai otak. Sehingga penderita hipotensi akan sering merasa pusing, mudah letih dan hilang keseimbangan karena kurangnya asupan oksigen ke otak.
• Faktor yang mempengaruhi tekanan darah adalah: umur, jenis kelamin, kelompok etnis, kebugaran tubuh, kebiasaan merokok dan sosial ekonomi.

REFERENSI

Beberapa video referensi terkait materi bisa dilihat dengan cara klik pada gambar. 

LATIHAN SOAL

 Setelah mempelajari materi ini, sekarang ayo dicoba untuk mengerjakan latihan soalnya.

KLIK DI SINI

Catatan :

Format Penulisan Identitas untuk mengerjakan latihan soal :

"Nama Lengkap/Kelas"

Contoh : Adellia Larasati/8A

Boleh dicoba berulang kali sampai bisa terjawab benar semua

~ Tetap Semangat Belajar IPA #dirumahaja ~

Bab. 6 Kemagnetan dan Pemanfaatannya (Materi 3 : Induksi Elektromagnetik)

Kompetensi Dasar :

Pengetahuan

3.6. Menerapkan konsep kemagnetan, induksi elektromagnetik, dan pemanfaatan medan magnet dalam kehidupan sehari - hari.

Keterampilan

4.6. Membuat rancangan karya sederhana yang memanfaatkan prinsip elektromagnet dan/atau induksi elektromagnetik.

Tujuan Pembelajaran :

Setelah mengikuti proses pembelajaran daring, peserta didik dapat :

1. Menjelaskan konsep elektromagnet dengan benar.

2. Mengidentifikasi penerapan elektromagnet dalam kehidupan sehari-hari dengan benar.

3. Menjelaskan konsep induksi elektromagnetik dengan benar.

4. Menghitung besarnya GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dengan benar.

5. Mengidentifikasi alat-alat yang menggunakan prinsip kerja induksi elektromagnetik dengan benar.

6. Menganalisis prinsip kerja transformator dengan benar.

7. Menjelaskan transmisi daya listrik jarak jauh dengan benar.

Assalamualaikum Wr. Wb

Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.

PETA KONSEP

APERSEPSI

Sebelum melanjutkan membaca ringkasan materi, silakan disimak dulu video berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai materi yang akan kita pelajari.

RINGKASAN MATERI

A. Elektromagnet

Masih ingatkah kamu cara membuat magnet menggunakan arus listrik? Di bagian ini kamu akan lebih mendalami tentang magnet listrik tersebut. Magnet listrik atau elektromagnet sangat erat hubungannya dengan solenoida.

1. Konsep Elektromagnet

• Medan magnet yang dihasilkan oleh solenoida berarus listrik tidak terlalu kuat. 
• Agar medan magnet yang dihasilkan solenoida berarus listrik bertambah kuat, maka di dalamnya harus dimasukkan inti besi lunak. 
• Besi lunak merupakan besi yang tidak dapat dibuat menjadi magnet tetap. Solenoida berarus listrik dan dilengkapi dengan besi lunak itulah yang dikenal sebagai elektromagnet.
  
  
  
• Elektromagnet menghasilkan medan magnet yang sama dengan medan magnet sebuah magnet batang yang panjang. 
• Elektromagnet juga mempunyai dua kutub yaitu ujung yang satu merupakan kutub utara dan ujung kumparan yang lain merupakan kutub selatan. Cara menentukan letak kutub Utara dan kutub Selatan yang terbentuk dapat menggunakan kaidah tangan kanan yang sudah kita bahas pada materi sebelumnya.

2. Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Elektromagnet

• Sebuah elektromagnet terdiri atas tiga unsur penting, yaitu jumlah lilitan, kuat arus, dan inti besi.
• Makin banyak lilitan dan makin besar arus listrik yang mengalir, maka makin besar medan magnet yang dihasilkan. 
• Medan magnet yang dihasilkan elektromagnet juga tergantung pada inti besi yang digunakan. Makin besar (panjang) inti besi yang berada dalam solenoida, makin besar medan magnet yang dihasilkan elektromagnet. 
• Jadi, kemagnetan sebuah elektromagnet bergantung besar kuat arus yang mengalir, jumlah lilitan, dan besar inti besi yang digunakan.
• Kekuatan elektromagnet akan bertambah, jika:
• arus yang melalui kumparan bertambah,
• jumlah lilitan diperbanyak,
• memperbesar/memperpanjang inti besi.

B. Penerapan Elektromagnet dalam Kehidupan Sehari-Hari

Gejala elektromagnet sering digunakan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa penerapan elektromagnet tersebut dapat ditemui pada bel listrik, saklar listrik, dan telepon kabel.

1. Bel listrik

• Pada saat tombol bel listrik ditekan, rangkaian arus menjadi tertutup dan arus mengalir pada kumparan.

(a) Skema Rangkaian Bel Listrik, (b) Bel Listrik

• Aliran arus listrik pada kumparan ini mengakibatkan besi di dalamnya menjadi elektromagnet yang mampu menggerakkan lengan pemukul untuk memukul bel sehingga berbunyi.

2. Saklar

• Di setiap rumah yang menggunakan aliran listrik, hampir semuanya menggunakan saklar.
• Saklar berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada rangkaian listrik.
• Khusus untuk bentuk saklar seperti pada gambar berikut, mulai bekerja ketika saklar membentuk rangkaian tertutup.
• Lilitan kawat akan berfungsi sebagai elektromagnet yang menarik ujung besi ke bawah. Setelah besi tertarik ke bawah, ujung besi lainnya akan menyimpang ke kanan dan mendorong tangkai ke kiri sehingga tangkai kiri dan kanan akan saling bersentuhan untuk mengalirkan arus listrik. Ketika arus mengalir, maka beban (lampu atau alat elektronik lainnya) akan menyala.

(a) Diagram Saklar Elektromagnetik (b) Saklar Elektromagnetik

3. Telepon Kabel

• Saat menggunakan telepon, seseorang akan menerima pesan (mendengar) sekaligus mengirim pesan (berbicara).
• Prinsip kerja telepon pada dasarnya mengubah energi listrik menjadi energi bunyi.
• Pada saat ada pembicaraan, energi listrik mengalir pada kabel telepon menimbulkan efek elektromagnet yang kekuatannya berubah-ubah sehingga mampu menggetarkan diafragma besi lentur pada speaker telepon.
• Getaran pada speaker inilah yang akhirnya menggetarkan udara di sekitarnya dan memberikan efek “dengar” bagi telinga kita.

Telepon Kabel

C. Induksi Elektromagnetik

1. Konsep Induksi Elektromagnetik

• Induksi elektromagnetik merupakan peristiwa timbulnya arus listrik akibat perubahan fluks magnetik.
• Fluks magnetik dapat diartikan sebagai banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.
• Induksi elektromagnetik pertama kali diselidiki oleh seorang Ilmuwan dari Jerman bernama Michael Faraday dan berhasil membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik.
• Adanya induksi elektromagnetik dapat dipahami melalui sebuah percobaan sederhana menggunakan magnet, kumparan, dan galvanometer (alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya arus listrik kecil).
• Perhatikan ilustrasi yang akan dijelaskan pada pembahasan di bawah ini.

• Awalnya, sebuah magnet berada posisi diam berada di dekat sebuah kumparan yang sudah terhubung dengan galvanometer. 
• Terdapat tiga garis gaya magnet yang menembus kumparan tersebut, artinya galvanometer tidak menunjukkan ada arus yang mengalir pada kumparan tersebut.

• Selanjutnya, magnet digerakkan memasuki sebuah kumparan. 
• Garis-garis gaya magnet yang melalui kumparan, yang awalnya berjumlah tiga, setelah magnet digerakkan bertambah menjadi lima. 
• Pertambahan jumlah garis-garis gaya listrik yang menembus kumparan menyebabkan arus listrik mengalir sehingga jarum pada galvanometer bergerak.
• Hal ini menunjukkan bahwa ada arus listrik yang mengalir. Arus listrik yang mengalir pada kumparan muncul karena adanya beda potensial pada ujung-ujung kumparan. 
• Beda potensial yang timbul pada ujung-ujung kumparan disebut gaya gerak listrik induksi atau sering disingkat dengan ggl induksi.

2 GGL Induksi

• Gaya gerak listrik induksi (GGL induksi ) merupakan beda potensial yang timbul pada ujung-ujung kumparan karena pengaruh induksi elektromagnetik. 
• GGL induksi dapat timbul melalui empat cara yaitu
• Memutar magnet di dekat kumparan
• Memutar magnet di dalam kumparan
• Menggerakkan magnet keluar/masuk dalam kumparan
• Memutus/menyambungkan arus listrik searah yang melalui kumparan
• Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya GGL Induksi, sebagai berikut.
• Kecepatan perubahan medan magnet 
• Semakin cepat perubahan medan magnet, GGL induksi yang timbul semakin besar.
• Jumlah lilitan
• Semakin banyak jumlah lilitannya, GGL induksi yang timbul semakin besar.
• Kekuatan magnet
• Semakin kuat gejala kemagnetannya, maka GGL induksi yang timbul juga semakin besar.
• Besarnya GGL induksi dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :
E = gaya gerak listrik (V)
ΔФ = perubahan fluks magnet (Wb)
N = jumlah lilitan
Δt = selang waktu (s)
• Tanda (-) menjelaskan bahwa GGL induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber fluks magnet.

Contoh Soal :

Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1.000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10^-5 Wb menjadi 5 x 10^-5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul !

Penyelesaian :

Diketahui


Ditanyakan : GGL induksi yang timbul pada kumparan (E)...?
Jawab :


*tanda (-) menunjukkan arah GGL
Jadi, besar GGL induksi yang ditimbulkan adalah E = 2 V.

D. Alat-alat yang Menggunakan Prinsip Kerja Induksi Elektromagnetik

1. Generator

• Generator adalah alat yang digunakan untuk merubah energi gerak (kinetik) menjadi energi listrik.
• Energi gerak yang dimiliki generator dapat diperoleh dari berbagai sumber energi alternatif, misalnya dari energi angin, energi air, dan sebagainya.
• Generator dibedakan menjadi generator AC (Alternating Current) dan generator DC (Direct Current).
  
  
  
• Generator AC atau alternator dapat menghasilkan arus listrik bolak-balik dengan cara menggunakan cincin ganda, sedangkan generator DC dapat menghasilkan arus listrik searah dengan cara menggunakan komutator (cincin belah).

2. Dinamo AC-DC

• Dinamo adalah generator yang relatif kecil seperti yang digunakan pada sepeda. Mengapa lampu sepeda kayuh dapat menyala meskipun tidak diberi baterai? Mengapa nyala lampu akan semakin terang apabila kita mengayuh pedal sepeda dengan lebih cepat?
• Ternyata pada sepeda terdapat dinamo yang berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menyalakan lampu.
• Dinamo adalah alat yang berfungsi untuk merubah energi gerak menjadi listrik. Cara kerja dinamo dan generator hampir sama, termasuk penggunaan satu cincin yang dibelah menjadi dua (komutator) pada dinamo DC dan cincin ganda pada dinamo AC.

  

  Dinamo AC/DC

• Perbedaan dinamo dengan generator terletak pada dua komponen utama dinamo, yaitu rotor (bagian yang bergerak) dan stator (bagian yang diam).
• Saat sepeda dikayuh dengan cepat, kumparan pada dinamo akan bergerak cepat, sehingga gaya gerak listrik (GGL) induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat dan energi listrik yang dihasilkan menjadi lebih banyak.

  

  Dinamo sepeda

  

• Selain dengan mempercepat putaran kumparan, penggunaan magnet yang kuat, memperbanyak jumlah lilitan, dan penggunaan inti besi lunak dalam dinamo juga dapat mengakibatkan GGL induksi yang dihasilkan menjadi lebih kuat.

3. Transformator/Trafo

a. Bagian dan Fungsi Transformator

• Transformator atau yang biasa disebut trafo adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan pada arus bolak-balik (AC = Alternating Current).
• Penggunaan trafo dalam kehidupan sehari-hari dapat ditemui pada alat-alat elektronika seperti komputer, bel listrik, radio, dan lain sebagainya. 
• Prinsip kerja trafo dapat digunakan untuk mendistribusikan listrik dari pembangkit listrik ke rumah-rumah masyarakat dengan tujuan melakukan penghematan biaya.

Transformator

• Transformator pada dasarnya terdiri atas lilitan/kumparan primer dan lilitan/kumparan sekunder yang dihubungkan dengan menggunakan inti besi.
• Peran kumparan primer adalah sebagai input sedangkan peran kumparan sekunder adalah sebagai output. 
• Perhatikan gambar trafo sederhana di bawah!
  

b. Jenis Transformator

• Berdasarkan penggunaannya, transformator dibagi menjadi dua jenis, yaitu transformator step-down dan transformator step-up.
• Transformator step-up berfungsi untuk menaikkan tegangan listrik.
• Ciri-ciri :

                    

                    

                    

• Transformator step-down berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik.
• Ciri-ciri :

                  

                  
                 

(a) Transformator Step Down, (b) Transformator Step Up

c. Persamaan Transformator 

• Pada transformator ideal, tidak ada energi yang diubah menjadi bentuk energi lain di dalam transformator sehingga daya listrik pada kumparan sekunder sama dengan daya listrik pada kumparan primer. Atau dapat dikatakan efisiensi pada transformator ideal adalah 100 %. 
• Untuk transformator ideal berlaku persamaan sebagai berikut:

            

• Pada kenyataannya, tidak pernah dapat dibuat tranformator dengan efisiensi mencapai 100% (ideal), karena biasanya sebagian besar energi listrik yang masuk ke dalam kumparan primer akan diubah menjadi kalor.
• Perubahan energi listrik menjadi kalor ini salah satunya disebabkan oleh adanya arus Eddy pada inti besinya
• Perhitungan efisiensi trafo (η) yang tidak ideal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus berikut.

      

  

Keterangan:
= kuat arus kumparan primer (A)
= kuat arus kumparan sekunder (A)
= tegangan kumparan primer (V)
= tegangan kumparan sekunder (V)
= jumlah lilitan/kumparan primer
= jumlah lilitan/kumparan sekunder
= daya kumparan primer/input (W)
= daya kumparan sekunder/output (W)
= efisiensi transformator

Contoh Soal :

1.  Sebuah trafo step-down memiliki tegangan primernya 220 V dan tegangan sekundernya 110 V. Jumlah lilitan pada kumparan primer adalah 1.500 lilitan. Tentukan jumlah lilitan pada kumparan sekunder!

Penyelesaian :
Diketahui:
Vp = 220 V

Vs = 110 V
Np = 1.500 lilitan
Ditanyakan: Ns …?
Jawab :

Jadi, jumlah lilitan pada kumparan sekunder adalah 750 lilitan.

2. Sebuah transformator step down mempunyai jumlah lilitan primer 1.000 dan lilitan sekunder 200, digunakan untuk menyalakan lampu 12 V, 48 W.

Tentukan:
a.arus listrik sekunder
b.arus listrik primer
Penyelesaian:
Diketahui: 

Np = 1.000 lilitan
Ns = 200 Lilitan
Vp = 12 V
Ps = 48 W
Ditanyakan:
a. Is = ?
b. Ip = ?
Jawab:

Jadi, kuat arus sekunder adalah 4 A


Jadi, kuat arus sekunder adalah 0,8 A

3. Tabel berikut adalah data dua buah transformator!

Jika efisiensi transformator 1 dan 2 sama besar, sebesar 40% . maka tentukan besar  P dan Q !

Penyelesaian :

a. Nilai P:

b. Nilai Q 

4. Sebuah transformator memiliki 300 lilitan primer dan 30 lilitan sekunder. Jika tegangan pada lilitan primer adalah 220 volt, tentukan:

a. tegangan pada lilitan sekunder

b. arus listrik yang mengalir pada lilitan sekunder, jika arus listrik yang mengalir pada lilitan primer sebesar 0,5 mA

c. efisiensi trafo
d. jenis transformator
Penyelesaian:
Diketahui:
Np = 300 lilitan
Ns = 30 lilitan
Vp = 220 volt
Ip = 0,5 mA
Ditanyakan:
a. Tegangan sekunder (Vs)
b. Arus sekunder (Is)
c. Efisiensi trafo (η)
d. Jenis transformator
Jawab :
a. Tegangan sekunder (Vs)

b. Arus sekunder (Is)

c. Efisiensi trafo (η)
 

   = 100 %

d. Jenis trafo

Karena Vp > Vs dan Np > Ns, maka transformator tersebut adalah transformator step down

5. Perhatikan skema trafo berikut! 

Jika efisiensi transformator 80%, maka tentukan besar kuat arus Ip besarnya !

Penyelesaian:
Diketahui:
Vp = 120 volt

Vs = 12 volt
Ps = 24 W
Ditanyakan: Ip

Jawab :

Jadi, kuat arus primer sebesar 0,25 A.

E. Transmisi Daya Listrik Jarak Jauh

• Pembangkit listrik biasanya dibangun jauh dari permukiman penduduk. Proses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik (konsumen) yang jaraknya jauh disebut transmisi daya listrik jarak jauh. 
• Untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen yang jauh, tegangan yang dihasilkan generator pembangkit listrik perlu dinaikkan mencapai ratusan ribu volt. Untuk itu, diperlukan trafo step up.
• Tegangan tinggi ditransmisikan melalui kabel jaringan listrik yang panjang menuju konsumen. Sebelum masuk ke rumah-rumah penduduk tegangan diturunkan menggunakan trafo step down hingga menghasilkan 220 V. 
  
• Transmisi daya listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan besar dan arus yang kecil. Dengan cara itu akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu :
• Bila tegangan dibuat tinggi maka arus listriknya menjadi kecil.
• Dengan arus listrik yang kecil maka energi yang hilang pada kawat transmisi (energi disipasi) juga kecil.
• Juga dengan arus kecil cukup digunakan kawat berpenampang relatif lebih kecil, sehingga lebih ekonomis.

REFERENSI

Beberapa video referensi terkait materi bisa dilihat dengan cara klik pada gambar. 

PENUGASAN MANDIRI

• Tugas dikerjakan di buku tugas dilengkapi cara mengerjakan (Diketahui, Ditanyakan Jawab) kemudian difoto.
• Tugas dikumpulkan melalui WA ke nomor HP Pak Arief maksimal 1 hari setelah pemberian tugas.
• Jangan lupa sampaikan salam dan perkenalkan diri dulu saat mengirimkan tugas.

Soal Latihan 

1. Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 1.000 dalam waktu 0,01 sekon menimbulkan perubahan fluks magnet sebesar 10^-4 Wb. Tentukan ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan tersebut!

2. Sebuah trafo step down digunakan untuk mengubah tegangan AC dari 220 V menjadi 20 V. Tentukan :

a. perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder

b. jumlah lilitan sekunder, jika jumlah lilitan primer 100 lilitan.

3. Perhatikan gambar transformator berikut!

Pada diagram transformator di atas, tentukan :

a. kuat arus primer jika trafo ideal 

b. efisiensi trafo

c. jenis trafo

~ Tetap Semangat Belajar IPA #dirumahaja ~