teori relatifitas

Teori Relativitas Einstein adalah teori yang sangat terkenal, tetapi sangat sedikit yang kita pahami. Utamanya, teori relativitas ini merujuk pada dua elemen berbeda yang bersatu ke dalam sebuah teori yang sama: relativitas umum dan relativitas khusus.

Theori relativtas khusus telah diperkenalkan dulu, dan kemudian berdasar atas kasus-kasus yang lebih luas diperkenalkan teori relativitas umum.

Konsep teori relativitas

Teori relativitas khusus Einstein-tingkah laku benda yang terlokalisasi dalam kerangka acuan inersia, umumnya hanya berlaku pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.

Transforasi Lorentz-persamaan transformasi yang digunakan untuk menghitung perubahan koordinat benda pada kasus relativitas khusus.

Teori relativitas umum Einstein-Teori yang lebih luas, dengan memasukkan graviti sebagai fenomena geometris dalam sistem koordinat ruang dan waktu yang melengkung, juga dimasukkan kerangka acuan non inersia (misalnya, percepatan).

Prinsip relativitas fundamental.

Apakah relativitas itu?

Relativitas klasik (yang diperkenalkan pertama kali oleh Galileo Galilei dan didefinisikan ulang oleh Sir Isaac Newton) mencakup transformasi sederhana diantara benda yang bergerak dan seorang pengamat pada kerangka acuan lain yang diam (inersia). Jika kamu berjalan di dalam sebuah kereta yang bergerak, dan seseorang yang diam diatas tanah (di luar kereta) memperhatikanmu, kecepatanmu relatif terhadap pengamat adalah total dari kecepatanmu bergerak relatif terhadap kereta dengan kecepatan kereta relatif terhadap pengamat. Jika kamu berada dalam kerangka acuan diam, dan kereta (dan seseorang yang duduk dalam kereta) berada dalam kerangka acuan lain, maka pengamat adalah orang yang duduk dalam kereta tersebut.

Permasalahan dengan relatifitas ini terjadi ketika diaplikasikan pada cahaya, pada akhir 1800-an, untuk merambatkan gelombang melalui alam semesta terdapat substansi yang dikenal dengan eter, yang mempunyai kerangka acuan(sama seperti pada kereta pada contoh di atas). Eksperimen Michelson-Morley, bagaimanapun juga telah gagal untuk mendeteksi gerak bumi relatif terhadap eter, dan tak ada seorangpun yang bisa menjelaskan fenomena ini. Ada sesuatu yang salah dalam interpretasi klasik dari relatifitas jika diaplikasikan pada cahaya…dan kemudian muncullah pemahaman baru yang lebih matang setelah Einstein datang untuk menjelaskan fenomena ini.

Pengenalan tentang relativitas khusus

Pada tahun 1905, albert eintein mempubilkasikan (bersama dengan makalah lainnya) makalah yang berjudul, “On the Electrodynamics of Moving Bodies” atau dalam bahasa indonesianya kurang lebih demikian,”Elektrodinamika benda bergerak” dalam jurnal Annalen der physik. Makalah yang menyajikan teori relativitas khusus, berdasarkan dua postulat utama:

Postulat Einstein Prinsip relativtas (pestulat pertama): Hukum-hukum fisika adalah sama untuk setiap kerangka acuan

Prinsip kekonstanan kecepatan cahaya (postulat kedua): Cahaya dapat merambat dalam vakum (misalnya, ruang vakum, atau “ruang bebas”), kecepatan cahaya dinotasikan dengan c, yang konstan terhadap gerak benda yang meiliki radiasi.

sebenarnya, makalah tersebut menyajikan lebih formal, formulasi matematika dari postulat tersebut. Bentuk dari postulat mungkin sedikit berbeda dari buku teks yang satu dengan yang lain karena translasi dari bentuk matematika Jerman dengan bentuk Inggris yang selama ini sering kita lihat.

Postulat kedua sering ditulis sembarangan dengan memasukkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah c untuk setiap kerangka acuan. Sebenarnya postulat ini adalah berasal dari dua postulat, bukan dari postulat kedua itu sendiri.

Postulat pertama kelihatan lebih masuk akal, tetapi bagaimanapun juga postulat kedua merupakan revolusi besar dalam ilmu fisika. Einstein sudah memperkenalkan teori foton cahaya dalam makalahnya pada efek fotolistrik (yang menghasilkan kesimpulan ketidakperluan eter).Postulat kedua, adalah sebuah konsekuensi dari foton yang tak bermassa bergerak dengan kecepatan c pada ruang hampa. Eter tidak lagi memiliki peran khusus sebagai kerangka acuan inersia “mutlak” alam semesta, jadi bukan hanya tidak perlu, tetapi juga secara kualitatif tidak berguna di dalam relativitas khusus. Adapun makalah tersebut adalah untuk menggabungkan persamaan Maxwell untuk listrik dan magnet dengan gerak elektron dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Hasil dari makalah Einstein adalah memperkenalkan transformasi koordinat baru, dinamakan transformasi Lorentz, antara kerangka acuan inersia. Pada kecepatan lambat, transformasi ini pada dasarnya identik dengan moel klasik, untuk kecepetan yang mendekati kecepatan cahaya, menghasilkan nilai yang berbeda secara radikal.

Efek dari Relativitas Khusus

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :

Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal)

Konstraksi panjang

Transformasi kecepatan

Efek doppler relativistk

Simultanitas dan sinkronisasi waktu

Momentum relativistik

Energi kinetik relativistik

Massa relativistik

Energi total relativistik

Selain itu, manipulasi aljabar sederhana dari konsep-konsep di atas menghasilkan dua hasil signifikan yang pantas dijelaskan sendiri.

Hubungan Massa-Energi

Enstein mampu menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara massa dan energi, melalui rumus yang sangat terkenal E=mc2. Hubungan ini telah dibuktikan dengan peristiwa yang sangat dramatis di dunia, ketika bom nuklir melepaskan energi dari massa di Hiroshima dan Nagasaki pada akhir perang dunia kedua.

Kecepatan Cahaya

Tak ada objek bermassa yang dapat bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya. Hanya objek tak bermassa, seperti foton, yang dapat bergerak dengan kecepatan cahaya. (foton tidak bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya, tetapi foton selalu bergerak dengan kecapatan cahaya).

Tetapi bagi objek fisis, kecepatan cahaya adalah terbatas. Energi kinetik pada kecepatan cahaya menjadi tak terbatas, jadi tidak pernah dapat dicapai dengan percepatan. Beberapa telah menunjukkan bahwa sebuah objek secara teori dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya, tetapi sejauh ini tidak ada entitas fisik yang dapat menujukkan itu.

Adopsi Relativitas Khusus

Pada 1908, Max Plank mengaplikasikan bentuk “teori relativitas” untuk menjelaskan konsep relativitas khusus, karena aturan kunci dari relativitas memainkan peran dalam konsep tersebut. Pada waktu itu, tentunya bentuk yang diaplikasikan hanya pada relativitas khusus, karena memang belum terdapat relativitas umum.

Relativitas Einstein tidak segera diterima oleh fisikawan secara keseluruhan, karena kelihatan sangat teoretis dan conterintuitif. Kemudian Einstein menerima penghargaan Nobel pada 1921, khususnya penyelesaiannya untuk efek fotolistrik dan kontribusinya pada fisika teori. Tetapi Relativitas masih menjadi kontroversi untuk menjadi referensi spesifik.

Seiring berjalannya waktu, bagaimanapun juga, presiksinya terhadap relativitas khusus akhirya menjadi kenyataan. Misalkan, jam terbang di selruh dunia telah menunjukkan adanya perlambatan dengan durasi yang diprediksi oleh teori relativitas. Albert Einstein tidak menciptakan sendiri transformasi koordinat yang dibutuhkan untuk relativitas khusus. Dia tidak harus melakukannya, karena transformasi yang dibutukan telah ada sebelumnya. Einstein menjadi seorang yang ahli dalam pekerjaannya yang terdahulu dan menyesuaikan diri pada situasi yang baru, dan juga dengan transformasi Lorentz seperti yang telah Planck gunakan pada 1900 untuk menyelesaikan permasalahan bencana ultraviolet pada radiasi benda hitam, Einstein merancang solusi untuk efek fotolistrik, dan dengan demikian dia telah mengembangkan teori foton untuk cahaya.

Asal Mula Transformasi Lorentz

Transformasi Lorentz sebenarnya pertama kali telah diperkenalkan oleh Joseph Larmor pada 1897. Versi yang sedikit berbeda telah diperkenalkan pada beberapa dekade sebelumnya oleh Woldemar Voigt, tetapi versinya memiliki bentuk kuadrat pada persamaan dilatasi waktu.

Tetapi, persamaan dilatasi waktu kedua versi tersebut dapat ditunjukkan sebagai invarian dalam persamaan Maxwell. Seorang Matematikawan dan fisikawan Hendrik Antoon Lorentz mengusulkan gagasan “waktu lokal” untuk menjelaskan relatif simultanitas pada 1895, walaupun dia juga bekerja secara terpisah pada transformasi yang sama untuk menjelaskan hasil “nol” pada percobaan Michelson dan Morley. Dia mengenalkan transformasi koordinatnya pada 1899, dan menambahkan dilatasi waktu pada 1904. Pada 1905, Henri Poincare memodifikasi formulasi aljabar dan menyumbangkannya kepada Lorentz dengan nama “Transformasi Lorentz,” formulasi Poincare pada transformasi tersebut pada dasarnya identik dengan apa yang digunakan Einstein. Transformasi Lorentz tersebut menggunakan sistem koordinat empat dimensi, yaitu tiga koordinat ruang (x, y, dan z) dan satu koordinat waktu (t). Koordinat baru ditandai dengan tanda apostrof diucapkan “abstain,” seperti x’ dibaca “x-abstain.” Pada contoh dibawah ini, kecepatan adalah dalam arah x’, dengan besar

u: x’=(x-ut)/v(1-u2/c2 )

y’=y

z’=z

t’={t-(u/c^2 )x}/v(1-u2/c2)

Transformasi tersebut hanya untuk demonstrasi. Aplikasi dari persamaan tersebut akan ditangani secara terpisah. Bentuk v((1-u2/c2) sering muncul dalam relativitas sehingga dilambangkan dengan simbol yunani ? (dibaca gamma) dalam beberapa penyajian.

Perlu diingat bahwa pada kasus u << c (u jauh lebih kecil dibandingkan c), maka u2/c2 akan menjadi sangat kecil sehingga di dalam bentuk akar akan menghasilkan nilai satu, maka nilai ? akan menjadi satu. Oleh karena itu, dilatasi ruang dan waktu menjadi sangat tidak berpengaruh untuk benda yang bergerak jauh dibawah kecepatan cahaya.

Konsekuensi dari Transformasi Lorentz

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan Transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :

Dilatasi waktu (termasuk “paradok kembar” yang terkenal)

Konstraksi panjang

Transformasi kecepatan

Efek doppler relativistk Simultanitas dan sinkronisasi waktu

Momentum relativistik

Energi kinetik relativistik

Massa relativistik

Energi total relativistik

Kontroversi Lorenz dan Einstein

Beberapa orang mengatakan bahwa sebenarnya sebagian besar pekerjaan dari relativitas khusus yang telah dikerjakan einstein telah ada dalam transformasi Lorentz. Konsep dilatasi dan simultanitas untuk pergerakan benda telah disebutkan dan secara matematis telah dikembangkan oleh Lorentz dan Poincare. Beberapa orang mengganggap bahwa Einstein adalah seorang plagiator.

Tentunya terdapat validitas untuk tuduhan tersebut.Tentu saja, revolusi besar Einstein dibangun berdasarkan pekerjaan-pekerjaan orang lain, dan Einstein mendapatkan banyak hasil atas apa yang telah mereka hasilkan secara kasar.

Pada waktu yang sama, tetapi harus dipertimbankan bahwa Einstein mengambi konsep-konsep dasar ini dan memebangunnya menjadi sebuah kerangka teori yang menjadikan konsep-konsep tersebut untuk bukan hanya sekedar trik matematis untuk menyelamatkan dying teori (teori sekarat) seperti teori eter, melainkan menggunakan aspek-aspek fundamental alam pada tempatnya. Terdapat ketidakjelasan bahwa Larmor, Lorentz, atau Poincare yang dimaksudkan agar berani bergerak, namun sejaraha telah memberikan penghargaan kepada Einstein atas wawasan dan keberainannya.

Pada 1905, Teori Einstein (relativitas khusus), dia menunujukkan bahwa diantara kerangka acuan inersia tidak terdapat kerangka acuan “utama.” Perkembangan dari relativitas umum terjadi, sebagian sebagai upaya untuk menunjukkan bahwa ini benar di antara non-inersia (yaitu mempercepat) kerangka acuan juga.

Evolusi Relativitas Umum

Pada 1907, Einstein mempublikasikan artikelnya yang pertama pada Efek gravitasi pada cahaya dibawah relativitas khusus. Pada makalah tesebut, Einstein menguraikan “prinsip ekuivalensi,” yang menyatakan bahwa pengamatan pada percobaan di bumi (dengan percepatan gravitasi g) akan identik dengan pengamatan pada percobaan dalam roket yang bergerak dengan kecepatan g.

Prinsip ekuivalensi tersebut diformulasikan sebagai:

we […] assume the complete physical equivalence of a gravitational field and a corresponding acceleration of the reference system.

Yang artinya kurang lebih demikian :

Kami […] mengasumsikan kesetaraan fisis lengkap dari medan gravitasi dan hubungannya dengan percepatan dari sistem kerangka acuan.

Seperti yang dikatakan Einstein atau pada buku Fisika Modern:

There is no local experiment that can be done to distinguish between the effects of a uniform gravitational field in a nonaccelerating inertial frame and the effects of a uniformly accelerating (noninertial) reference frame.

Atau dalam bahasa indonesia kurang lebih demikian :

Tidak ada percobaaan lokal yang dapat dilakukan untuk membedakan antara efek dari medan gravitasi seragam dalam kerangka acuan yang tidak dipercepat dan efek dari percepatan seragam (tidak inersia) kerangka acuan.

Artikel kedua pada subjek muncul pada tahun 1911, dan 1912 Einstein secara aktif bekerja untuk memahami sebuah teori relativitas umum yang bisa menjelaskan relativitas khusus, tetapi juga akan menjelaskan gravitasi sebagai fenomena geometris.

Pada tahun 1915, Einstein menerbitkan serangkaian persamaan diferensial yang dikenal sebagai persamaan medan Einstein. Relativitas umum Einstein menggambarkan alam semesta sebagai suatu sistem geometris tiga ruang dan satu dimensi waktu. Kehadiran massa, energi, dan momentum (kuantutasi secara kolektif sebagai kepadatan massa-energi atau tekanan-energi) yang dihasilkan dalam tekukan sistem koordinat ruang-waktu. Gravitasi, oleh karena itu, merupakan sebuah pergerakan sepanjang “sederhana” atau paling tidak rute energetik sepanjang lengkungan ruang-waktu.

Bentuk Matematika Dari Relativitas Umum

Pada bentuk yang sederhana, dan menghilangan matematika yang kompleks, Einstein menemukan hubungan antara kelengkungan ruang-waktu dengan kerapatan massa-energi:

(Kelengkungan ruang-waktu) = (kerapatan massa-energi)*8µG/c4

Persamaan tersebut menunjukkan hubungan secara langsung, proporsional terhadap kontanta. Kontanta gravitasi G, berasal dari hukum Newton untuk gravitasi, sementara ketergantungan terhadap kecepatan cahaya, c, adalah berasal dari teori relativitas khusus.

Dalam kasus nol (atau mendekati nol) (yaitu ruang hampa), ruang-waktu berbentuk datar. Gravitasi klasik adalah kasus khusus untuk manifestasi gravitasi pada medan gravitasi lemah, dimana bentuk c4 (denominator yang sangat besar) dan G (nilai yang sangat kecil) membuat koreksi kelengkungan kecil.

Sekali lagi, Einstein tidak tidak keluar dari topik. Dia bekerja keras dengan geometri Riemannian (geometri non Euclidean yang dikembangkan oleh matematikawan Bernhard Riemann beberapa tahun sebelumnya), meskipun ruang yang dihasilkan adalah 4 dimensi Lorentzian bermacam-macam daripada geometri Riemann ketat. Namun, karya Riemann sangat penting bagi persamaan medan Einstein.

Apakah sebenarnya Relativitas Umum?

Untuk analogi relativitas umum, pertimbangkan bahwa kamu membentangkan sebuah seprai atau suatu lembaran yang datar dan elastik. Sekarang kamu meletakkan sesuatu dengan berat yang bervariasi pada lembaran tersebut. Jika kita menempatkan sesuatu yang sangat ringan maka bentuk seprai akan sedikit lebih turun sesuai dengan berat benda tersebut. Tetaoi jika kamu meletakkan sesuatu yang berat, maka akan terjadi kelengkungan yang lebih besar.

Asumsikan terdapat benda yang berat berada pada lembaran tersebut, dan kamu meletakkan benda lain yang lebih ringan di dekatnya. Kelengkungan yang diciptakan oleh benda yang lebih berat akan menyebabkan benda yang lebih ringan “terpeleset” disepanjang kurva ke arah kurva tersebut, karena benda yang lebih ringan mencoba untuk mencapai keseimbangan sampai pada akhirnya benda tersebut tidak bergerak lagi (dalam kasus ini, tentu saja terdapat pertimbangan lain, misalnya bentuk dari benda tersebut, sebuah bola akan menggelinding, sedangkan kubus akan terperosot, karena pengaruh gesekan atau semacamnya).

Hal ini serupa dengan bagaimana relativitas umum menjelaskan gravitasi. Kelengkungan dari cahaya bukan karena beratnya, tetapi kelengkungan yang diciptakan oleh benda berat lain yang membuat kita tetap melayang di luar angkasa. Kelengkungan yang diciptakan oleh bumi membuat bulan tetap bergerak sesuai dengan orbitnya, tetapi pada waktu yang sama, kelengkungan yang diciptakan bulan cukup untuk mempengaruhi pasang surut air laut.

Pembuktian Relativitas Umum

Semua temuan-temuan relativitas khusus juga mendukung relativitas umum, karena teori-teori ini adalah konsisten. Relativitas umum juga menjelaskan semua fenomena-fenomena mekanika klasik, yang juga konsisten.

Selain itu, beberapa temuan mendukung prediksi unik dari relaivitas umum:

Presisi dari perihelion Merkurius

Pembelokan gravitasi cahaya bintang

Pelebaran alam semesta (dalam bentuk konstanta kosmologis)

Delay dari gema radar

Radiasi Hawking dari black hole

Prinsip-Prinsip Fundamental dari Relativitas

Prinsip umum relativitas: Hukum-hukum fisika harus sama untuk setiap pengamat, terlepas dari mereka dipercepat atau tidak.

Prinsip kovarian umum: hukum-hukum fisika harus memiliki bentuk yang sama dalam semua sistem koordinat.

Gerak Inersia adalah gerak geodesik: Garis dunia dari partikel yang tidak terpengarus oleh gaya-gaya (yaitu gerak inersia) adalah bakal waktu atau null geodesik dari ruang waktu. (ini berarti tangen vektornya negatif atau nol.)

Invarian lokal Lorentz: aturan-aturan dari relativitas khusus diaplikasikan secara lokal untuk semua pengamat inersia.

Lengkungan ruang-waktu: seperti yang dijelaskan oleh persamaan medan Einstein, lengkungan ruang dan waktu, sebagai responnya terhadap massa, energi, dan momentum menghasilkan pengaruh gravitasional yang dilihat sebagai bentuk gerak inersia.

Prinsip ekuivalensi, di mana Albert Einstein menggunakannya sebagai titik awal untuk relativitas umum, membuktikan konsekuensinya terhadap prinsip-prinsip tersebut.

Relativitas Umum dan Konstanta Kosmologis

Pada 1922, para ilmuwan menemukan bahwa aplikasi dari persamaan medan Einstein pada bidang kosmologi menghasilkan perluasan alam semesta. Einstein percaya bahwa alam semesta itu statis (dan karena itu pemikiran persamaannya menjadi salah), penambahan konstanta kosmologis pada persamaan medan, yang memungkinkan hasil statis.

Edwin Hubble, pada 1929, menemukan bahwa terdapat pergesaranmerah dari bintang-bintang jauh, yang menyiratkan bahwa bintang-bintang itu bergerak terhadap bumi. Alam semesta tampaknya berkembang. Einstein menghilangkan kontanta kosmologis dari persamaannya dan menyebutnya sebagai kesalahan terbesar dalam karirnya.

Pada 1990, ketertarikan pada konstanta kosmologis kembali ada dalam bentuk dark energy. Solusi untuk teori medan kuantum telah menghasilkan sejumlah besar energi dalam ruang hampa kuantum yang berakibat pada percepatan perluasan alam semesta.

Relativitas Umum dan Mekanika Kuantum

Ketika para fisikawan berupaya untuk menerapkan teori medan kuantum pada medan gravitasi, hal-hal menjadi sangat kacau. Pada betuk matematis, kuantitas fisis terjadi penyimpangan, atau hasil yang tak terhingga. Medan gravitasi di bawah relativitas umum memerlukan koreksi angka tak terhingga atau “renormalisasi”, konstanta-kontanta untuk penyesaiannya ke dalam persamaan yang terpecahkan.

Upaya untuk memecahkan “masalah renormalization” terletak di jantung teori kuantum gravitasi. Teori-teori gravitasi kuantum biasanya bekerja mundur, meramalkan sebuah teori dan kemudian mengujinya dan bukan benar-benar mencoba untuk menentukan konstanta yang tak terbatas diperlukan. Ini trik lama dalam fisika, tapi sejauh ini tidak ada teori telah cukup terbukti.

Beberapa Kontrovesi Lainnya

Masalah utama dengan relativitas umum, yang telah sebaliknya sangat sukses, adalah keseluruhan ketidaksesuaian dengan mekanika kuantum. Potongan besar teori fisika ditujukan ke arah mencoba untuk menyamakan dua konsep: pertama yang memprediksi fenomena makroskopik melintasi ruang dan kedua yang memprediksi fenomena mikroskopik, sering kali dalam ruang yang lebih kecil daripada sebuah atom.

Selain itu, ada beberapa kekawatiran Einstein yang sangat diperhatikan terhadap ruang-waktu. Apa itu ruang-waktu? Apakah hal tesebut ada secara fisik? Beberapa telah memperkirakan “busa kuantum” yang menyebar ke seluruh alam semesta. Usaha baru pada teori string (dan pada teori anakannya) menggunakan ini atau penggambaran kuantum lain dari ruang-waktu. Sebuah artikel dari majalah New Scientist meperkirakan bahwa ruang-waktu mungkin adalah sebuah superfluida kuantum dan bahwa seluruh alam semesta dapat berputas pada sumbu.

Beberapa orang telah menunjukkan bahwa jika ruang-waktu sebagai substansi fisik, itu akan bertindak sebagai kerangka acuan universal, seperti eter. Penganut Anti-relativitas sangat gembira mendengar ini, sementara yang lain melihatnya sebagai upaya non ilmiah untuk mendiskreditkan Enstein dengan membangkitkan sebuah konsep abad-mati.

Isu-isu tertentu dengan singularitas black hole, di mana lengkung ruang-waktu mendekati pada tak terhingga, juga telah menimbulkan keraguan apakah relativitas umum secara akurat dapat menggambarkan alam semesta. Sangat sulit untuk diketahui secara pasti, bagaimanapun juga, selama black hole hanya dapat dipelajari seperti saat ini.

Sampai ia berdiri sekarang, relativitas umum adalah teori yang sangat sukses tetapi sangat sulit dibayangkan dan akan merugikan banyak orang karena ketidakkonsistennya dan kontroversi sampai mucul fenomena yang sangat bertentangan dengan prediksi dari teori.

alat optik

Pengertian Alat Optik

Alat optik adalah alat yang menggunakan lensa dan cermin yang memanfaatkan sifat cahaya yang dapat dipantulkan dan dibiaskan yang dimanfaatkan untuk melihat.
Jenis / Macam-Macam Alat Optik
Alat optik ada 2 macam, yaitu alat optik alamiyah yaitu mata, dan alat optik buatan seperti kaca mata, kamera, lup/lensa pembesar, mikroskop, teleskop/teropong, periskop, episkop, diaskop, dan sebagainya. Mari kita bahas satu per satu.

1. MATA
Alat Optik (Pengertian, Jenis, Macam, dan Gambar)
Bagian-bagian Mata :
Kornea ; bagian terluar bola mata. Kornea merupakan bagian lapisan tipis yang bening dan dapat tembus cahaya.
Aqueous Humor ; cairan yang terdapat di belakang kornea. Aqueous Humor berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata
Lensa Mata ; lensa yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan elastis. Berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan aqueus humor di depan lensa.  Lensa mata berfungsi sebagai lensa cembung yaitu pembentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil.
Iris ; selaput di depan lensa mata yang membentuk celah lingkaran. Iris berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang boleh masuk melalui pupil. Iris juga berfungsi memberi warna pada mata.
Pupil; celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi untuk mengatur banyak tidaknya cahaya yang masuk ke bola mata. Apabila cahaya yang masuk ke mata sangat kuat, pupil akan menyempit. Sehingga cahaya yang masuk ke bola mata lebih sedikit. Apabila cahaya yang masuk ke mata redup, maka pupil akan melebar sehingga cahaya yang masuk lebih banyak.
Retina atau selaput jala ; berfungsi sebagai layar penangkap bayangan.
Bintik kuning ; bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar bayangan jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.

Saraf optik; saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga sinyal-sinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak. Selanjutnya otak akan menerjemahkannya.
     Daya akomodasi mata adalah kemampuan mata untuk mengubah kecembungan lensa mata baik menebal atau menipis supaya menghasilkan bayangan tepat pada retina.

     Mata dapat melihat benda dengan jelas apabila benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu antara titik dekat mata ( punctum proximum/PP ) dan titik jauh mata ( Punctum Remotum/PR ). Titik dekat mata normal rata-rata adalah 25 cm. sedangkat titik terjauh mata normal adalah tidak terhingga (~)
CACAT MATA
      Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : Miopi ( rabun jauh), Hipermetropi (rabun dekat ) dan presbiopi ( mata Tua
Alat Optik (Pengertian, Jenis, Macam, dan Gambar)
2. KAMERA
Alat Optik (Pengertian, Jenis, Macam, dan Gambar)
Kamera (alat memotret) adalah alat untuk menghasilkan foto. Kamera yang sederhana disebut kamera obskura. Persamaan kamera dengan mata antara lain : menggunakan lensa cembung, celah diafragma berfungsi sama dengan isir, film, tempat film sama dengan bintik kuning pada mata. Bayangan yang dihasilkan kamera bersifat Nyata, terbalik, dan diperkeci
3. LUP
Alat Optik (Pengertian, Jenis, Macam, dan Gambar)
Lup adalah alat optik yang berfungsi mengamati benda kecil agar tampak besar dan jelas dengan menggunakan lensa cembung. Bayangan yang dihasilkan lup bersifat Maya, Tegak dan Diperbesar
Pembesaran pada lup :
4. MIKROSKOP
Alat Optik (Pengertian, Jenis, Macam, dan Gambar)
Mikroskop adalah alat optik untuk melihat benda-benda yang sangat kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung : lensa okuler (dekat mata) dan lensa objektif (dekat benda). Fokus obejektif lebih kecil dari fokus okuler.
Lensa Objektif menghasilkan bayangan nyata terbalik, diperbesar. Bayangan ini sekaligus manjadi benda bagi lensa okuler.
Sifat Bayangan Akhir pada mikroskop adalah  Maya, terbalik dan diperbesar.
Persamaan   dalam   mikroskop   sama   dengan   persamaan   pada   lensa cembung,   karena   lensa   objektif   dan   okuler   merupakan   lensa   cembung. Sedang perbesaran mikroskop sama dengan perkalian dari perbesaran lensa objektif dan okuler.
Alat Optik (Pengertian, Jenis, Macam, dan Gambar)

hubungan antara tegangan impedansi dan kuat arus pada listrik bolak balik

Tegangan  

  Tegangan adalah beda potensial antara dua titik rangkaian listrik yang memberi tekanan ke arus listrik untuk mengalir. Tegangan disimbolkan dengan "V" dan satuannya adalah Volt.

Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah dan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Simbol tegangan listrik adalah V dengan satuan SInya adalah Volt.

                                                            V = I x R

Arus Listrik 

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik disimbolkan dengan huruf "I" dan satuannya adalah Coulomb/detik atau Ampere (A).

                                                              I = Q / t

 

Selain itu besarnya arus listrik adalah proporsional dengan tegangan yang diberikan dan juga besarnya tahanan pada penghantar.

                                                            I = V / R

V = Tegangan, R = Tahanan/resistansi

Impedansi

Impedansi (disebut juga hambatan dalam, Z) adalah nilai resistansi yang terukur pada kutub kutub sinyal jack alat elektronik. Semakin besar hambatan/impedansi, makin besar tegangan yang dibutuhkan. Impedansi tidak dapat dikatan sebagai hambatan secara spontan. Karena terdapat perbedaan yang mendasar dari keduanya.  Beberapa sumber mengatakan bahwa impedansi merupakan hasil reaksi hambatan (R, resistensi) dan kapasitas elektron (C, capacitance) secara bersamaan. Daya merupakan tegangan kuadratnya dibagi impedansnya:

P = V2 / Z

P = daya (watt)

V = tegangan (volt)

Z = impedans (ohm)

Impedansi listrik, atau lebih sering disebut impedansi, menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik sinusoidal. Impedansi listrik memperluas konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif dari tegangan dan arus, tetapi juga fase relatif. Bila sebuah beban diberi tegangan, impedansi dari beban tersebut akan menentukan besar arus dan sudut fase yang mengalir pada beban tersebut. Faktor daya merupakan petunjuk

yang menyatakan sifat suatu beban.

Impedansi → Jumlah Hambatan Secara Vektor Pd Rangkaian Arus Bolak – Balik / AC.

1. Impedansi Rangkaian Seri R & L : Z = √ R2 + XL2

2. Impedansi Rangkaian Seri R & C : Z = √ R2 + XC2

3. Impedansi Rangkaian Seri R – L & C : Z = √ R2 + ( XL – XC ) 2

hubungan antara tegangan hambatan dan kuat arus listrik searah

Dalam arus listrik terdapat hambatan listrik yang menentukan besar kecilnya arus listrik. Semakin besar hambatan listrik, semakin kecil kuat arusnya, dan sebaliknya. George Simon Ohm (1787-1854), melalui eksperimennya menyimpulkan bahwa arus I pada kawat penghantar sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-ujung kawat penghantar tersebut: I ~ V. Misalnya, jika kita menghubungkan kawat penghantar ke kutub-kutub baterai 3 Volt, maka aliran arus akan menjadi dua kali lipat jika dihubungkan ke baterai 6 Volt.

Besarnya arus yang mengalir pada kawat penghantar tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang dimiliki kawat terhadap aliran elektron. Kuat arus listrik berbanding terbalik dengan hambatan: I ~ 1/R. Ini maksudnya semakin besar hambatan suatu penghantar maka kuat arus yang mengalir semakin kecil, begitu juga sebaliknya semakin kecil hambatan suatu rangkaian maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian itu semakin besar. Misalnya, jika suatu rangkaian dipasang hambatan 6 ohm (Ω), maka aliran arus akan menjadi dua kali lipat jika dipasang hambatan yang besarnya 6 ohm (Ω).

Aliran elektron pada kawat penghantar diperlambat karena adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin besar hambatan ini, makin kecil arus untuk suatu tegangan V. Dengan demikian, arus I yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan hambatannya. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Ohm, dan dinyatakan dengan persamaan:

I = V/R

Dengan R adalah hambatan kawat atau suatu alat lainnya, V adalah beda potensial antara kedua ujung penghantar, dan I adalah arus yang mengalir. Hubungan ini sering dituliskan:

V = I . R

Dalam satuan internasional (SI), hambatan dinyatakan dalam satuan volt per ampere (V/A) atau ohm (Ω). Grafik hubungan antara arus I dan beda potensial V, serta kuat arus I dan hambatan listrik R, ditunjukkan seperti pada gambar berikut.

Implikasi Hukum Ohm Dalam Diri

Apa implikasi dan makna yang Anda peroleh dari hukum ohm tersebut? Tidak hanya pada rangkaian listrik saja terjadi hukum ohm, di dalam diri kita juga akan berlaku hukum ohm. Misalkan untuk menghasilkan sesuatu yang besar dalam belajar (sukses) maka anda harus menggurangi hambatan-hambatan yang ada di dalam diri. Hambatan yang terbesar yang ada dalam diri kita adalah rasa malas (zona nyaman). Rasa malas ini kalau dikaitkan dengan teori fisika yaitu Hukum Pertama Newton (Hukum Kelembaman). Rasa malas itulah yang anda harus kurangi (kalau bisa dihilangkan) jika anda ingin sukses dalam belajar (“menghasilkan sesuatu yang besar”). Apakah hanya menghilangkan rasa malas saja kita bisa menjadi sukses?

Tidak hanya menghilangkan rasa malas saja orang bisa menjadi sukses. Selain mengurangi rasa malas, Anda juga harus mampu meningkatkan beda potensial yang ada dalam diri. Beda potensial yang dimaksud adalah potensi yang anda miliki. Ingat setiap orang memiliki potensi yang berbeda-beda. Jadi bangkitkan dan kembangkan potensi yang anda miliki. Jika anda tidak membangkitkan dan mengembangkan potensi yang anda miliki maka lama-kelamaan potensi yang anda milki akan menjadi nol. Layaknya sebuah baterai, jika tidak pernah di isi maka lama-kelamaan baterai itu tidak akan berguna lagi jika digunakan terus menerus. Agar bisa dipakai, maka baterai tersebut harus ditambah beda potensialnya. Begitu juga yang ada dalam diri kita. Bagaimana cara membangkitkan dan mengembangkan potensi dalam diri kita?

Sebelum mengembangkan potensi, terlebih dahulu anda harus mengetahui potensi apa yang anda miliki. Setelah tahu potensi yang anda miliki maka anda harus mengasah potensi diri anda secara disiplin. Jadi untuk mencapai kesuksesan anda harus menghilangkan hambatan yang ada dalam diri (rasa malas/lembam) dan mengembangkan potensi diri (beda potensial).

Itulah implikasi dari hukum ohm yang ada dalam diri kita. Sekarang coba anda pelajari dan camkan contoh soal-soal berikut ini. Jika anda memiliki masalah mengenai hukum ohm silahkan tanyakan melalui kolom komentar di bawah.

Contoh Soal 1

Sebuah pemanas listrik memiliki beda potensial 20 V dan kuat arus listrik 4 A. Berapakah hambatan pemanas tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

V = 20 V

I = 4 A

Ditanya: R = ... ?

Jawab:

R = V/I

R = 20 V/4 A

R = 5 Ω

Contoh Soal 2

Apabila tegangan listrik pada suatu penghantar 20 volt, maka arus yang mengalir ¾ ampere. Jika tegangan dinaikkan menjadi 42 volt, tentukan kuat arusnya!

Penyelesaian:

Diketahui:

V1 = 20 V

I1 = ¾ A

V2 = 42 V

Ditanya: I2 = ... ?

Jawab:

Dalam hal ini besarnya R akan konstan (tetap), dengan menggunkan rumus: R = V/I, maka:

R1 = R2

V1/I1 = V2/I2

20 V/ (¾) A = 42 V/ I2

I2 = (¾) A x 42 V /20 V

 I2 = 1,575 A

hukum kelistrikan arus bolak-balik

HUKUM-HUKUM  KELISTRIKAN ARUS BOLAK-BALIK

Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik di mana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah di mana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya (misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.

Berikut merupakan hukum-hukum kelistrikan arus bolak-balik :

1.     Hukum khirchoof berbunyi  “Jumlah kuat arus listrik yamg masuk ke suatu titik simpul sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut”.

Hukum I kirchoff tersebut adalah hukum kekekalan muatan listrik seperti tampak di dalam analogi pada gambar. Hukum I kirchoff secara matematis dituliskan:

I masuk = ∑I keluar.

2.     Hukum II Kirchoff tentang Tegangan pada Rangkaian Tertutup

Untuk menyederhanakan rangkaian yang rumit,dapat digunakan Hukum II Kirchoff yang berbunyi :

“Didalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (_) dengan

penurunan tegangan (IR) sama dengan nol”.

Secara matematis dituliskan :

∑ +∑(IR)=0

3.     Bunyi Hukum Ohm

Pada dasarnya, bunyi dari Hukum Ohm adalah :

“Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”.

Secara Matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini :

V = I x R

I = V / R

R = V / I

Dimana :

V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V))

I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))

R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))

HUKUM KEMAGNETAN

Bunyi-Bunyi Hukum Listrik dan Magnet

.      1.    BUNYI HUKUM COULOMB

“gaya yang dilakukan oleh suatu muatan pada titik lainnya bekerja sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatantesebut. Besarnya gaya berbanding terbalik kuadrat jaarak keduanya, berbanding lurus dengan perkalian kedua muatan”.

2.  2.     BUNYI HUKUM GAUSS

“jumlah garis-garis medan listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas udara ”.

3.    3.   BUNYI HUKUM OHM

“Besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya”. Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya.

4.   4.    BUNYI HUKUM KIRCHOFF

a.      Hukum Kirchoff I

“jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”.

b.    5.   Hukum Kirchoff II

“dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial adalah nol”.

5.    6. BUNYI HUKUM BIOT dan SAVART

“Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suattu penghantar yang berada diantara medan magnetik”.

6.   7.    BUNYI HUKUM AMPERE

“Intergral garis induksi magnetik B melalui lintasan tertutup sama dengan  kali jumlah yang terlingkupi oleh lintasan itu”.

7.     8.  BUNYI HUKUM FARADAY

“GGL induksi yang timbul antara ujung-ujung loop suatu penghantar berbanding lurus denngan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebut”.

8.    9.   BUNYI HUKUM LENZ

“Arah arus induksi pada suatu rangkaian adalah sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnetik ( arus induksi berusaha mempertahankan agar fluks magnetik total adalah konstan )”. 

gejala kemagnetan

Pada beberapa abad yang lalu, kira-kira 600 SM, bangsa Yunani telah menemukan batuan di daerah Magnesia yang dapat menarik potongan besi dan baja. Batu inilah yang saat ini dikenal dengan nama magnet. Kemagnetan dapat diartikan sebagai tarikan sebuah magnet pada bahan-bahan magnetik. Benda magnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet, seperti peniti, penjepit kertas, jarum, dan paku payung. Benda magnetik biasanya terbuat dari besi, baja, kobalt, dan nikel. Benda-benda yang tidak dapat ditarik magnet dinamakan benda nonmagnetik atau benda bukan magnetik seperti penghapus, sendok, kertas, pensil, pulpen, dan penggaris. Benda nonmagnetik biasanya terbuat dari tembaga, aluminium, plastik, karet, dan kayu. 

Berdasarkan kemampuan menyimpan sifat magnetiknya, bahan magnetik dapat digolongkan menjadi magnet permanen dan magnet sementara. Magnet permanen merupakan magnet yang tetap mempertahankan kekuatannya untuk jangka waktu yang lama. Magnet permanen digunakan dalam berbagai alat pengukur, antara lain voltmeter, galvanometer, alat perekam kardiograf, kompas magnet, magnetometer. Magnet permanen juga digunakan dalam peralatan seperti pengeras suara (loudspeaker), pita kaset, dan disket. 

Magnet terdiri atas beberapa jenis. Berdasarkan bentuknya, magnet dibedakan atas magnet batang, magnet silinder, magnet U, magnet ladam, dan magnet jarum. Magnet mempunyai dua buah kutub yang disebut kutub magnet. Kutub-kutub ini dinamakan kutub utara (berwarna merah) dan kutub selatan (berwarna hitam). 

Ujung-ujung magnet selalu mengarah ke utara dan selatan bumi. Ujung magnet yang 

mengarah ke utara bumi dinamakan kutub utara magnet, sedangkan ujung magnet yang mengarah ke selatan Bumi dinamakan kutub selatan magnet. Bumi memiliki sifat magnetik, sehingga Bumi dapat dianggap sebagai magnet raksasa. Hal inilah yang menyebabkan jarum kompas selalu menunjuk arah yang sama walaupun setelah diberikan gangguan, yaitu arah utara-selatan. 

Kutub utara dari magnet bumi terdapat di dekat kutub selatan bumi dan kutub selatan magnet bumi terdapat di dekat kutub utara bumi. Kutub-kutub magnet bumi tidak tepat berhimpit dengan kutub-kutub bumi. Hal tersebut menyebabkan jarum kompas tidak tepat menunjuk arah utara-selatan bumi, tetapi sedikit menyimpang. Sudut penyimpangan ini dinamakan sudut deklinasi.

Jika kita memerhatikan jarum kompas, jarum kompas tidak pernah terletak mendatar atau tidak pernah sejajar dengan bidang horizontal. Jarum kompas tidak pernah sejajar bidang horizontal karena garis-garis gaya magnetik Bumi tidak sejajar dengan permukaan Bumi, tetapi membentuk kemiringan terhadap arah horizontal. Sudut yang dibentuk oleh jarum kompas terhadap bidang horizontal ini disebut sudut inklinasi. Sudut inklinasi positif bila kutub utara jarum kompas menyimpang ke bawah terhadap arah horizontal, sedangkan inklinasi negatif sebaliknya.

Membuat Magnet
1. Membuat Magnet dengan Menggosok
Batang besi atau baja yang telah digosok selama beberapa menit dengan magnet batang akan menjadi magnet. Kutub magnet yang dihasilkan di ujung batang besi atau baja yang digosok selalu berlawanan dengan kutub magnet yang menggosoknya.

2. Membuat Magnet dengan Mengalirkan Arus Listrik
Paku dapat dibuat menjadi magnet dengan cara diberi arus listrik melalui kawat yang dililitkan pada paku. Magnet yang dibuat dengan menggunakan arus listrik dinamakan dengan elektromagnet.

3. Membuat Magnet dengan Cara Induksi
Paku dapat dibuat menjadi magnet dengan cara didekatkan pada sebuah magnet kuat. Cara membuat magnet dengan cara mendekatkan batang baja atau besi pada sebuah magnet kuat dinamakan induksi magnetik.

Jika sebuah magnet batang dipotong menjadi beberapa bagian, maka bagian-bagian tersebut merupakan magnet baru dan masing-masing bagian mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Jika magnet batang tersebut dipotong-potong terus-menerus menjadi bagian yang labih kecil, akan didapat bagian terkecil yang disebut magnet elementer. Teori magnet elementer dikemukakan oleh Weber, yang intinya adalah sebagai berikut.

• Sebuah magnet dapat dibagi-bagi menjadi magnet yang lebih kecil dalam cacah tak terhingga. Magnet kecil ini dinamakan magnet elementer.
• Benda/zat, terutama besi dan baja, terdiri atas magnet elementer-magnet elementer.
• Pada benda yang bersifat magnet, susunan magnet elementernya teratur dan membentuk arah yang sama. Sedangkan pada benda yang tidak bersifat magnet, susunan magnet elementernya tidak teratur.
• Magnet elementer pada besi mudah bergerak, sedangkanmagnet elementer pada baja sukar bergerak. Karena itulah, magnet yang terbuat dari besi bersifat sementara, sedangkan magnet yang terbuat dari baja bersifat tetap.

Medan Magnet 
Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet tidak dapat dilihat, namun dapat dijelaskan dengan mengamati pengaruh magnet pada benda lain, misalnya pada serbuk besi. 

• Garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.
• Garis-garis gaya magnetik tidak pernah saling berpotongan dengan garis-garis gaya magnetik lain yang berasal dari magnet yang sama.
• Daerah yang garis-garis gaya magnetiknya rapat menunjukkan medan magnetik yang kuat, sedangkan daerah yang garis-garis gaya magnetiknya kurang rapat menunjukkan medan magnetik yang lemah.

Arah medan magnetik dari sebuah kawat yang dialiri arus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oersted. Arah arus listrik ditunjukkan dengan ibu jari dan garis gaya magnetik ditunjukkan dengan keempat jari tangan. Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah kawat penghantar sangatlah lemah, untuk menghasilkan medan magnetik yang cukup kuat dapat digunakan kumparan berarus listrik. Kumparan bersifat sebagai magnet yang kuat ini disebut sebagai elektromagnet. Elektromagnet memiliki sifat kemagnetan sementara. Jika arus listrik diputuskan, sifat kemagnetannya segera hilang. 

Kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat karena setiap 

lilitan pada kumparan menghasilkan medan magnetik yang akan diperkuat oleh lilitan lainnya. Semakin banyak lilitan suatu kumparan, medan magnetik yang dihasilkannya semakin besar. Pola garis gaya magnetik yang dihasilkan oleh kumparan yang .dialiri arus listrik.

Untuk menentukan kutub magnet pada kumparan berarus listrik, digunakan aturan genggaman tangan kanan. Kutub utara ditunjukkan oleh arah ibu jari, arah arus pada kumparan sama dengan arah genggaman keempat jari.

Gaya Lorentz
Gaya Lorentz adalah gaya yang dialami sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dalam 

suatu medan magnetik yang sangat kuat. Arah gaya Lorentz (F) selalu tegak lurus terhadap kuat arus (I) dan medan magnetik (B). Arah arus listrik (I) ditunjukkan oleh ibu jari, arah medan magnetik (B) ditunjukkan oleh jari telunjuk, dan gaya lorentz ditunjukkan oleh jari tengah. Besar gaya lorentz bergantung pada besar medan magnetik, besar arus listrik yang mengalir, panjang kawat penghantar, dan sudut yang terbentuk antara arus listrik dan medan magnetik. Secara matematis gaya Lorentz didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut.

F = B × I × l × sin θ ......... (7.1)

Keterangan: 
F = gaya Lorentz (Newton) 
B = medan magnetik (tesla) 
I = kuat arus listrik (ampere) 
l = panjang kawat penghantar (meter) 
θ = sudut antara arah arus listrik dan arah medan magnetik 

Pemanfaatan Sifat Kemagnetan
1. Prinsip Elektromagnet dalam Bel Listrik

Bel listrik terdiri atas beberapa bagian, yaitu sebagai berikut.

• Besi berbentuk huruf U yang dililit kawat berfungsi sebagai magnet ketika diberi arus listrik.
• Interuptor yang berfungsi sebagai pemutus arus.
• Jangkar besi lunak yang dihubungkan dengan pegas baja.
• Besi yang berfungsi sebagai bel.
• Saklar tekan.
• Baterai sebagai sumber tegangan.

Ketika saklar ditekan, arus listrik dari baterai mengalir melalui interuptor lalu menuju pegas baja dan akhirnya sampai di kumparan. Ketika kumparan dialiri arus listrik, kumparan tersebut menjadi magnet (elektromagnet) dan menarik jangkar besi lunak sehingga jangkar tersebut memukul bel dan menghasilkan bunyi. Sesaat setelah jangkar besi lunak ditarik oleh elektromagnet, arus listrik yang mengalir melalui interuptor terputus. Terhentinya arus listrik yang mengalir menuju kumparan menyebabkan kumparan kehilangan sifat kemagnetannya sehingga pegas baja menarik jangkar besi lunak pada keadaan semula. Setelah kembali ke kedudukan semula, interuptor terhubung kembali dengan arus listrik dari baterai sehingga kumparan menjadi magnet dan proses yang sama akan terulang kembali. Proses ini terjadi secara berulang-ulang sehingga bel terus menghasilkan bunyi sampai saklar kembali ditekan untuk memutuskan arus dari baterai.

2. Prinsip Elektromagnet dalam Relai
Relai adalah alat elektronika yang dapat menghubungkan atau memutuskan arus listrik yang 

besar dengan memanfaatkan arus listrik yang kecil. Relai merupakan saklar yang bekerja dengan menggunakan prinsip elektromagnet.

Ketika ada arus lemah yang mengalir melalui kumparan, inti besi lunak akan menjadi magnet. Setelah menjadi magnet, inti besi tersebut menarik jangkar besi lunak sehingga kontak saklar akan terhubung dan arus listrik kuat dapat mengalir. Kontak saklar akan terputus jika arus lemah yang masuk melalui kumparan diputuskan.

Pada relai terdapat dua buah rangkaian yang terpisah. Rangkaian pertama adalah rangkaian yang menghubungkan arus lemah dengan elektromagnet pada relai. Rangkaian kedua adalah rangkaian yang memanfaatkan kontak saklar pada relai untuk memutuskan atau menghubungkan arus listrik kuat yang terhubung dengan alat listrik lainnya, seperti motor listrik atau lampu

3. Prinsip Elektromagnet dalam Telepon
Telepon terdiri atas dua bagian utama, yaitu pesawat pengirim dan pesawat penerima. Telepon bekerja dengan cara mengubah gelombang suara menjadi getaran-getaran listrik. Ketika kita berbicara pada pesawat pengirim melalui mikrofon, tekanan suara kita menekan diafragma aluminium sehingga serbuk-serbuk karbon tertekan. Akibatnya, hambatan serbuk karbon berubah-ubah sesuai dengan tekanan suaramu.

Perubahan hambatan ini menyebabkan besarnya arus yang mengalir melalui rangkaian ikut berubah mengikuti perubahan tekanan suara. Perubahan besar arus yang mengalir tersebut diubah menjadi sinyal yang akan dikirimkan ke pesawat penerima. Pada pesawat penerima, sinyal listrik diubah kembali menjadi tekanan-tekanan suara. Akibatnya, diafragma besi yang ada dalam pesawat penerima terdorong dan menghasilkan tekanan suara yang sama dengan tekanan suara yang dikirimkan mikrofon.