RANGKAIAN FILTER

Rangkaian Filter

            Rangkaian filter adalah suatu rangkaian listrik yang di design untuk meneruskan atau menahan sinyal pada daerah frekuensi tertentu  untuk memperbolehkan suatu frekuensi pada rentang tertentu memiliki nilai redaman (atenuasi) yang kecil (disebut sebagai ’Pass Band’), sedangkan pada rentang frekuensi lainnya memiliki nilai redaman yang sangat besar (disebut sebagai ’Attenuation Band’ atau ’Stop Band’).

            Sebuah rangkaian filter bisa terdiri hanya dari komponen-komponen pasif dan biasa disebut sebagai rangkaian filter pasif (Passive Filter Network). Ada juga rangkaian filter yang menggunakan komponen-komponen aktif dan biasa disebut sebagai rangkaian filter aktif (Active Filter Network).

 Ada beberapa jenis filter, yakni:

·         Berdasarkan sifat penguatannya, filter bisa diklasifikasikan :

o    Filter aktif :

1.      Komponen penyusunnya : ohm-Amp,kapasitor,dan resistor.

2.      Keuntungannya : ukurannya yang lebih kecil, ringan, lebih murah, dan lebih fleksibel dalam perancangannya.

3.      Kekurangan : kebutuhan catu daya eksternal,lebih sensitif terhadap perubahan lingkungan,dan frekuensi kerja yang sangat dipengaruhi oleh karakteristik komponen aktifnya.

o    Filter pasif :

1.      Komponen penyusunnya : induktor,kapasitor,dan resistor.

2.      Kelebihan : dapat dipergunakan untuk frekuensi tinggi.

3.      Kekurangan : dimensi lebih besar daripada filter aktif.

·         Berdasarkan daerah frekuensi yang dilewatkan, filter analog dibagi menjadi:

1.      LPF (Low Pass Filter)

2.      BPF (Band Pass Filter)

3.      HPF (High Pass Filter)

4.      BSF/BRF (Band Stop Filter/Band Reject Filter)

·     Berdasarkan bentuk respon frekuensi terhadap gain:

1.      Filter Bessel (Maximally Flat Time Delay)

2.      Filter Cauer (Eliptic)

3.      Filter Butterworth (Maximally Flat)

4.      Filter Chepyshev (Tchebycheff)

Filter-filter tersebut merupakan dasar untuk mendesain bermacam-macam kegunaan yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari yaitu :equalizer,crossover, dan lain-lain.

            Filter aktif disukai karena banyak keuntungannya dibanding filter pasif. Terutama karena murahnya harga Op-Amp sebagai komponen utama dari rangkaian filter aktif. Rangkaian filter aktif tersebut bisa berupa Low Pass Filter , High Pass Filter, Band Pass Filter dan Band Stop Filter.

1.  Low Pass Filter Aktif

            Low pass filter (LPF) berfungsi meneruskan sinyal input yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut off) sinyal akan diredam (FcoL). Low pass filter merupakan rangkaian filter yang memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off (-3dB ) yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhana-nya, hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.

            Jumlah aktual redaman untuk setiap frekuensi bervariasi dari filter untuk menyaring.  Kadang-kadang disebut cut-tinggi filter, atau dipotong treble filter bila digunakan dalam aplikasi audio.  A low-pass filter adalah kebalikan dari yang tinggi-pass filter, dan band-pass filter adalah kombinasi dari lulus-rendah dan yang tinggi-pass. Konsep low-pass filter ada dalam berbagai bentuk, termasuk sirkuit elektronik (seperti desis filter yang digunakan dalam audio), algoritma digital untuk set smoothing data, hambatan akustik, kabur gambar, dan sebagainya.

            Rangkaian low pass filter dapat dibangun menggunakan dua jenis rangkaian dasar, yakni rangkaian low pass filter induktif dan rangkaian low pass filter kapasitif. Untuk rangkaian low pass filter induktif, rangkaian terdiri dari induktor (L1) dan beban (R1), seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.

            Kurva keluaran hasil simulasi elektronika dari rangkaian low pass filter induktif di bawah diketahui bahwa frekuensi di atas frekuensi cut-off (-3dB) yakni di atas 32,94 Hz, mengalami atenuasi (redaman) yang sangat besar. Perlu diketahui bahwa reaktansi induktor meningkat seiring meningkat-nya frekuensi. Reaktansi yang semakin besar menyebabkan frekuensi tinggi tidak dapat melewati induktor untuk dapat mengalir ke beban.

            Persamaan untuk menghitung frekuensi cut-off pada rangkaian low pass filter induktif adalah sebagai berikut:

Keterangan:
Fc = Frekuensi cut-off (Hz)
RLoad = Resistansi (tahanan) beban (Ohm)
L = Induktansi (Henry/H)
p = 3,14

            Jika rangkaian low pass filter induktif dibangun menggunakan sebuah induktor dan beban, lain hal-nya dengan rangkaian low pass filter kapasitif. Rangkaian low pass filter kapasitif dibangun menggunakan dua komponen utama yakni resistor (R1) dan kapasitor (C1). Berikut ini diperlihatkan gambar rangkaian dan kurva keluaran low pass filter kapasitif hasil simulasi elektronika.

            Kapasitor (C1) pada rangkaian low pass filter akan memiliki reaktansi yang semakin rendah ketika frekuensi meninggi. Hal ini menyebabkan frekuensi yang berada di atas frekuensi cut-off langsung mengalir (bypass) ke ground, sedangkan frekuensi yang berada di bawah frekuensi cut-off akan mengalir ke beban (RLoad).

            Persamaan untuk menghitung frekuensi cut-off pada rangkaian low pass filter kapasitif adalah sebagai berikut:

Keterangan:
Fc = Frekuensi cut-off (Hz)
R1 = Resistansi (Ohm)
C1 = Kapasitansi (Farad/F)
p = 3,14

2.      Rangkaian High Pass Filter

            High pass filter merupakan kebalikan dari low pass filter yakni rangkaian filter yang memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off (-3dB ) yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhana-nya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini. High pass filter (HPF) berfungsi meneruskan sinyal di atas frekuensi cut off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut off diredam (FcoH).

            Seperti rangkaian low pass filter, high pass filter juga dapat dibangun menggunakan dua jenis rangkaian dasar, yakni rangkaian high pass filter induktif dan kapasitif. Untuk rangkaian high pass filter induktif, rangkaian terdiri dari resistor (R1), induktor (L1) dan beban, seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.

            Induktor akan memiliki reaktansi yang rendah ketika frekuensi juga rendah. Hal ini menyebabkan frekuensi rendah (di bawah frekuensi cut-off) akan mengalir (bypass) ke ground melalui induktor, sedangkan frekuensi tinggi (di atas frekuensi cut-off) akan terus mengalir ke beban.

            High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilai-nilai pengurangan untuk frekuensi berbeda-beda untuk tiap-tiap filter ini .Terkadang filter ini disebut low cut filter, bass cut filter atau rumble filter yang juga sering digunakan dalam aplikasi audio.High pass filter adalah lawan dari low pass filter, dan band pass filter adalah kombinasi dari high pass filter dan low pass filter.

            Filter ini sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi.
High pass filter yang paling simple terdiri dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant (τ).

            Persamaan untuk menghitung frekuensi cut-off pada rangkaian high pass filter induktif adalah sebagai berikut:

            Untuk rangkaian high pass filter kapasitif dibangun oleh sebuah kapasitor yang disusun seri terhadapbeban.

            Persamaan untuk menghitung frekuensi cut-off pada rangkaian high pass filter kapasitif sama seperti yang digunakan pada rangkaian low pass filter kapasitif yakni:

3.      Rangkaian Band Pass Filter

            Band pass filter merupakan rangkaian filter yang hanya memperbolehkan frekuensi dengan rentang (band) tertentu untuk dapat melewati-nya, dengan memberi redaman yang sangat besar pada frekuensi yang terlalu tinggi dan terlalu rendah. Pada dasarnya rangkaian band pass filter dibangun oleh low pass filter dan high pass filter yang disusun secara seri, sehingga rangkaian band pass filter memiliki dua frekuensi cut-off (fcH dan fcL). Band pass filter (BPF) berfungsi meneruskan sinyal input yang berada diantara dua frekuensi tertentu saja.

            Tapis pelewat rendah atau tapis lolos rendah (bahasa Inggris: low-pass filter) digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara. Untuk sinyal listrik, low-pass filter direalisasikan dengan meletakkan kumparan secara seri dengan sumber sinyal atau dengan meletakkan kapasitor secara paralel dengan sumber sinyal.

            Untuk sinyal berupa data-data digital dapat difilter dengan melakukan operasi matematika seperti konvolusi. Finite impulse response (FIR) dan Infinite impulse response (IIR) adalah algoritma untuk memfilter sinyal digital. Contoh aplikasi low-pass filter pada sinyal digital adalah memperhalus gambar dengan Gaussian blur.

            Pada rangkaian band pass filter di atas, R1 dan C1 bertindak sebagai low pass filter. C2 dan RLoad bertindak sebagai high pass filter. Hasil simulasi elektronika memperlihatkan kurva keluaran dari rangkaian band pass filter, dimana fcH = 194,19 Hz dan fcL = 13,02 Hz, sehingga bandwidth rangkaian adalah:

• Bw = fcH – fcL 
• Bw = 194,19 – 13,02 
• Bw = 181,17 Hz.

            Sama hal-nya seperti low pass dan high pass filter, band pass filter dapat dibangun menggunakan induktor.

            Walau pada rangkaian di atas urutan penempatan high pass filter (R1 dan L1) di urutan pertama dan diikuti oleh low pass filter (L2 dan R2), hal ini tidak mempengaruhi performa rangkaian.

            Pada rangkaian band pass filter terdapat ‘frekuensi tengah’ atau ‘frekuensi resonansi’, dimana frekuensi tengah ini merupakan titik puncak penguatan (gain) keluaran diantara fcL dan fcH. Frekuensi tengah ini dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Dimana:
fr = Frekuensi tengah (Hz)
fcH = frekuensi cut-off tinggi (Hz)
fcL = frekuensi cut-off rendah (Hz)

Contoh aplikasi penggunaan rangkaian pasif low pass, high pass dan band pass filter adalah pada rangkaian crossover sistem audio.

            Penggunaan rangkaian filter pada crossover adalah untuk mendistribusikan daya sinyal audio secara efisien kepada masing-masing loudspeaker sesuai alokasi frekuensi-nya.

4. Rangkaian Band Stop Filter

            Biasa dikenal juga sebagai rangkaian Band-Elimination, Band-Reject, atau Notch Filter. Rangkaian filter ini merupakan kebalikan dari band pass filter, dimana frekuensi pada rentang tertentu diberikan redaman yang sangat besar (blocking) dan memperbolehkan frekuensi di bawah dan di atas rentang tersebut untuk melewati-nya. Band stop filter (BSF) atau band reject filter (BRF)adalah kebalikan dari band pass filter yaitu menghilangkan frekuensi yang ada diantara dua buah frekuensi tertentu.

            Rangkaian band stop filter juga disusun dari rangkaian low pass dan high pass filter, tetapi penyusunan-nya disusun secara paralel seperti tampak pada gambar berikut.

            Rangkaian band stop filter di atas juga dikenal sebagai “Twin-T” band stop filter, karena bentuk rangkaian-nya yang membentuk dua huruf ‘T”. Pada rangkaian di atas memiliki rasio perbandingan untuk menetapkan nilai pada masing-masing komponen-nya.

R1 = R2 = 2(R3)
C2 = C3 = 0,5(C1)

Berdasarkan pada rasio nilai komponen di atas, frekuensi stop (f_stop merupakan frekuensi yang mendapatkan redaman maksimum) dari rangkaian Twin-T filter dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Berikut kurva keluaran hasil simulasi rangkaian band stop filter (Twin-T filter).

            Kurva keluaran di atas memperlihatkan karakteristik dari rangkaian band stop filter, dimana antara titik frekuensi cut-off low (fcL) dan frekuensi cut-off high (fcH) mengalami redaman yang sangat besar, sehingga frekuensi dalam rentang tersebut tidak dapat melewati rangkaian. Sama hal-nya seperti band pass filter, band stop filter juga memiliki bandwidth (Bw = fcH – fcL).

Kecuraman peredaman pada kurva frekuensi respon ditentukan oleh orde dari filter yang digunakan.

Orde 1 memiliki kecepatan redaman (Roll-off) 6 db/Oktav

Orde 2 memiliki kecepatan redaman (Roll-off) 12 db/Oktav

Orde 3 memiliki kecepatan redaman (Roll-off) 18 db/Oktav

Untuk mendapatkan orde yang lebih tinggi kita tinggal mengkaskade saja.

Perkembangan Listrik Magnet

Abstrak

            Listrik adalah hasil budi daya akal, pikiran, kehendak/kemauan, dan gagasan manusia dalam menguasai fenomena alam dan digunkan untuk memenuhi kebutuhannya menjalankan peradaban modern. Pada mulanya, listrik adalah suatu misteri, akan tetapi lewat penelitian dan perekayasaan yang terus berlanjut, manusia modern dapat menjadi penguasa dari listrik itu. Selain listrik, magnet juga merupakan fenomena alam yang telah dikenal sejak dulu. Kemudian dikembangkan menjadi suatu hal yang berguna bagi kehidupan saat ini.

Makalah ini berusaha menjelaskan perkembangan listrik dan magnet beserta ilmuan-ilmuan di masa silam. Listrik dan magnet memiliki keterkaitan satu dengan yang lain, dimana listrik dapat menhasilkan medan magnet dan magnet daopat membangkitkan tenaga listrik.

Kata kunci: kelistrikan, kemagnetan

 


BAB I

PENDAHULUAN

1.1.            Latar Belakang

            Listrik sangat dibutuhkan pada zaman modern saat ini. Karena sesuai dengan perkembangan zaman, manusia ingin susuatu yang lebih praktis dan cepat. Oleh karena itu para ilmuan berusaha menenukan alat-alat yang dapat mempermudah pekerjaan manusia. Alat tersebut sebahagian besar menngunakan energi listrik. Energi listrik sangat fleksibel dan dapat dirubah ke bentuk energi lainnya seperti energi mekanik, energi panas, energi bunyi, energi kimia dan energi gerak. Sulit dibayangkan bagaimana dunia ini jika hingga pada saat ini manusia tidak dapat memanfaatkan listrik.

            Berabad-abad telah dijalani dalam sejarah perkembangan kelistrikan untuk mengubah pengetahuan menjadi teknologi sepaerti sekarang ini. Sejarah pengetahuan dan teknologi membuktikan bahwa pada dasarnya fenomena alam penting untuk dipalajari terlebih dahulu agar dapat dirubah menjadi teknologi. Apabila menyingkap fenomena alam disebut membuka sebuah misteri dan memanfaatkannya serta menguasainya disebut masteri. Oleh karena itu, mengubah hasil ilmu pengetahuan menjadi teknologi diibaratkan misteri ke masteri. Para peneliti sebagai penyingkap isteri sedangkan para perekayasa adalah prioner misteri.

            Listrik sebenarnya tersedia disekeliling kita secara tidak terorganisir dan menunggu kita menyadari keberadaan listrik tersebut serta memanfaatkannya dalam kehidupan kita.  Dalam sejarah perkembangan listrik magnet, banyak ilmuan atau peneliti yang mengeluarkan pendapat mengenai asal mula adanya listrik. Para ilmuan ini, telah dianggap telah meletakkan tonggak-tonggak pondasi dalam sejarah panjang perkembangan teknologi kelistrikan.

            Terpisah dari penemuan-penemuan mengenai kelistrikan, di suatu tempat ditemukan adanya sebuah logam yang dapat menarik serbuk besi. Untuk mengenang tempat ditemukannya, logam tersebut dinamakan magnet. Para ilmuan meneliti sifat yang terdapat pada logam yang dapaat menarik logam lain. Sejalan dengan perkembangan ilmu pegetahuan ditemukan bahwa listrik dan magnet memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya. Sehingga sekarang ini dengan menggunakan arus listrik kita dapat menimbulkan medan magnet disekitar logam.

1.2.            Perumusan Masalah

1. Bagaimana sejarah ditemukannya listrik dalam kehidupan?
2. Bagaimana ditemukannya sifat magnet dan pengaruhnya dalam kehidupan?
3. Apa hubungan kelistrikan dengan kemagnetan?

1.3.Tujuan Penulisan

            Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai pemenuhan tugas yang diberikan oleh dosen. Selain itu juga, agar kita menegtahui perkembangan kelistrikan dan kemagnetan serta mengetahui hubungan kelistrikan dengan kemagnetan.

1.4.Metode Penulisan

            Adapun metode yang digunakan penulis dalam penulisan makalah ini adalah metode pustaka.

BAB II

PEMBAHASAN

            Pengetahuan tentang listrik dan teknologi yang menggunakan listrik dapat kita nikmati sekarang ini karena budi daya akal, pikiran, kehendak dan imajinasi manusia untuk memahami dan memanfaatkan fenomena alam yang terdapat di sekeliling kita. Perlu waktu yang panjang untuk menemukan listrik dalam fenomena alam dan menyempurnakannya sehingga dapat bermanfaat untuk kehidupan kita saat ini.

1.    Sejarah Penemuan Listrik dan Perkembangannya

            Kira-kira 600 tahun sebelum masehi, seorang filosof yunani bernama Thalus memiliki sebuah batu ambar yang tidak mengkilap. Dalam upaya menjadikan batu tersebut mengkilap, dia menggosokkan batu ambar pada kain bajunya. Ternyata batu tersebut dapat menarik serbuk kayu yang halus.

            Pada tahun 1600 setelah masehi, seorang dokter berkebangasaan Inggris bernama William Gilbert menemukan fenomena yang sama pada gelas, balerang, ebonit dan damar. Oleh Gilbert kekuatan yang ditimbulkan benda ketika digosok dinamakan kekuatan elektron sesuai dengan nama betu ambar dalam bahasa yunani. Dari kata elektron, orang Belanda mennerjemahkan electriceit, dan bahasa Indonesia menerjemahkannya menjadi listrik.

            Pengertian listrik tidak berhenti sampai di situ saja,  karena pemahaman-pemahaman baru mengenai kelistrikan, terutama sebagai akibat adanya penemuan baru yang berkaitan dnegan fisika atom dan inti. Pada tahun 1897, J. J. Thompson, fisikawan inggris, dengan percobaan yang dirancangnya berhasil membuktikan adanya elektron. Kemudian muridnya yakni Ernest Rutherford mengemukakan teori mengenai struktur atom pada tahun 1911. Ternyata di dalam atom terdapat inti yang terdiri atas proton dan neutron, serta elektron yang mengelilingi inti. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif sedangkan neutron tidak bermuatan. Kemudian para ahli fisika menyimpulkan bahwa semua muatan yang bergerak dapat menimbulkan arus listrik. Muatan yang bergerak dapt berupa elektron maupun proton.

            Pada tahun 1752, Benyamin Franklin menaikkan layang-layang mendekati sebuah gumpalan awan ketika hendak turun hujan. Layang-layang tersebut dikendalikan dengan seutas benang. Pada ujung sebelah bawah benang dikaitkan sebuah anak kunci . pada saat hujan turun benang menjadi basah dan ketika dia mendekatkan telunjuknya pada anak kunci, terlihat bunga api kecil meloncat. Awan ternyata mengandung listrik yang ingin mengalir ke tanah melewati apa saja yang dapat menhantarkannya.

            Seorang ahli biologi, Galvani, mengantungkan katak yang telah mati dengann sebuah tembaga pada palang besi rumahnya. Setiap kali katak tersebut menyentuh tiang besi, katak itu seolah-olah hidup kembali. Kemudian Alessandro Volta melanjutkan penelitian tersebut sehingga didapat kesimpulan bahwa arus litrik telah mengalir dari besi menuju tembaga melewati tubuh katak yang berisi cairan asam. Dalam kimia, Voltalah yang menemukan adanya beda tegangan listrik antar logam. Diilhami oleh penemuan Galvani, pada tahun 1800 volta menemukan baterai cair yang dinamakan elemen volta. Kemudian oleh George Leclance dikembangkan menjadi elemen kering.

            Seorang ahli fisika Jerman, George Simon Ohm, mengemukakan listrik adalah aliran materi ibarat air mengalir di sungai. Kuat arus bergantung pada beda potensial antara dua tempat yang dilalui aliran itu dan hambatan yang dilami oleh air akan disebabkan oleh kekerasan dasar sungai dan tebing.

            Kemampuan listrik untuk menggerakkan muatan dari satu tempat ke tempat lain dinamakan potensial listrik atau dinotasikan dengan huruf V. Bila hambatan dinotasikan dengan R, dan arus listrik dinotasikan dengan I, maka diperoleh hubungan antara ketiganya adalah:

Untuk menghormati para ilmuan maka I dinyatakan dengan satuan Ampere, V dengan satuan volt dan R dengan satuan Ohm.

            Hukum Ohm ini sangat sederhana dan perananya sangan penting dalam kelistrikan dan elektronika, karena tingkah laku elektron dapat langsung diprediksi dengan mengunakan hukum Ohm.

Apabila dalam rangkain terdapat banyak hambatan dan rangkain sedikit lebih rumit, hukum Ohm tidak dapat digunakan lagi, melainkan menggunakan Hukum Gustav Kirchhoff. Menurut kaidah kirchhoff jumlah aljabar gaya gerak listrik dalam suatu simpul tertutup sama dengan jumlah aljabar tegangan lawannya (Johannes-1978).

            Fenomena kelistrikan yang waktu itu masih merupakan proto pengetahuan ternyata mengilhami seorang ahli fisika bangsa Prancis yang bernama Dufay untuk melakukan percobaan dalam rangka mengenal lebih dalam sifat-sifat dan perilaku yang ditimbulkannya. Pada tahun 1793 Dufay mengamati adanya perbedaan sifat listrik itu. Dua buah batang ebonit yang telah digosok, ynag satu digantung sedag yang satunya lagi didekatkan ternyata keduanya saling menolak. Akan tetapi jika batang ebonit diganti dengan kacayang sudah digosok maka akan tarik-menarik.

            Fenomena ini dujelasakan olharle Agustin Coulomb yang dikenal dengan hukum Coulomb hingga saat ini. Coulomb mengatakan bahwa muatan listrik sejenis akan salinhg tolak menolak, sedang yang berlawan jenis akan saling tarik-menarik.

            Hukum Coulomb ini kemudoan sisempurnakan oleh seorang matematik berkebangsaan Jerman, Karl Frederich Gauss. Gausslah yang pertama kali mengusulkan konsep medan listrik. Di sekeliling muatan pasti ada gaya yang menyelimutinya dan bereaksi terhadap muatan lain. Gaya-gaya ynag memenuhi ruang di sekeliling benda yang bermuatan listrik inilah yang mengindikasikan adanya medan listrik.

2. Sejarah Penemuan Medan Magnet

            Terpisah dari penemuan-penemuan mengenai kelistrikan, di suatu tempat ditemukan adanya sebuah logam yang dapat menarik serbuk besi. Untuk mengenang tempat ditemukannya, logam tersebut dinamakan magnet. Sebetulnya orang Cian telah menegnal benda itu jauh sebelumnya mereka menggunakannya sebagai jarum kompas bahkan dapat menyembuhkan penyakit sejak 2000 tahun sebelum masehi. Magnet diyakini dapat mengurangi pembengkakan dan melancarkan peredaran darah. Akibat aktivitas kimiawi tertentu dalam tubuh manusia maka organ tersebut menghasilkan medan magnet yangberfluktuasi, setiap sel dalam tubuh memiliki nilai magnetik tertentu. Sama halnya dengan listrik, begitu banyak ilmuan yang tertarik un tuk meneliti mengenai sifat kemagnetan suatu benda.

            William Gilbert yang manamukan adanya elektron meneliti kembali mengenai magnet. Penelitiannya sangat berpengaruh hingga pada saat ini.

            Listrik dan magnet selama berabad-abad dainggap sebagai dua fenomena alam yang terpisah dan seolah0olah tidak ada hubungannya. Barulah ketika Hans Christian Oersted pada tahun 1820 mendemonstrasiakn fenomena yang sangat menarik di unuversitas Kopenhagen. Ilmuan baru melihat bahwa listrik dan magnet itu seperti saudara kembar. Oersted menunjukkan adanya penyimpangan jarum kompas yang diletakkan di sekitar kawat berarus listrik. Sejak saat itu disimpulkan bahwa ada hubungan timabl nalik antara listrik dan magnet.

            Kemudian Oersted juga mengamati bahwa serbuk besi yang diletakkan berserak di atas karton akan mempumnyai pola teratur apabila arus listri dialirkan menembus karton tersebut. Oersted akhirnya menyimpulakn arus listrik pasti menimbulkan medan magnet. Namun Dia tidak mengetahui keterkaitan antara mereka. Penemuan Oersted ini mengilhami dua orang ahli fisika bangsa Prancis bernama Jean baptiste Biot dan Felix Savart.

            Hampir dalam waktu bersamaan Andre Marie Ampere menemukan adanya kekuatan saling menarik dari dua buah kawat sejajar yang dialiri arus dan berarah sama. Sebaliknya bila arah arusnya berlawanan akan tolak menolak.

            Apabila salah satu kawat diganti dengan magnet dan didekatkan ternya gaya tarik dan tolak masih ada untuk mempermudah mendapatkan hal yang sama Ampere merumuskannya dalam bentuk kaidah tangan kanan, seperti ynag terlihat pada gambar berikut:

Kaidah tangan kanan mengmberitahukan kepada kita untuk mengubah energi listrik (arus) menjadi energi mekanis (gaya tolak).

            Di tahun 1831, dua orang ahli fisika yang bekerja terpisah yakni Michael Faraday (Inggris) dan Robert Henry (amerika) menemukan fenomena yang hampir sama. Sepotong kawat penghantar yang tak berarus digerakkan memotong garis-garis gaya medanmagnet yang ada di sekitar sebatang magnet. Tetapi kawat yang mula-mula tidak berarus tumbul arus listrik walaupun hanya sesaat. Fenomena ini terjadi juga jika batang magnetnya yang digerakkan. Faraday beerpikir jikalau pergerakannya dibut terus menerus  misalnya dengan diputar, bukankah arus sesaat yang timbul akan bersifat tetap. Faraday mengatakan bahwa  suatu kumparan kawat yang digerakkan memotong garis-garis gaya medan magnet akan timbul gaya gerak listrik induksi di dalam kumparan kawaqt itu yang secara notasi dituliskan:

Disini B adalah kuat medan. Dengan demikian telah ditemukan suatu hukum baru yang menghubungkan medan listrik dengan medan magnet.

            Pada tahun 1834, heinrich Friedrich Emil Lenz mengenmukakan teori tentang adanya arus induksi. Hal ini dikenal dengan kaidah tangan kiri Lenz. Kaidah ini mengatakan bahwa bila kita dapat merekayasa sehinnga arah medan magnet menuruti jari telunjuk dan kawat penghantar digerakkan mmengikuti arah ibu jari, maka arus induksi akan tiimbul mengikuti arah jari tengah. Jadi, tegangan yang diinduksikan oleh perubahan fluks magnetik mempunyai polaritas sedemikian sehingga arus induksi dalam lintasan tertutup akan memberikan efek penambahan fluks sekunder yang melawan fluks primer. Perkembangan ilmu kemagnetan membutuhkan waktu yang panjang dan peran serta ilmuan yang tak kalah banyaknya dari penemuan kelistrikan.

3. Hubungan Kelistrikan dengan Kemagnetan

            Kelistrikan dan kemagnetan adalah suatu fenomena alam yang memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya. Hal ini dibuktikan oleh fisikawan Inggris yaitu James Clerk Maxwell.

            Berbeda dengan para ilmuan sebelumnya yang secara estafet mengembangkan ilmu penegtahuan kelistrikan lewat pengamatan dan percobaan James Clerk Maxwell memberikan kontribusinya dalam bentuk teori yang mampu menerangkan fenomena listrik magnet menjadi satu kesatuan. Menurut Maxwell listrik dan magnet sebenarnya berasal  dari sumber yang sama. Keduanya saling berkaitan erat dalam arti listrik dapat diubah menjadi magnet dan sebaliknya magnet dibangkitkan dengan magnet. Maxwell berusaha untuk merumuskan keterkaitan keduanya dengan bahasa matematis yang sederhanya.

            Dikenal ada dua macam perumusan persamaan Maxwell, yakni perumusan dalm bentuk diferensial dan integral. Perumusan yang biasa digunakan adalah perumusan diverensial yakni:

Dengan catatan: E adalah kuat medan listrik, D adalah arus pergeseran, B adalah induksi magnet, J adalah rapat arus dan H adalah kuat medan magnet.

            Dengan berkembangnya ilmu kemagnetan dan di dukung dengan ilmu lainnya maka para perekayasa dapat membuat teknologi mulai dari yang sederhana hingga mutakhir untuk mempermudah pekerjaan manusia.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

·                  Fenomena-fenomena alam yang terjadi di sekitar kita sebenarnya memiliki rahasia yang dapat diungkapkan dan hasilnya akan berguna bagi kehidupan.

·                  Arus listrik timbul karena adanya perpindahan muatan dari potensial tinggi ke potensial rendah.

·                  Kelistrikan dan kemagnetan merupakan dua fenomena alam yang memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya.

·                  Dengan listrik suatu benda dapat dijadikan magnet dan sebaliknya dengan bantuan magnet energi listrik dibangkitkan.

·                  Hubungan listrik dan magnet dirumuskan oleh Maxwell dengan metode integral dan diferensial.