Dasar Elektro Dinamika

Konsep Dasar Kuat arus ListrikDefinisi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang melewati suatu kawat penghantar (konduktor), setiap waktu. Jika muatan listrik dilambangkan Q, waktu t dan kuat arus listrik l, maka l = Q bagi t atau quolomb dibagi detik = ampere 9A)Satuan kuat arus listrik adalah ampere, miliampere ke ampere.Kuat arus listrik dikatakan 1 ampere, jika muatan yang mengalir dalam kawat konduktor sebesar 1 coulomb setiap detik.Berdasarkan hukum Ohm, 1 ampere adalah besar kuat arus listrik yang mengalir pada kawat konduktor dengan hambatan 1 ohm dan beda potensial 1 volt. Berdasarkan terjadinya gaya Lorentz, 1 ampere adalah kuat arus listrik pada dua kawat sejajar berjarak 1 meter yang menyebabkan gaya sebesar 2 x 10-7 newton dan kedua arus tersebut.Hukum OhmHukum yang membahas tentang hubungan antara Kuat arus, tegangan dan hambatan listrikBunyi Hukum Ohm : Kuat arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar, akan berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan HambatannyaPada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan ,dan hambatan.Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm.Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut R untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).HUKUM OHME = I RI = E / RR = I / EKesimpulan : Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V. Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R Hukum Ohm: E = IR ; I = E/R ; R = E/IBesarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ RDimana :P : daya, dalam satuan wattV : tegangan dalam satuan voltI : arus dalam satuan ampereHambatan Kawat Penghantarbesar hambatan suatu kawat penghantar 1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan , hambatan jenis , dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis:Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik.Hambatan Listrik Berikut :Rangkaian HambatanRangkaian Seri

Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1 dan pada hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1 dan hambatan R2, tegangan totalnya adalah VAC = IR1 + IR2.Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama makaVAC = IR1 + IR2I R1 = I(R1 + R2)R1 = R1 + R2 ; R1 = hambatan totalRangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1 ditulis Rs (R seri) sehingga Rs = R1 + R2 ++Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.Contoh Rangkain Seri :

Gambar Rangkaian seri tiga hambatan R1, R2, dan R3Rangakaian ParalelMengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I1+ I2, makaPada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V AB =V1 = V2 = V. Dengan demikian, diperoleh persamaan :Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh karena itu, selanjutnya Rt ditulis Rp (Rp = R paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaanBerdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R1 dan R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala.Contoh Gambar Rangkaian Pararel :

Gambar Rangkaian paralel tiga hambatan R1, R2, dan R3Hukum KirchoffHukum Kirchoff IDi pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian di kenal dengan Hukum Kirchoff. Hukum ini berbunyi Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan. Yang kemudian di kenal sebagai hukum Kirchoff I. Secara matematis dinyatakanHukum Kirchoff IIHukum Kirchoff secara keseluruhan ada 2, dalam sub ini akan dibahas tentang hukum kirchoff 2. Hukum Kirchoff 2 dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam keadaan tertutup).Perhatikan gambar berikut!Hukum Kirchoff 2 berbunyi : Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabbar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol. Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap.Dari gambar diatas kuat arus yang mengalir dapat ditentukan dengan menggunakan beberapa aturan sebagai berikut :Tentukan arah putaran arusnya untuk masing-masing loop.Arus yang searah dengan arah perumpamaan dianggap positif.Arus yang mengalir dari kutub negatif ke kutup positif di dalam elemen dianggap positif.Pada loop dari satu titik cabang ke titik cabang berikutnya kuat arusnya sama.Jika hasil perhitungan kuat arus positif maka arah perumpamaannya benar, bila negatif berarti arah arus berlawanan dengan arah pada perumpamaan.Konsep Dasar Kuat arus Listrik

Rumusan Persamaan maxwell terkait elektromagnetik.Persamaan-persamaan dalam bagian ini ditulis dalam satuan SI. Tidak seperti persamaan dalam mekanika misalnya, perumusan persamaan Maxwell berubah-ubah tergantung pada sistem satuan yang digunakan. Meskipun bentuk umumnya tetap, berbagai definisi berubah dan tetapan yang berbeda-beda muncul di tempat yang berbeda-beda pula. Selain satuan SI (yang umum digunakan dalam rekayasa), sistem satuan lain yang umum digunakan adalah satuan Gauss (didasarkan pada sistem CGS dan dianggap memiliki keuntungan teoretis dibandingkan SI [1]), satuan Lorentz-Heaviside (biasa digunakan dalam fisika partikel) dan satuan Planck (digunakan dalam fisika teori).Ada dua perumusan umum persamaan Maxwell, yang dibeberkan di bawah. Kedua-duanya ekivalen. Perumusan pertama memisahkan muatan terikat dan arus terikat (yang muncul dalam konteks dielektrik dan/atau bahan magnet) dari muatan bebas dan arus bebas. Pemisahan ini berguna untuk perhitungan yang melibatkan bahan dielektrik dan magnet. Perumusan kedua memperlakukan semua muatan secara setara, menggabungkan baik muatan bebas dan terikat ke dalam muatan total (dan hal yang sama juga berlaku untuk arus). Ini adalah pendekatan yang lebih mendasar atau mikroskopis, dan terutama berguna bila tidak ada bahan dielektrik atau magnet.Lambang dicetak tebal mewakili besaran vektor, sedangkan lambang dicetak miring mewakili besaran skalarTabel 1: Perumusan dalam muatan dan arus bebasNamaBentuk diferensialBentuk integralHukum Gauss:

Hukum Gauss untuk magnetisme:

Persamaan Maxwell-Faraday(Hukum induksi Faraday):

Hukum Ampere(dengan koreksi Maxwell):

Table 2: Perumusan dalam muatan dan arus totalNamaBentuk diferensialBentuk IntegralHukum Gauss:

Hukum Gauss untuk magnetisme:

Persamaan Maxwell-Faraday(Hukum induksi Faraday):

Hukum Ampere(dengan koreksi Maxwell):

Tabel berikut menyatakan definisi tiap lambang dan satuan SI-nya:Tabel 3: Definisi dan satuanLambangArti (yang pertama paling umum)Satuan SIoperator divergensiper meter (akibat penerapan operator)operator curl

turunan parsial terhadap waktuper detik(hasil penerapan operator)medan listrikvolt per meter atau (ekivalen),newton per coulombmedan magnetjuga disebut sebagai induksi magnetjuga disebut sebagai kuat medan magnetjuga disebut sebagai rapat fluks magnettesla, atau (ekivalen),weber per meter kuadratvoltdetik per meter kuadratmedan pergeseran listrikcoulomb per meter kuadrat atau (ekivalen),newton per volt-meterHjuga disebut sebagai medan magnet bantu (auxiliary magnetic field)juga disebut sebagai intensitas medan magnetjuga disebut sebagai medan magnetampere per meterpermitivitas ruang hampa, sebutan resmi adalah konstanta listrik,tetapan universalfarads per meterpermeabilitas ruang hampa, sebutan resmi adalah konstanta magnetik,tetapan universalhenry per meter, atau newton per ampere kuadratrapat muatan bebas (tidak termasuk muatan terikat)coulomb per meter kubikrapat muatan total (termasuk muatan bebas dan muatan terikat)coulomb per meter kubikfluks medan magnet pada permukaan Gauss tertutup Sjoule-meter per coulombmuatan bebas netto yang ditutup olehpermukaan Gauss S (tidak termasuk muatan terikat)coulombmuatan netto yang ditutupi olehpermukaan Gauss S (termasuk muatan bebas dan terikat)coulombfluks medan magnet pada permukaan tertutup Stesla meter kuadrat atau weberintegral garis medan listrik sepanjang batas S(dan karenanya adalah kurva tertutup) permukaan Sjoule per coulombfluks magnet pada sembarang permukaan S (tidak mesti tertutup)weberrapat arus bebas (tidak termasuk arus terikat)ampere per meter kuadratrapat arus (termasuk arus bebas dan terikat)ampere per meter kuadrat integral garis medan magnet padabatas tertutup S permukaan Stesla-meterarus listrik bebas netto yang melewatipermukaan S (tidak termasuk arus terikat)amperearus listrik netto yang melewatipermukaan S (termasuk arus bebas dan terikat)amperesfluks listrik melalui sembarang permukaan S, tidak mesti tertutupjoule-meter per coulombfluks medan pergeseran listrik melalui sembarang permukaan S, tidak mesti tertutupcoulombelemen vektor diferensial area permukaan A, dengan magnitudo dan arah infinitesimalnormal terhadap permukaan Smeter kuadratelemen vektor diferensial panjang lintasan bersinggungan terhadap konturmeterPersamaan Maxwell secara umum diterapkan pada rata-rata makroskopik dari medan, yang sangat bervariasi pada skala mikroskopik di sekitar masing-masing atom (di tempat tersebut medan juga mengalami efek kuantum). Hanya bila dipahami sebagai rata-rata kita dapat mendefinisikan besaran seperti permitivitas dan permeabilitas magnet bahan. Pada aras mikroskopik, persamaan Maxwell, dengan mengabaikan efek kuantum, mendeskripsikan medan, muatan dan arus dalam ruang hampa, namun pada level rincian ini kita harus memperhitungkan setiap muatan, bahkan pada level atomik, yang secara umum merupakan masalah yang tidak terpecahkan (intractable).Formula matematis vektorPanjang VektorUntuk mencari panjang sebuah vektor dalam ruang euklidian tiga dimensi, dapat digunakan cara berikut:

Kesamaan dua vektorDua buah vektor dikatakan sama apabila keduanya memiliki panjang dan arah yang samaKesejajaran dua vektorDua Buah Vektor disebut sejajar (paralel) apabila garis yang merepresentasikan kedua buah vektor sejajar.Operasi vektorPerkalian skalarSebuah vektor dapat dikalikan dengan skalar yang akan menghasilkan vektor juga, vektor hasil adalah:

Penambahan vektor dan pengurangan vektorSebagai contoh vektor a=a1i + a2j + a3k dan b=b1i + b2j + b3k.Hasil dari a ditambah b adalah:

pengurangan vektor juga berlaku dengan cara mengganti tanda + menjadi tanda -Vektor satuanVektor satuan adalah vektor yang memiliki panjang 1 satuan panjang. Vektor satuan dari sebuah vektor dapat dicari dengan cara:

Penerapan elektrodinamika dalam kehidupan sehari-hari.RadioRadio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 100 cm.MicrowavePanjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Missions (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.c. InfraredKondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.UltravioletSinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.Sinar XSinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

Daftar Pustaka

http://imadetati.wordpress.com/2011/06/20/dasar-elektro-dinamika/http://id.wikipedia.org/wiki/Persamaan_Maxwellhttp://id.wikipedia.org/wiki/Vektor_%28spasial%29http://azkamutia.wordpress.com/2011/07/17/14/