Alat Indera Manusia


ALAT INDERA MANUSIA

OLEH
IMAM NURCAHYO
KELAS IXa


Description: C:\Documents and Settings\lenavo\My Documents\Downloads\alat indera.jpg


MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI 2 BANDAR LAMPUNG
TAHUN PELAJARAN 2011\2012

Indra mempunyai sel-sel reseptor khusus untuk mengenali perubahan lingkungan. Indra yang kita kenal ada lima, yaitu : Indra mempunyai sel-sel reseptor khusus untuk mengenali perubahan lingkungan. Indra yang kita kenal ada lima, yaitu :
1.       Indra penglihat (mata)
2.       Indra pendengar (telinga)
3.       Indra peraba (kulit)
4.       Indra pengecap (lidah)
5.       Indra pencium (hidung).
                Kelima indra tersebut berfungsi untuk mengenali perubahan lingkungan luar, oleh karenanya disebut eksoreseptor. Reseptor yang berfungsi untuk mengenali lingkungan dalam, misalnya nyeri, kadar oksigen atau karbon dioksida, kadar glukosa dan sebagainya, disebut interoreseptor.
Sel-sel interoreseptor misalnya terdapat pada sel otot, tendon, ligamentum, sendi, dinding saluran pencernaan, dinding pembuluh darah, dan lain sebagainya. Akan tetapi, sesungguhnya interoreseptor terdapat di seluruh tubuh manusia. Interoreseptor yang membantu koordinasi dalam sikap tubuh disebut kinestesis.
1.     MATA
Description: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhHYr0TmiThaBXrFBEobPNb_u-iN_NJwUF76yzdB3McIrF9sBCZqaohpx3UtxXKPPXfXCQgzBHJjoAk68ZqV56XUJ12VDMYIaifkr7uKK69ipuOlKLsDQHLaq0asEQhlnMOhW_p9SuSIag/s1600/maaa.bmp

Mata mempunyai reseptor khusus untuk mengenali perubahan sinar dan warna. Sesungguhnya yang disebut mata bukanlah hanya bola mata, tetapi termasuk otot-otot penggerak bola mata, kotak mata (rongga tempat mata berada), kelopak, dan bulu mata.
Bola mata mempunyai 3 lapis dinding yang mengelilingi rongga bola mata. Ketiga lapis dinding ini dari luar ke dalam adalah sebagai berikut:
 Sklera
Sklera merupakan jaringan ikat dengan serat yang kuat; berwarna putih buram (tidak tembus cahaya), kecuali di bagian depan bersifat transparan, disebut kornea. Konjungtiva adalah lapisan transparan yang melapisi kornea dan kelopak mata. Lapisan ini berfungsi melindungi bola mata dari gangguan.
Koroid
Koroid berwarna coklat kehitaman sampai hitam; merupakan lapisan yang berisi banyak pembuluh darah yang memberi nutrisi dan oksigen terutama untuk retina. Warna gelap pada koroid berfungsi untuk mencegah refleksi (pemantulan sinar). Di bagian depan,
koroid membentuk badan siliaris yang berlanjut ke depan membentuk iris yang berwarna. Di bagian depan iris bercelah membentuk pupil (anak mata). Melalui pupil sinar masuk. Iris berfungsi sebagai diafragma, yaitu pengontrol ukuran pupil untuk mengatur sinar yang masuk. Badan siliaris membentuk ligamentum yang berfungsi mengikat lensa mata. Kontraksi dan relaksasi dari otot badan siliaris akan mengatur cembung pipihnya lensa.
    Retina
Lapisan ini peka terhadap sinar. Pada seluruh bagian retina berhubungan dengan badan sel-sel saraf yang serabutnya membentuk urat saraf optik yang memanjang sampai ke otak. Bagian yang dilewati urat saraf optik tidak peka terhadap sinar dan daerah ini disebut bintik buta.
Adanya lensa dan ligamentum pengikatnya menyebabkan rongga bola mata terbagi dua, yaitu bagian depan terletak di depan lensa berisi carian yang disebut aqueous humor dan bagian belakang terletak di belakang lensa berisi vitreous humor. Kedua cairan tersebut berfungsi menjaga lensa agar selalu dalam bentuk yang benar.
Kotak mata pada tengkorak berfungsi melindungi bola mata dari kerusakan. Selaput transparan yang melapisi kornea dan bagian dalam kelopak mata disebut konjungtiva. Selaput ini peka terhadap iritasi. Konjungtiva penuh dengan pembuluh darah dan serabut saraf. Radang konjungtiva disebut konjungtivitis.
Untuk mencegah kekeringan, konjungtiva dibasahi dengan cairan yang keluar dari kelenjar air mata (kelenjar lakrimal) yang terdapat di bawah alis.
Air mata mengandung lendir, garam, dan antiseptik dalam jumlah kecil. Air mata berfungsi sebagai alat pelumas dan pencegah masuknya mikroorganisme ke dalam mata.
Otot Mata
Ada enam otot mata yang berfungsi memegang sklera. Empat di antaranya disebut otot rektus (rektus inferior, rektus superior, rektus eksternal, dan rektus internal). Otot rektus berfungsi menggerakkan bola mata ke kanan, ke kiri, ke atas, dan ke bawah. Dua lainnya adalah otot obliq atas (superior) dan otot obliq bawah (inferior).
Fungsi Mata
Sinar yang masuk ke mata sebelum sampai di retina mengalami pembiasan lima kali yaitu waktu melalui konjungtiva, kornea, aqueus humor, lensa, dan vitreous humor. Pembiasan terbesar terjadi di kornea. Bagi mata normal, bayang-bayang benda akan jatuh pada bintik kuning, yaitu bagian yang paling peka terhadap sinar.
Ada dua macam sel reseptor pada retina, yaitu sel kerucut (sel konus) dan sel batang (sel basilus). Sel konus berisi pigmen lembayung dan sel batang berisi pigmen ungu. Kedua macam pigmen akan terurai bila terkena sinar, terutama pigmen ungu yang terdapat pada sel batang. Oleh karena itu, pigmen pada sel basilus berfungsi untuk situasi kurang terang, sedangkan pigmen dari sel konus berfungsi lebih pada suasana terang yaitu untuk membedakan warna, makin ke tengah maka jumlah sel batang makin berkurang sehingga di daerah bintik kuning hanya ada sel konus saja.
Pigmen ungu yang terdapat pada sel basilus disebut rodopsin, yaitu suatu senyawa protein dan vitamin A. Apabila terkena sinar, misalnya sinar matahari, maka rodopsin akan terurai menjadi protein dan vitamin A. Pembentukan kembali pigmen terjadi dalam keadaan gelap. Untuk pembentukan kembali memerlukan waktu yang disebut adaptasi gelap (disebut juga adaptasi rodopsin). Pada waktu adaptasi, mata sulit untuk melihat.
Pigmen lembayung dari sel konus merupakan senyawa iodopsin yang merupakan gabungan antara retinin dan opsin. Ada tiga macam sel konus, yaitu sel yang peka terhadap warna merah, hijau, dan biru. Dengan ketiga macam sel konus tersebut mata dapat menangkap spektrum warna. Kerusakan salah satu sel konus akan menyebabkan buta warna.
Jarak terdekat yang dapat dilihat dengan jelas disebut titik dekat (punctum proximum). Jarak terjauh saat benda tampak jelas tanpa kontraksi disebut titik jauh (punctum remotum). Jika kita sangat dekat dengan obyek maka cahaya yang masuk ke mata tampak seperti kerucut, sedangkan jika kita sangat jauh dari obyek, maka sudut kerucut cahaya yang masuk sangat kecil sehingga sinar tampak paralel. Lihat Gambar 11.18. Baik sinar dari obyek yang jauh maupun yang dekat harus direfraksikan (dibiaskan) untuk menghasilkan titik yang tajam pada retina agar obyek terlihat jelas. Pembiasan cahaya untuk menghasilkan penglihatan yang jelas disebut pemfokusan.
Cahaya dibiaskan jika melewati konjungtiva kornea. Cahaya dari obyek yang dekat membutuhkan lebih banyak pembiasan untuk pemfokusan dibandingkan obyek yang jauh. Mata mamalia mampu mengubah derajat pembiasan dengan cara mengubah bentuk lensa. Cahaya dari obyek yang jauh difokuskan oleh lensa tipis panjang, sedangkan cahaya dari obyek yang dekat difokuskan dengan lensa yang tebal dan pendek. Perubahan bentuk lensa ini akibat kerja otot siliari. Saat melihat dekat, otot siliari berkontraksi sehingga memendekkan apertura yang mengelilingi lensa. Sebagai akibatnya lensa menebal dan pendek. Saat melihat jauh, otot siliari relaksasi sehingga apertura yang mengelilingi lensa membesar dan tegangan ligamen suspensor bertambah. Sebagai akibatnya ligamen suspensor mendorong lensa sehingga lensa memanjang dan pipih.Proses pemfokusan obyek pada jarak yang berbeda-berda disebut daya akomodasi.
Cara kerja mata manusia pada dasarnya sama dengan cara kerja kamera, kecuali cara mengubah fokus lensa.
2.     INDERA PENDENGAR
Telinga mempunyai reseptor khusus untuk mengenali getaran bunyi dan untuk keseimbangan. Ada tiga bagian utama dari telinga manusia, yaitu bagian telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.Telinga luar berfungsi menangkap getaran bunyi, dan telinga tengah meneruskan getaran dari telinga luar ke telinga dalam. Reseptor yang ada pada telinga dalam akan menerima rarigsang bunyi dan mengirimkannya berupa impuls ke otak untuk diol



Description: C:\Documents and Settings\lenavo\My Documents\Downloads\kuping.jpg
Susunan Telinga
Telinga tersusun atas tiga bagian yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.

    Telinga luar
Telinga luar terdiri dari daun telinga, saluran luar, dan membran timpani (gendang telinga). Daun telinga manusia mempunyai bentuk yang khas, tetapi bentuk ini kurang mendukung fungsinya sebagai penangkap dan pengumpul getaran suara. Bentuk daun telinga yang sangat sesuai dengan fungsinya adalah daun telinga pada anjing dan kucing, yaitu tegak dan membentuk saluran menuju gendang telinga. Saluran luar yang dekat dengan lubang telinga dilengkapi dengan rambut-rambut halus yang menjaga agar benda asing tidak masuk, dan kelenjar lilin yang menjaga agar permukaan saluran luar dan gendang telinga tidak kering.
 Telinga tengah
Bagian ini merupakan rongga yang berisi udara untuk menjaga tekanan udara agar seimbang. Di dalamnya terdapat saluran Eustachio yang menghubungkan telinga tengah dengan faring. Rongga telinga tengah berhubungan dengan telinga luar melalui membran timpani. Hubungan telinga tengah dengan bagian telinga dalam melalui jendela oval dan jendela bundar yang keduanya dilapisi dengan membran yang transparan.

Selain itu terdapat pula tiga tulang pendengaran yang tersusun seperti rantai yang menghubungkan gendang telinga dengan jendela oval. Ketiga tulang tersebut adalah tulang martil (maleus) menempel pada gendang telinga dan tulang landasan (inkus). Kedua tulang ini terikat erat oleh ligamentum sehingga mereka bergerak sebagai satu tulang. Tulang yang ketiga adalah tulang sanggurdi (stapes) yang berhubungan dengan jendela oval. Antara tulang landasan dan tulang sanggurdi terdapat sendi yang memungkinkan gerakan bebas.
Fungsi rangkaian tulang dengar adalah untuk mengirimkan getaran suara dari gendang telinga (membran timpani) menyeberangi rongga telinga tengah ke jendela oval.

    Telinga dalam
Bagian ini mempunyai susunan yang rumit, terdiri dari labirin tulang dan labirin membran.

Ada 5 bagian utama dari labirin membran, yaitu sebagai berikut
    Tiga saluran setengah lingkaran
    Ampula
    Utrikulus
    Sakulus
    Koklea atau rumah siput
Sakulus berhubungan dengan utrikulus melalui saluran sempit. Tiga saluran setengah lingkaran, ampula, utrikulus dan sakulus merupakan organ keseimbangan, dan keempatnya terdapat di dalam rongga vestibulum dari labirin tulang. Koklea mengandung organ Korti untuk pendengaran. Koklea terdiri dari tiga saluran yang sejajar, yaitu: saluran vestibulum yang berhubungan dengan jendela oval, saluran tengah dan saluran timpani yang berhubungan dengan jendela bundar, dan saluran (kanal) yang dipisahkan satu dengan lainnya oleh membran. Di antara saluran vestibulum dengan saluran tengah terdapat membran Reissner, sedangkan di antara saluran tengah dengan saluran timpani terdapat membran basiler. Dalam saluran tengah terdapat suatu tonjolan yang dikenal sebagai membran tektorial yang paralel dengan membran basiler dan ada di sepanjang koklea. Sel sensori untuk mendengar tersebar di permukaan membran basiler dan ujungnya berhadapan dengan membran tektorial. Dasar dari sel pendengar terletak pada membran basiler dan berhubungan dengan serabut saraf yang bergabung membentuk saraf pendengar. Bagian yang peka terhadap rangsang bunyi ini disebut organ Korti.
Cara kerja indra pendengaran
Gelombang bunyi yang masuk ke dalam telinga luar menggetarkan gendang telinga. Getaran ini akan diteruskan oleh ketiga tulang dengar ke jendela oval. Getaran Struktur koklea pada jendela oval diteruskan ke cairan limfa yang ada di dalam saluran vestibulum. Getaran cairan tadi akan menggerakkan membran Reissmer dan menggetarkan cairan limfa dalam saluran tengah. Perpindahan getaran cairan limfa di dalam saluran tengah menggerakkan membran basher yang dengan sendirinya akan menggetarkan cairan dalam saluran timpani. Perpindahan ini menyebabkan melebarnya membran pada jendela bundar. Getaran dengan frekuensi tertentu akan menggetarkan selaput - selaput basiler, yang akan menggerakkan sel-sel rambut ke atas dan ke bawah. Ketika rambut - rambut sel menyentuh membran tektorial, terjadilah rangsangan (impuls). Getaran membran tektorial dan membran basiler akan menekan sel sensori pada organ Korti dan kemudian menghasilkan impuls yang akan dikirim ke pusat pendengar di dalam otak melalui saraf pendengaran.
Susunan dan Cara Kerja Alat Keseimbangan
Bagian dari alat vestibulum atau alat keseimbangan berupa tiga saluran setengah lingkaran yang dilengkapi dengan organ ampula (kristal) dan organ keseimbangan yang ada di dalam utrikulus clan sakulus
Ujung dari setup saluran setengah lingkaran membesar dan disebut ampula yang berisi reseptor, sedangkan pangkalnya berhubungan dengan utrikulus yang menuju ke sakulus. Utrikulus maupun sakulus berisi reseptor keseimbangan. Alat keseimbangan yang ada di dalam ampula terdiri dari kelompok sel saraf sensori yang mempunyai rambut dalam tudung gelatin yang berbentuk kubah. Alat ini disebut kupula. Saluran semisirkular (saluran setengah lingkaran) peka terhadap gerakan kepala.
Alat keseimbangan di dalam utrikulus dan sakulus terdiri dari sekelompok sel saraf yang ujungnya berupa rambut bebas yang melekat pada otolith, yaitu butiran natrium karbonat. Posisi kepala mengakibatkan desakan otolith pada rambut yang menimbulkan impuls yang akan dikirim ke otak
3.     INDERA PERABA
Kulit merupakan indra peraba yang mempunyai reseptor khusus untuk sentuhan, panas, dingin, sakit, dan tekanan.
Description: C:\Documents and Settings\lenavo\My Documents\Downloads\skin-cross-section.jpg
Susunan Kulit
Kulit terdiri dari lapisan luar yang disebut epidermis dan lapisan dalam atau lapisan dermis. Pada epidermis tidak terdapat pembuluh darah dan sel saraf. Epidermis tersusun atas empat lapis sel. Dari bagian dalam ke bagian luar, pertama adalah stratum germinativum berfungsi membentuk lapisan di sebelah atasnya. Kedua, yaitu di sebelah luar lapisan germinativum terdapat stratum granulosum yang berisi sedikit keratin yang menyebabkan kulit menjadi keras dan kering. Selain itu sel-sel dari lapisan granulosum umumnya menghasilkan pigmen hitam (melanin). Kandungan melanin menentukan derajat warna kulit, kehitaman, atau kecoklatan. Lapisan ketiga merupakan lapisan yang transparan disebut stratum lusidum dan lapisan keempat (lapisan terluar) adalah lapisan tanduk disebut stratum korneum.
Penyusun utama dari bagian dermis adalah jaringan penyokong yang terdiri dari serat yang berwarna putih dan serat yang berwarna kuning. Serat kuning bersifat elastis/lentur, sehingga kulit dapat mengembang.
Stratum germinativum mengadakan pertumbuhan ke daerah dermis membentuk kelenjar keringat dan akar rambut. Akar rambut berhubungan dengan pembuluh darah yang membawakan makanan dan oksigen, selain itu juga berhubungan dengan serabut saraf. Pada setiap pangkal akar rambut melekat otot penggerak rambut. Pada waktu dingin atau merasa takut, otot rambut mengerut dan rambut menjadi tegak. Di sebelah dalam dermis terdapat timbunan lemak yang berfungsi sebagai bantalan untuk melindungi bagian dalam tubuh dari kerusakan mekanik.
Fungsi Kulit
Kulit berfungsi sebagai alat pelindung bagian dalam, misalnya otot dan tulang; sebagai alat peraba dengan dilengkapi bermacam reseptor yang peka terhadap berbagai rangsangan; sebagai alat ekskresi; serta pengatur suhu tubuh.
Sehubungan dengan fungsinya sebagai alat peraba, kulit dilengkapi dengan reseptorreseptor khusus. Reseptor untuk rasa sakit ujungnya menjorok masuk ke daerah epidermis. Reseptor untuk
tekanan, ujungnya berada di dermis yang jauh dari epidermis. Reseptor untuk rangsang sentuhan dan panas, ujung reseptornya terletak di dekat epidermis.
4.     INDERA PENGECAP
Lidah mempunyai reseptor khusus yang berkaitan dengan rangsangan kimia. Lidah merupakan organ yang tersusun dari otot. Permukaan lidah dilapisi dengan lapisan epitelium yang banyak mengandung kelenjar lendir, dan reseptor pengecap berupa tunas pengecap. Tunas pengecap terdiri atas sekelompok sel sensori yang mempunyai tonjolan seperti rambut
Permukaan atas lidah penuh dengan tonjolan (papila). Tonjolan itu dapat dikelompokkan menjadi tiga macam bentuk, yaitu bentuk benang, bentuk dataran yang dikelilingi parit-parit, dan bentuk jamur. Tunas pengecap terdapat pada paritparit papila bentuk dataran, di bagian samping dari papila berbentuk jamur, dan di permukaan papila berbentuk benang.
5.     INDERA PEMBAU
Description: C:\Documents and Settings\lenavo\My Documents\Downloads\hidung.jpg
Indra pembau berupa kemoreseptor yang terdapat di permukaan dalam hidung, yaitu pada lapisan lendir bagian atas. Reseptor pencium tidak bergerombol seperti tunas pengecap.
Epitelium pembau mengandung 20 juta sel-sel olfaktori yang khusus dengan aksonakson yang tegak sebagai serabut-serabut saraf pembau. Di akhir setiap sel pembau pada permukaan epitelium mengandung beberapa rambut-rambut pembau yang bereaksi terhadap bahan kimia bau-bauan di udara.
Kelainan Dan Penyakit Pada Alat Indra
Kelainan dan penyakit pada alat indra dapat mengganggu manusia ketika berinteraksi terhadap lingkungannya. Berkat kemajuan ilmu pengetahuan, sebagian kelainan dan gangguan tersebut dapat diatasi. Beberapa kelainan dan penyakit yang menyerang alat-alat indra antara lain sebagai berikut.
1. Astigmatis
Astigmatis (mata silindris) adalah kelainan pada mafa yang menyebabkan penglihatan menjadi kabur. Hal ini terjadi karena penderita tidak mampu melihat garis-garis horizontal dan vertikal secara bersama-sama. Mata tidak mampu memfokuskan pandangan karena kornea mata tidak berbentuk bola. Kelainan ini dapat diatasi dengan memakai kacamata silindris.
2. Miopia
Miopi (rabun jauh) adalah kelainan pada mata yang ditandai dengan mata tidak dapat melihat jauh. Hal itu terjadi karena bola mata terlalu panjang dan bayangan benda jatuh di depan bintik kuning. Kelainan ini dapat diatasi dengan memakai kaca mata berlensa cekung (negatif).
3. Hipermetropi
Hipermetropia (rabun dekat) adalah kelainan pada mata yang ditandai dengan mata tidak dapat melihat dekat. Hal itu terjadi karena bola mata terlalu pendek dan bayangan jatuh di belakang bintik kuning. Kelainan ini dapat diatasi dengan memakai kaca mata berlensa cembung (positifl.
4. Presbiopia
Presbiopia (rabun dekat danjauh) adalah kelainan yang ditandai dengan mata tidak dapat melihat dekat dan jauh. Hal itu terjadi ka.rena daya akomodasi mata mulai berkurans. Kelainan ini dialami oleh orang tua sehingga disebut juga mata tua. Kelainan ini dapat diatasi dengan memakai kacamata berlensa rangkap, yaitu bagian atas berlensa cekung (negatif) dan bagian bawah berlensa cembung (positif). Kelainan miopia, hipermetropia, dan presbiopia serta cara menolongnya telah kamu pelajari di kelas VIII.
5. Rabun Senja
Penderita rabun senja (rabun ayam) tidak dapat melihat dengan baik pada senja dan malam hari ketika cahaya mulai rentang-remang. Gangguan penglihatan ini disebabkan oleh kekurangan vitamin A. Cara mencegah dan mengatasi gangguan ini ialah dengan mengonsumsi rnakanan yang banyak mensandung vitamin A. Misalnya wortel. pepaya, dan tomat.
6. Keratomalasi
Keratomalasi ditandai dengan kornea mata yang keruh. Penyebabnya adalah kekurangan vitamin A yang sangat parah. Jadi, penyakit ini merupakan tingkat lanjut rabun senja. Kekurangan vitamin A menimbulkan penebalan selaput lendir mata. Akibatnya, permukaan mata yang biasanya basah menjadi kering dan kasar (xeroftalmia/xerosis). Ji ka tidak segera cliatasi. akan menimbulkan kebutaan.
7. Katarak
Katarak (bular mata) merupakan kelainan pada lensa mata. Lensa mata menjadi kabur dan keruh sehingga cahaya yang masuk tidak dapat mencapai retina. Biasanya, katarak diderjta oleh orang yang berusia lanjut. Katarak dapat diatasi dengan tindakan operasi.
8. Juling
Kelainan mata ini disebabkan adanya ketidak serasian kerja otot penggerak bola mata kanan dan kiri. Kelainan ini dapat diatasi dengan tindakan operasi pada otot mata.
9. Glaukoma
Kelainan ini ditandai dengan peningkatan tekanan di dalam bola mata. Tekanan terjadi karena adanya sumbatan pada saluran di dalam bola mata dan pembentukan cairan di bola mata yang berlebihan. Kelainan yang tidak segera diatasi dapat menyebabkan kebutaan. Kelainan ini dapat diatasi dengan obat-obatan yang harus diminum seumur hidup atau dengan tindakan pembedahan.
10. Buta Warna
Penderita buta warna tidak dapat membedakan warna tertentu. misalnya merah, hijau. dan biru. Buta warna merupakan penyakit keturunan yang tidak dapat disembuhkan. Buta warna lebih banyak diderita laki-laki dari pada perempuan.

11. Radang Telinga
Radang telinga dapat terjadi di bagian luar maupun tengah. Radang telinga bagian luar terjadi karena bakteri. jamur. atau virus yang masuk melalui berbagai cara. misalnya masuk bersama air ketika berenang. Radang telinga tengah (otitis media) dapat terjadi karena bakteri atau virus. misalnya virus influenze. yang masuk dari rongga mulut melirlui saluran Eustachius.
12. Otosklerosis
Penyakit ini merupakan tuli konduksr yang menahun karena tulang sanggurdi kaku dan tidak dapat bergerak secara leluasa. Penyakit ini harus ditangani oleh dokter THT.
13. Anosmia
Anosmia adalah gangguan pada hidung berupa kehilangan kemampuan untuk membau. Penyakit ini dapat terjadi karena beberapa hal, misalnya cidera atau infeksi di dasar kepala, keracunan timbel, kebanyakan merokok, atau tumor otak bagian depan. Untuk mengatasi gangguan ini harus diketahui dulu penyebabnya.

induksi elektromagnet



IMBAS ELEKTRO MAGNETIK.


GAYA GERAK LISTRIK IMBAS (INDUKSI)


x  x  a x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x
x  x  x  x  x  x  x  x  x    B  x  x  x  x  x  x  x
x  x  l  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  G  x  x
x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x
x  x  b  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x  x
Suatu rangkaian kawat yang dibengkokkan sehingga berbentuk huruf “U” dilengkapi dengan Galvanometer G diletakkan tegak lurus medan magnet B seperti pada gambar.
Pada rangkaian tersebut juga terdapat penghantar lain ab (panjang l) yang dapat digerakkan ke kanan/kiri.
Ø  Bila ab digerakkan ke kanan dengan kecepatan v, maka muatan positif di dalam penghantar tersebut akan tertarik ke atas sehingga terkumpul di titik P. Oleh sebab arus mengalir selalu berasal dari (+) ke (-), maka akan terjadi arus mengalir dari a-G-b-a. Tetapi bila digerakkan ke kiri akan timbul arus listrik yang arahnya sebaliknya yaitu dari b-G-a-b.
Ø  Jika GGL induksi yang terjadi E dan kuat arusnya i, tenaga listrik yang terjadi dalam  detik adalah :
W = E.i. Joule
Ø  Tenaga listrik ini berasal dari tenaga mekanik yakni untuk menggerakkan kawat ab. Tenaga untuk menggerakkan kawat ab sama dengan usaha untuk mengatasi gaya Lorentz.
W = -F.S
                                                                   W = -i B.l v.
Ø  Dari kedua persamaan di atas maka :
E.i. = -i.B.l v. (tanda – hanya menunjukkan arah)
E = B.l.v
Ø  Bila kecepatan v membentuk sudut dengan medan magnet B besar GGL adalah :
E = B.l.v sin
           
l
=
Panjang penghantar/kawat dalam meter
B
=
Besar induksi magnetik dalam W/m2 atau Tesla
v
=
Kecepatan gerak penghantar dalam m/det
E
=
Gaya gerak listrik imbas (induksi) dalam volt.




Arah Arus Induksi.
Kaidah tangan kanan.
Arahkan ibu jari dengan arah gerak kawat penghantar (v) dan arahkan keempat jari yang dirapatkan sesuai dengan arah medan magnetik (B), maka arah telapak tangan menunjukkan arah arus induksi (i).
Kaidah sekrup putar kanan.
Memutar dari v ke arah B maka gerak keluar/masuknya sekrup menunjukkan arah arus induksi (i).
Kesimpulan :
GGL induksi terjadi jika penghantar memotong garis-garis gaya medan magnet.

HUKUM-HUKUM IMBAS ELEKTROMAGNETIK.


Hukum Faraday.
Bunyinya : Besarnya GGL induksi sebanding dengan laju perubahan flux magnetiknya.
Pada persamaan                            W = F.S
      W = I.B.l.S Joule
B.l.S adalah banyaknya garis-garis gaya yang dipotong oleh kawat ab, atau banyaknya perubahan garis-garis gaya yang dirangkumkan

       W
=
- I. Joule

E.I.
=
- I.
        E
=
-
Besar GGL dalam setiap saat.
E
=
 
E
=
Bila dalam pengamatan yang lain kita gunakan N lilitan, maka besarnya E diperoleh :
E =





Ø  Tanda negatif hanya menunjukkan arah arus imbas, sedangkan untuk menghitung besar GGL imbas, tanda negatif tidak dipakai. Tanda (-) ini dapat diterangkan dengan hukum Lens.
Contoh lain dari peristiwa induksi listrik.








Dua buah lingkaran kawat A (yang dialiri arus dari baterai) dan B (yang dilengkapi dengan Galvanometer G) saling didekatkan. Pada A akan timbul medan magnet (fluks magnet) yang sebagian akan melalui B. Akibat fluks yang melalui B, di B terjadi arus listrik (dilihat di Galvanometer).
Arus yang timbul ini disebut arus imbas (arus induksi).

Hukum Lens.
            Hukum ini berguna untuk menentukan arah dari arus induksi. Hukum arah arus induksi adalah sedemikian rupa sehingga melawan sebab yang menimbulkannya.
Keterangan :
Ø  Jika GGL disebabkan oleh gerakan suatu penghantar dalam medan magnet, arah arus induksinya adalah sedemikian rupa sehingga gaya magnet pada penghantar berlawanan dengan arah geraknya. Jadi gerakan penghantar dilawan.
Ø  Jika GGL disebabkan oleh perubahan fluks yang melalui suatu rangkaian tertutup, arus menimbulkan medan magnet yang didalam luas penampang  yang dibatasi oleh rangkaian adalah :
a.       Berlawanan dengan medan asal, jika fluksnya bertambah.
b.      Arahnya sama dengan medan asal, jika fluksnya berkurang.

PENERAPAN INDUKSI MAGNETIK.
Arus Focault (arus pusar = arus eddy)
            Bila penghantar memotong garis-garis gaya, dalam penghantar terjadi arus induksi, demikian pula bila dalam penghantar pejal itu terjadi perubahan garis-garis gaya. Arus induksi yang terjadi arahnya melingkar dan tegak lurus pada garis-garis gaya, karenanya




disebut arus pusar atau arus eddy (Focault). Arus Focault berubah menjadi panas, karenanya memakai energi. Adanya arus Focault menimbulkan beberapa kesulitan pada alat-alat listrik seperti Transformator, induktor, elektromotor, dan sebagainya. Untuk menghindari kerugian yang diakibatkan oleh arus Focault, inti besi dibuat dari keping-keping tipis yang satu sama lain diisolir, dan diletakkan sejajar dengan garis-garis gaya.

Transformator.

Transformator adalah alat yang dapat digunakan untuk mengubah tegangan arus bolak-balik.
Terdiri atas inti besi B, dan dua kumparan masing-masing K1 dan K2.
Kumparan yang dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik disebut kumparan primer (input) dan kumparan yang lainnya disebut kumparan sekunder (output).
Perubahan kuat arus dalam kumparan primer menimbulkan perubahan flux magnetik dalam inti besi.
Perubahan flux magnetik dalam inti besi membangkitkan GGL induksi pada kumparan sekunder.
Ep =  . Np
Es =  . Ns
------------------
Es =  . Ep
Ep : Es = Np : Ns
Jadi jika jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan kumparan primer, tegangan sekunder lebih besar dari tegangan primer (step-up transformer).
Kita anggap tidak ada energi listrik yang hilang pada perpindahannya dari kumparan primer ke kumparan sekunder maka :
Es . Is . t = Ep . Ip . t
        Is =  . Ip
        Is =  . Ip
Ip : Is = Ns : Np
Dari hubungan itu dapat kita lihat bahwa jika jumlah lilitan pada kumparan sekunder lebih banyak, kuat arus pada kumparan sekunder lebih kecil daripada kuat arus dalam kumparan primer.




Pada alat las listrik kumparan sekunder hanya terdiri atas beberapa lilitan saja, karenanya I-nya sangat besar. Arus yang besar mampu menghasilkan panas yang sangat besar.
Daya hilang pada transformator.
Bagaimanapun sempurnanya transformator yang kita buat, tidak mungkin dapat mencapai efisiensi 100 %.
Efisiensi transformator didefinisikan sebagai daya keluaran dibagi dengan daya masukan.
*    =  =
Daya hilang terdiri dari : 
Ø  Daya hilang karena arus pusar pada inti transformator.
Ø  Daya hilang pada kawat lilitan.
Daya hilang = i2.R
Untuk transformator dengan efisiensi () tertentu berlaku :
 =
*  =  atau Ps = .Pp
Es . is =  Ep . ip
 =  .
Karena  =  maka perbandingan arus untuk trafo tidak ideal adalah :  =  .
GGL induksi pada kumparan.











Kawat empat persegi PQRS luasnya A, berada dalam medan magnet serba sama, rapat garis-garis gayanya B, dan B tegak lurus pada bidang PQRS.
Bidang kumparan diputar beraturan dengan kecepatan sudut dalam t detik ditempuh sudut
Setelah berputar t detik, flux magnetik yang menembus kumparan sama dengan flux magnetik yang menembus tegak lurus A1.
                                                      
Besar GGL induksi saat itu.
E = -
                                                                  E = -
                                                                  E =  A.B sint
A.B adalah flux magnetik yang menembus kumparan saat permulaan
                                                                  E = .. sint
Persamaan ini menyatakan bahwa GGL induksi adalah fungsi sinus, nilai maksimumnya :
Emax = .
Dengan demikian besar GGL induksi dirumuskan sebagai :
E = Emax sint
Bila kumparan kawat itu mempunyai N gulungan besar GGL induksi :
E = N . Emax sint
Suatu kumparan yang diputar 2radian, memberikan GGL induksi yang grafiknya berupa sinusoide.


Jadi arah tegangan adalah bolak-balik, demikian juga arusnya. Arus listrik yang arahnya bolak-balik disebut arus bolak-balik.
Dari grafik mudah dipahami bahwa pada saat-saat flux magnetik yang menembus bidang kumparan mencapai nilai maksimum, GGL induksinya mencapai nilai nol dan sebaliknya.




Generator.

Kita mengenal generator arus bolak-balik (AC) dan generator arus searah (DC).
Kedua generator ini mempunyai prinsip kerja yang sama, perbedaannya hanya terletak pada cincin yang mengalirkan arus itu keluar generator.
Generator arusbolak-balik mempunyai dua cincin T1 dan T2.
Masing-masing dihubungkan dengan ujung-ujung kumparan. S1 dan S2 adalah sikat-sikat sedangkan L adalah beban yakni semua alat listrik yang menggunakan arus listrik. Pada gambar kumparan ABCD berputar dalam medan magnet. Saat itu AB bergerak ke atas, CD bergerak ke bawah. Arus yang terjadi arahnya : A-B-C-D-T1-S1-L-S2-T2. S1 menjadi kutub positif.
Setelah berputar 1800, AB disebelah kanan dan bergerak ke bawah. Sedangkan CD disebelah kiri dan bergerak keatas. Arus yang terjadi arahnya D-C-B-A-T2-S2-L-S1-T1. Kini yang menjadi kutub positif adalah S2.
Mudah dipahami bahwa baik didalam maupun diluar generator mengalir arus bolak-balik.

Generator arus searah.
Generator arus searah hanya memiliki satu cincin itu dibagi dua dan diantaranya dipasang isolator. Tiap paruhan cincin dihubungkan dengan ujung-ujung kumparan.
Mula-mula arah arus dalam kumparan adalah A-B-C-D-T1-S1
Sikat S1 menjadi kutub positif.
Setelah kawat berputar 1800, kawat AB berada di kanan dan bergerak ke atas. Selain daripada itu, T2 bersentuhan dengan S1.
Arah arus yang terjadi adalah : D-C-B-A-T2-S1, sikat S1 tetap menjadi kutub positif.
Grafik arus listrik diluar generator arus bolak-balik sbb.




Grafik arus listrik diluar generator arus searah sbb.





Induktansi.

Bila didalam suatu penghantar terjadi perubahan kuat arus maka flux magnetik disekitar penghantar itu berubah-ubah. Akibatnya dalam penghantar terjadi arus induksi. Induksi yang terjadi dalam suatu penghantar sebagai akibat dari perubahan arus dalam penghantar itu sendiri disebut induktansi diri (Induksi diri).
Makin besar perubahan arus dalam tiap satuan waktu makin besar pula perubahan garis gaya tiap satuan waktu, dan dengan demikian makin besar pula GGl induksi yang terjadi.
Jadi, GGL induksi diri sebanding dengan perubahan arus tiap satuan waktu.
E = - L
L disebut koefisien induksi diri atau induktansi diri.
Didalam SI, E dalam volt,  dalam A/det dan L dalam :  atau Henry.
Definisi :
Induktansi diri suatu penghantar adalah satu Henry jika karena perubahan arus 1A dalam 1 detik timbul GGL induksi diri sebesar 1 volt.
Kita ketahui, perubahan kuat arus dalam kumparan berarti perubahan flux magnetik dalam kumparan. Bila kumparan terdiri dari N lilitan maka GGL induksi diri dalam penghantar ialah :
E = - N
                        Kita samakan dengan     E = - L
- L = - N
L   = N 
Baik ruas kiri maupun ruas kanan diintegralkan :
L = N



L I = N
L =
L
=
koefisien induktansi diri
=
banyak garis-garis gaya (flux magnet)
I
=
arus listrik.

Induktansi Pada Toroida.
Sebuah toroida mempunyai N lilitan, penampang A dan keliling sumbunya 1. Bila dalam toroida terjadi perubahan arus  maka :
E = - L
Perubahan induksi magnetik pada sumbu toroida.
 =
Perubahan flux magnetnya,
 = A. =
E = - N =
- L =
L =
Catatan : Rumus ini berlaku pula untuk solenoida yang sangat panjang.
Induksi Timbal Balik.

P adalah kumparan primer yang dihubungkan dengan sumber arus. S adalah kumparan sekunder duhubungkan dengan Galvanometer. Jika terjadi perubahan arus pada salah satu kumparan dari kedua pasangan kumparan itu, akan terjadi arus induksi kumparan lainnya.
Dalam hal ini perubahan arus dalam kumparan P mengakibatkan timbulnya GGL induksi pada kumparan kedua.
Es =                    M =
M =  N1 = N2
M disebut induktansi timbal balik.
Induktansi timbal balik dapat kita nyatakan sebagai perbandingan GGL induksi pada kumparan sekunder dengan perubahan arus dalam kumparan primer. Satuan M adalah Henry.
Perubahan induksi magnetik dalam kumparan primer

Bila luas rata-rata kumparan adalah A maka :
Es =  =
 =
M =
Peran L Dalam Rangkaian Arus Searah (DC).
Karena adanya induksi diri maka pada saat arus dialirkan melalui kumparan tidak dapat langsung mencapai harga stasionernya, sebaliknya pada saat arus dihentikan tidak dapat langsung berhenti. Dengan perkataan lain induktansi kumparan tidak mengijinkan arus (dan fluks) untuk naik atau turun dengan cepat ketika saklar mulai dibuka atau ditutup.
Peran induktansi dalam rangkaian arus searah (DC) ialah :
Menjaga peralatan listrik dari kenaikan/penurunan arus secara tiba-tiba ketika arus melalui peralatan listrik tersebut.









Pertumbuhan dan Penyusutan Arus.







Bila saklar S ditutup, kuat arus dalam kalangan tidak segera mencapai nilai yang maksimum. Sebab bersama dengan itu terjadi GGL induksi yang berlawanan sebagai akibat pertambahan garis-garis gaya kemagnetan disekitar kawat.
Sebaliknya jika saklar dibuka arus dalam kalangan tidak seketika menjadi nol, sebab bersamaan dengan itu timbul GGL induksi yang searah, sebagai akibat lenyapnya garis-garis gaya disekitar kawat.
Grafik yang menyatakan hubungan kuat arus dengan waktu ketika saklar ditutup dan dibuka seperti terlukis di atas.
Timbulnya GGL induksi ketika kalangan dibuka dapat kita saksikan dengan adanya loncatan bunga api ditempat arus itu diputus.

Energi Didalam Induktor.
Ketika sebuah induktor dihubungkan ke baterai, arus mengalir dalam induktor, dan usaha (kerja) dilakukan oleh baterai pada induktor. Dari definisi induktansi diri L, kita dapatkan :
E = - L
GGL induksi E di antara ujung-ujung induktor menyebabkan arus mengalir melalui induktor. Daya yang dikeluarkan dalam mengalirkan arus i  melalui beda potensial V ialah :
P = V . I
Karena GGL induksi menghasilkan beda potensial V = E di antara ujung-ujung induktor, daya sesaat yang dihasilkan dalam induktor oleh baterai ialah :
P = i . E
P = i.L
Untuk menentukan total kerja W yang dikerjakan baterai pada induktor, yaitu :
P =
i.L  =


ruas kanan dan kiri masing-masing diintegralkan :
 = L
W = L . i2

=====O0O=====

LATIHAN SOAL

1.      Sepotong kawat panjangnya 15 cm. Dengan posisi vertikal kawat ini digerakkan pada bidang yang tegak lurus garis-garis gaya suatu medan magnet serba sama. Induksi magnetik medan magnet 4.10 –2 W/m2, kecepatan kawat 50 cm/det.
a.       Berapa flux magnetik yang dipotong kawat dalam 4 detik. (1,2.10-2 W)
b.      Berapa besar GGL induksi ? (0,003 volt)
c.       Berapa besar kuat arusnya jika hambatan kawat 0,03 ohm. (0,1 A)
d.      Berapa gaya Lorentz yang bekerja. (6.10-4 N)
e.       Berapa energi listrik yang terjadi dalam 4 detik. (1,2.10-3 J)
f.       Berapa usaha yang dipakai untuk mengatasi gaya Lorentz. (1,2.10-3 J)

  1. Kumparan dengan 50 lilitan bergerak selama 0,02 detik dari medan yang berkekuatan 34.10-5 weber ke medan yang berkekuatan 4.10-5 weber. Hitung GGL induksi rata-rata.   (0,75 V)

  1. Batang tembaga yang panjangnya 40 cm diletakkan tegak lurus terhadap magnet-
      magnet dengan rapat fluks 0,8 weber/m2 dan bergerak ke sudur kanan medan
      magnet tersebut dengan kecepatan 50 cm/det. Hitungh GGL induksi pada kawat
      tembaga. (0,16 volt)

     4.   Sebuah penghantar lurus panjangnya 10 cm digerakkan dalam medan magnet yang rapat fluksnya 10-4 weber/m2. Jika bresarnya hambatan batang 0,1 ohm, maka tentukan besar arus induksi yang mengalir ? kecepatan gerak kawat = 10 m/s    (10-3 A)

     5.  Batang tembaga yang panjangnya 5 cm diletakkan pada medan magnet yang rapat fluksnya 0,4 weber/m2 digerakkan dengan kecepatan v m/s dengan membentuk sudut 30o terhadap fluks dan menimbulkan GGL induksi sebesar 0,005 volt. Tentukan kecepatan gerak batang tembaga tersebut. (50 cm/s)






06.  Kawat ABCD diletakkan dalam medan magnet hingga bidangnya tegak lurus pada fluks. Ujung kawat PQ dapat digeser sepanjang AB dan DC dengan kecepatn 20 cm/s. (gesekan diabaikan) Panjang PQ = 10 cm, rapat garis gayanya 2.10-2 weber/m2 dan hambatan dalam rangkaian 4 ohm. Tentukan :
a. Gaya yang menggerakkan kawat. (2.10-7 N)
b.Usaha yang dikerjakan tiap detik. (4.10-8 J)

07. Laju perubahan arus perdetik pada suatu rangkaian adalah 20 amper/det yang mengakibatkan timbulnya GGL induksi diri 60 volt. Tentukan induktansi diri dari rangkaian tersebut. (3 henry)

08. Sebuah induktor berbentuk toroid dengan teras besi. Diameter toroid adalah 5 cm dan penampang teras luasnya 1 cm2. Permeabilitas relatif besi 500 tentukan induktansi dirinya jika toroid tersebut mempunyai 1000 lilitan. (0,4 henry)

09. Laju perubahan kuat arus terhadap waktu dalam kumparan primer adalah 5 amper/det yang menyebabkan timbulnya laju perubahan fluks per detik sebesar 10 weber/det dalam kumparan sekunder yang mempunyai 2000 lilitan. Tentukan induktansi mutualnya. (4000 henry)

10. Sebuah induktor terdiri dari 600 lilitan arus sebesar 0,1 A selama 1 menit. Bila GGL induksi diri yang timbul 4 volt, berapakah :
a.koefisien induksi diri induktor tersebut (2400 H)
b.energi yang tersimpan dalam induktor tersebut. (12 J)
c.Berapa perubahan fluksnya selama itu ? (0,4 weber)

11. Arus sebesar 0,2 ampere mengalir dalam kumparan yang mempunyai 400 lilitan menyebabkan timbulnya fluks sebesar 10-4 weber, tentukanlah :
Emf-induksi rata-rata pada kumparan bila arus diputus setelah 0,08 detik. (0,5 volt)
Induktansi kumparan. (0,2 H)
Energi yang tersimpan dalam magnet (0,004 J)

12. Induktansi diri suatu kumparan adalah 50 milli henry. Kumparan terdiri dari 100 lilitan. Hitung fluks yang melalui kumparan tersebut apabila arus yang melalui kumparan 10 milli amper. (5.10-6 weber)

13. Suatu kumparan persegi yang rata dengan 10 lilitan mempunyai sisi-sisi dengan panjang 12 cm. Kumparan itu berputar dalam medan magnet dengan kepadatan fluks 0,025 weber/m2. Berapakah kecepatan sudut dari kumparan jika GGL maksimum yang diinduksikan 20 mV. (0,885 putaran/det)

14. Suatu kumparan  dengan 5 lilitan mempunyai ukuran 9 cm x 7 cm berputar dengan kecepatan 15 rad/s dalam medan magnet seragam yang kepadatan fluksnya 0,8 weber/s. Berapa ggl mksimum yang diinduksikan (0,378 volt)




15.  Kumparan yang berbentuk persegi panjang mempunyai 300 lilitan. Panjangnya 25 cm dan lebarnya 15 cm. Kumparan ini kemudian berputar dalam medan magnet serba sama yang induksi magnetiknya 0,365 tesla. Jika kecepatan sudutnya 1.800 rpm. Tentukanlah :
a.Berapa ggl maksimum (773,6 volt.)
b.Berapa ggl pada saat bidang kumparan membentuk sudut 60o dengan arah induksi magnetik. (386,8 volt)

16. Transformator step-up mempunyai tegangan primer 120 volt. Untuk menghasilkan tegangan 1800 volt harus berapa lilitankah kumparan sekundernya jika kumparan primer terdiri dari 100 lilitan (1500 lilitan).

17. Sebuah transformator dihubungkan pada tegangan 120 volt dan menghasilkan 2 A pada tegangan 900 volt. Berapa arus yang didapat dari alat tersebut jika tidak ada energi yang terbuang.  (15 amper)

18. Step-down transformator pada tegangan 2,5 KV diberi beban 80 amper. Perbandingan lilitan sekunder dan primer 1 : 20. Jika tak ada energi yang hilang maka tentukan :
a.ggl sekunder (125 volt)
b.arus primer (4 A)
c.daya out-put (10 KW)

19. Sebuah transformator step-down mempunyai kumparan primer dengan 110 lilitan, diberi tegangan masukan sebesar 220 volt dan tegangan keluaran terdiri dari 3 fasa, masing-masing 12 volt, 9 volt dan 3 volt. Berapa jumlah lilitan sekunder pada tiap fasa ? (6 lilitan, 4,5 lilitan, 1,5 lilitan)

20. Sebuah transformator step-up mempunyai perbandingan lilitan 1 : 4 bila ggl primer 110 volt dan arus input = 2 A maka tentukan besar arus output (arus sekunder) Jika tegangan out put yang dikehendaki 220 volt. Efisiensi trafo 80 %  (0,8 A)

21. Sebuah trafo mempunyai kumparan primer dengan ggl 120 V, GGL induksi sekunder yang dihasilkan 3000 volt. Jika arus input 2 A dan arus output 0,06 A. Maka tentukan efisiensi trafo tersebut ?  (75 %)

22. Ditentukan dua kumparan yang masimng-masing dililitkan pada sebuah besi berbentuk U. Masing-masing kumparan mempunyai induktansi diri L1 dan L2 namyak lilitannya N1 dan N2 dan arus masukannya i1 dan arus keluarannya i2 dan masing-masing menghasilkan fluks f1 dan f2
Induktansi timbal baliknya adalah M  Buktikan bahwa M =

===SELAMAT MENCOBA, SEMOGA BERHASIL===




- Copyright © semua tentang kita - Hatsune Miku - Powered by Blogger - Designed by Johanes Djogan -