Rangkuman Materi Fisika Kelas 12 Kurikulum Merdeka

• Hukum Coulomb

Hukum Coulomb menjelaskan besar gaya listrik antara dua muatan. Semakin besar muatan listriknya, semakin besar pula gaya tarik atau gaya tolak yang terjadi. Sebaliknya, semakin jauh jarak kedua muatan, gaya listriknya akan semakin kecil.

• Resultan Gaya

Jika ada lebih dari dua muatan, maka satu muatan bisa mengalami gaya dari beberapa muatan lain sekaligus. Untuk mengetahui gaya totalnya, kamu perlu menggunakan prinsip superposisi.

Prinsip superposisi berarti gaya total dihitung dengan menjumlahkan semua gaya yang bekerja secara vektor. Karena gaya memiliki arah, kamu tidak cukup hanya menjumlahkan angkanya saja. Kamu juga perlu memperhatikan apakah gaya tersebut searah, berlawanan arah, atau membentuk sudut tertentu.

• Medan Listrik Muatan Titik

Muatan titik adalah muatan yang ukurannya dianggap sangat kecil dibandingkan jarak pengamatannya.
Jika muatannya positif, arah medan listrik keluar menjauhi muatan. Jika muatannya negatif, arah medan listrik masuk menuju muatan. Arah ini ditentukan berdasarkan arah gaya yang dialami oleh muatan uji positif.

• Medan Listrik pada Pelat Paralel

Pelat paralel adalah dua pelat sejajar yang diberi muatan berbeda. Di antara kedua pelat tersebut, medan listrik bersifat homogen atau seragam. Artinya, besar dan arah medan listriknya hampir sama di setiap titik di antara pelat.

• Rangkaian Seri

Pada rangkaian seri, kapasitor disusun secara berurutan dalam satu jalur. Rangkaian seri biasanya digunakan ketika dibutuhkan kapasitas total yang lebih kecil atau kemampuan menahan tegangan yang lebih besar.

• Rangkaian Paralel

Pada rangkaian paralel, kapasitor disusun pada cabang yang berbeda, tetapi terhubung pada dua titik yang sama. Dalam susunan ini, kapasitas total merupakan jumlah dari semua kapasitor. Artinya, semakin banyak kapasitor yang dipasang paralel, semakin besar kemampuan rangkaian untuk menyimpan muatan listrik.

Sementara itu, hambatan non ohmik tidak mengikuti hubungan linear antara tegangan dan arus, misalnya lampu pijar atau dioda.

• Gaya pada Muatan Bergerak

Muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet dapat mengalami gaya. Arah gaya ini bergantung pada arah gerak muatan dan arah medan magnet.

• Gaya Magnet pada Kawat Berarus

Listrik Kawat yang dialiri arus listrik dapat mengalami gaya ketika berada dalam medan magnet. Prinsip ini menjadi dasar kerja berbagai alat listrik.

• Medan Magnet Induksi

Medan magnet induksi adalah medan magnet yang muncul akibat arus listrik. Besarnya bergantung pada bentuk penghantar, kuat arus, dan jumlah lilitan.

• Medan Magnet di Sekitar Kawat Lurus

Saat arus mengalir pada kawat lurus, medan magnet terbentuk melingkar di sekitar kawat. Arah medan dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan.

• Kawat Melingkar Berarus Listrik

Kawat melingkar yang dialiri arus menghasilkan medan magnet di sekitar lingkaran. Medannya akan semakin kuat jika arus atau jumlah lilitan diperbesar.

• Solenoida

Solenoida adalah kawat yang dililit membentuk kumparan panjang. Saat dialiri arus listrik, solenoida menghasilkan medan magnet seperti magnet batang.

• Fluks Magnet

Fluks magnet menunjukkan banyaknya garis medan magnet yang menembus suatu bidang. Jika fluks berubah, maka dapat muncul GGL induksi.

• Besar GGL Induksi

Besar GGL induksi dipengaruhi oleh seberapa cepat fluks magnet berubah. Semakin cepat perubahannya, semakin besar GGL yang dihasilkan.

• Induktansi

Induktansi adalah kemampuan kumparan untuk menimbulkan GGL induksi saat terjadi perubahan arus. Konsep ini penting dalam rangkaian listrik dan elektromagnetik.

• Transformator

Transformator atau trafo digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik bolak-balik. Trafo bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik antara kumparan primer dan sekunder.

Arus bolak-balik atau AC adalah arus listrik yang besar dan arahnya berubah secara periodik. Persamaannya digunakan untuk menggambarkan perubahan tegangan dan arus terhadap waktu.

Rangkaian RLC terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor. Setiap komponen memiliki sifat berbeda saat dialiri arus bolak-balik.

• Resistor

Pada rangkaian AC, resistor menghambat arus listrik dan mengubah sebagian energi listrik menjadi panas. Arus dan tegangan pada resistor berada dalam fase yang sama.

• Induktor

Induktor adalah kumparan yang dapat menimbulkan medan magnet ketika dialiri arus. Pada rangkaian AC, induktor menyebabkan arus tertinggal terhadap tegangan.

• Kapasitor

Kapasitor menyimpan muatan dan energi listrik. Pada rangkaian AC, kapasitor menyebabkan arus mendahului tegangan.

• Rangkaian RLC

Rangkaian RLC menggabungkan resistor, induktor, dan kapasitor. Kamu akan belajar bagaimana ketiga komponen ini memengaruhi arus, tegangan, dan impedansi rangkaian.

a. Sinar Gamma dan Sinar X

Sinar gamma dan sinar-X memiliki energi tinggi. Keduanya dimanfaatkan dalam bidang medis, tetapi penggunaannya perlu dikontrol karena dapat berbahaya bagi tubuh.

b. Sinar Ultraviolet (UV)

Sinar UV berasal dari Matahari dan memiliki energi lebih tinggi daripada cahaya tampak. Dalam jumlah cukup, UV bermanfaat, tetapi paparan berlebihan dapat merusak kulit.

c. Cahaya Tampak

Cahaya tampak adalah bagian spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia. Warna-warna yang kita lihat berasal dari perbedaan panjang gelombang cahaya.

d. Inframerah

Inframerah sering dikaitkan dengan panas. Gelombang ini digunakan pada remote control, kamera termal, dan beberapa alat kesehatan.

e. Gelombang Mikro

Gelombang mikro digunakan dalam microwave, radar, dan komunikasi. Gelombang ini memiliki panjang gelombang lebih pendek daripada gelombang radio.

f. Gelombang Radio

Gelombang radio memiliki panjang gelombang paling besar dalam spektrum elektromagnetik. Gelombang ini digunakan untuk siaran radio, televisi, dan komunikasi jarak jauh.

a. Light-Emitting Diode (LED)

LED adalah komponen semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya ketika dialiri arus listrik. LED banyak digunakan pada lampu hemat energi, layar, indikator, dan perangkat elektronik.

b. Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang dapat berfungsi sebagai sakelar elektronik atau penguat sinyal. Komponen ini menjadi bagian penting dalam rangkaian digital dan komputer.

c. Sirkuit Terpadu (Integrated Circuit/IC)

IC adalah rangkaian elektronik berukuran kecil yang berisi banyak komponen dalam satu chip. IC membuat perangkat elektronik menjadi lebih kecil, cepat, dan efisien.

Postulat Einstein menjadi dasar teori relativitas khusus. Intinya, hukum fisika berlaku sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan tetap, dan cepat rambat cahaya selalu konstan.

a. Gerak Relatif Newton

Gerak relatif Newton menjelaskan bahwa gerak suatu benda bergantung pada kerangka acuan pengamat. Konsep ini digunakan sebelum teori relativitas Einstein dikembangkan.

b. Relativitas Einstein

Relativitas Einstein menunjukkan bahwa ruang dan waktu tidak mutlak. Pengukuran waktu, panjang, dan massa dapat berbeda bagi pengamat yang bergerak relatif sangat cepat.

Teori relativitas memunculkan beberapa efek penting, seperti dilatasi waktu dan perubahan pengukuran panjang. Efek ini biasanya terasa jelas pada benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.

a. Dilatasi Waktu

Dilatasi waktu adalah peristiwa ketika waktu tampak berjalan lebih lambat bagi benda yang bergerak sangat cepat dibandingkan pengamat yang diam.

b. Penambahan Kecepatan

Penambahan kecepatan dalam relativitas berbeda dari konsep klasik Newton. Pada kecepatan sangat tinggi, kecepatan benda tidak bisa melebihi kecepatan cahaya.

Foton adalah paket energi cahaya. Konsep ini menjelaskan bahwa cahaya tidak hanya bersifat sebagai gelombang, tetapi juga dapat berperilaku seperti partikel.

a. Radiasi Benda Hitam

Radiasi benda hitam membahas pancaran energi dari benda yang menyerap dan memancarkan radiasi secara sempurna. Konsep ini menjadi awal munculnya teori kuantum.

b. Pergeseran Wien

Pergeseran Wien menjelaskan hubungan antara suhu benda dan panjang gelombang maksimum yang dipancarkan. Semakin tinggi suhu benda, semakin pendek panjang gelombang dominannya.

c. Teori Kuantum Planck

Planck menjelaskan bahwa energi dipancarkan atau diserap dalam paket-paket kecil yang disebut kuanta. Gagasan ini menjadi dasar lahirnya fisika kuantum.

Materi ini membahas perkembangan pemahaman manusia tentang struktur atom, terutama penemuan inti atom melalui eksperimen hamburan partikel.

a. Sejarah Penemuan Inti Atom

Kamu akan mempelajari bagaimana para ilmuwan menemukan bahwa atom memiliki inti kecil yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron.

b. Karakteristik Inti Atom

Inti atom tersusun atas proton dan neutron. Karakteristik inti ditentukan oleh nomor atom, nomor massa, serta susunan partikel penyusunnya.

a. Peluruhan Alfa (α)

Peluruhan alfa terjadi ketika inti memancarkan partikel alfa yang terdiri dari dua proton dan dua neutron. Akibatnya, nomor atom dan nomor massa inti berubah.

b. Peluruhan Beta (β)

Peluruhan beta terjadi ketika inti memancarkan partikel beta. Proses ini mengubah neutron menjadi proton atau sebaliknya, sehingga nomor atom berubah.

c. Radiasi Sinar Gamma (γ)

Radiasi gamma adalah pancaran energi tinggi dari inti atom. Sinar gamma tidak bermuatan dan biasanya menyertai peluruhan alfa atau beta.

a. Reaksi Fisi

Reaksi fisi adalah pembelahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan. Reaksi ini digunakan pada pembangkit listrik tenaga nuklir.

b. Reaksi Fusi

Reaksi fusi adalah penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Reaksi ini terjadi di Matahari dan menghasilkan energi sangat besar.