Mengenal Energi Gelombang Elektromagnetik
Mendengar kata gelombang, pasti kalian sudah tidak asing lagi. Saat mendengar kata gelombang, apa yang ada dipikirkan kalian ?
Tentu saja kita akan terpikirkan tentang pantai, dimana kita melihat ombak air laut menghantam karang di pantai dan mendengar deburan ombak.
Kita mengetahui bahwa gelombang air laut dapat merobohkan bangunan-bangunan yang diterjangnya. Hal ini menunjukkan bahwa gelombang laut membawa energi.
Gelombang elektromagnetik ini juga membawa energi, tetapi dalam bentuk medan listrik dan medan magnet.
Coba kita lihat, jika suatu gelombang elektromagnetik yang menjalar ke arah sumbu x maka medan listrik dan medan magnet sesaatnya dapat kita asumsikan sebagai berikut.
Em, adalah amplitudo medan listrik, Bm, adalah amplitudo medan magnet, k, adalah tetapan angka gelombang, k = 2π/λ w, adalah frekuensi sudut, w = 2πf
Maxwell berhasil menemukan hubungan dari amplitudo medan listrik dengan amplitudo medan magnet. Hubungan tersebut dapat kalian lihat pada persamaan di bawah ini.
c, adalah laju perambatan gelombang elektromagnetik di ruang hampa. (c = 3 x 108 m/s).
Perbandingan dari amplitudo medan listrik dan amplitudo medan magnetik dari suatu gelombang elektromagnetik selalu sama dengan laju perambatan cahaya dalam ruang hampa.
Contoh Soal Menghitung Amplitudo Medan Magnet
Sebuah gelombang elektromagnetik memiliki amplitudo medan E = 500 V/m. Tentukan berapa amplitude medan magnetiknya ?Jawab:
Amplitudo medan magnetik dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan di bawah ini
Bm = -Em/c
Bm = -500/(3 x 108)
Bm = -16,7 x 10-6
Cara Menentukan Rapat Energi Listrik
Suatu gelombang elektromagnetik mempunyai medan listrik dan medan magnet, sehingga gelombang elektromagnetik ini juga membawa tenaga atau rapat energi, dalam hal ini besar energi per satuan volume.
Rapat energi listrik dapat kita nyatakan sebagai berikut
ue, adalah rapat energi listrik (J/m3 atau Jm-3)
ε0, adalah permitivitas listrik = 8,85 x 10-12C2N-1m-2
E, adalah kuat medan listrik (N/C atau NC-1).
Rapat energi magnet per satuan volume, um dinyatakan sebagai berikut
um, adalah rapat energi magnet (J/m3 atau Jm-3)
μ0, adalah permeabilitas magnet = 4 x 10-7 Wb A-1 m-1)
B, adalah besar induksi magnet (Wb/m2 = T).