LAPORAN FISIKA :
Microwave Oven
Daftar isi
Bab 1: Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Batasan Masalah
1.3 Tujuan Pembahasan
Bab 2: Tinjauan Pustaka
2.1 Prinsip Dasar
2.2 Asumsi Penyederhanaan
Bab 3: Cara Kerja
3.1 Definisi
3.2 Bentuk Fisik
3.3 Cara Kerja
Bab 4: Lain-lain
4.1 Sejarah microwave oven
4.2 Dampak pemakaian microwave oven + -
Bab 5: Penutup
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
Bab 6: Daftar Pustaka
Bab 1: Pendahuluan
Kehidupan manusia tidak dapat lepas dari alam sekitarnya, salah satunya adalah keberadaan gelombang. Sebagai contoh, cahaya matahari dan bunyi. Cahaya matahari merupakan kumpulan gelombang transversal dengan bermacam-macam frekuensi dan amplitudo. Begitu pula dengan bunyi. Bunyi yang kita dengar merupakan gelombang longitudinal yang terdiri dari berbagai rapatan dan renggangan.Semakin majunya pola pikir manusia mendorong terciptanya aplikasi yang memanfaatkan gelombang. Penerapan gelombang sebagai aplikasi ini dapat ditemukan di sekeliling kita. Salah satunya adalah oven microwave. Saat ini, oven microwave banyak digunakan sebagai alat memasak. Cara kerjanya adalah dengan memanaskan makanan hingga suhu tertentu. Namun, bagaimana mungkin gelombang dapat memasak makanan? Prinsip-prinsip fisika apa yang digunakan pada oven microwave sebagai aplikasi penerapan gelombang? Hal inilah yang menjadi dasar ketertarikan kami memilih oven microwave sebagai materi kelompok pada kuliah Fisika.
1.1 Latar Belakang
Pembuatan makalah mengenai oven microwave ini dalam rangka menyelesaikan tugas yang diberikan pada mata kuliah Fisika 2. Makalah ini juga merupakan penjelasan lebih lanjut dari slide yang telah kami presentasikan di depan kelas pada hari Selasa tanggal 4 November 2007 yang lalu. Alasan kami memilih microwave diantaranya adalah karena ketertarikan kami akan proses memanasnya sebuah benda karena dikenai gelombang micro. Tidak hanya benda atau objek yang terkena langsung, sebuah objek yang dibungkus oleh almunium foil ataupun berada dalam botol pelastik juga bisa mengalami pemanasan. Ketertarikan kami juga pada sifat pemanasan yang dihasilkan oleh microwave oven. Objek yang dipanaskan, misalnya sebuah daging, daging tersebut akan mengalami pemansan tidak hanya pada bagian terluar dari daging, bagian dalamnya juga ikut akan panas.
1.2 Batasan Masalah
Disini, kelompok kami hanya akan membahas bagaimana proses pemasanasan yang terjadi ketika kita memakai microwave oven. Perubahan energi yang terjadi dari listrik menjadi gelombang mikro tersebut tidak kami bahas secara mendalam. Konsep fisika, struktur dan cara kerja dari sebuah microwave oven akan kami bahas di laporan ini.
1.3 Tujuan Pembahasan
Tujuan kami dalam pembuatan laporan ini adalah mempelajari secara lebih mendalam akan prinsip dasar fisika yang digunakan pada microwave oven. Cara kerja dari sebuah microwave oven juga akan menjadi tujuan utama kami dalam pembuatan laporan ini. Selain itu, tujuan pembuatan makalah ini adalah untuk memberikan informasi mendasar kepada teman-teman mahasiswa mengenai microwave oven. Diharapkan setelah membaca makalah ini, teman-teman mahasiswa akan lebih mengerti tentang apa itu microwave oven, bukan hanya sekedar pernah mendengar saja. Lebih lanjut, diharapkan agar teman-teman mahasiswa akan mengerti secara lebih mendalam tentang cara kerja microwave oven dalam memanaskan objek sehingga bisa mengembangakn prinsip dan cara kerja tersebut pada alat ataupun pada bidang lainnya.
Bab 2: Tinjauan Pustaka
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai prinsip dasar fisika yang digunakan dalam microwave oven untuk memanaskan benda.
2.1 Prinsip Dasar
Ada dua konsep fisika yang menjadi dasar dalam pemanfaatan gelombang mikro untuk memanaskan benda. Dua konsep tersebut adalah :
1. Radiasi gelombang
Microwave oven menggunakan gelombang radio berfrekuensi 2,5GHz untuk memanaskan makanan. Gelombang tersebut merambat secara radiasi.
2. Pemanasan dielektrik <dielectric heating>
Fenomena dimana gelombang radio memanaskan material dielektrik. Material disini berupa air, lemak, dan gula. Jenis material ini berkaitan erat dengan frekuensi gelombang radio yang berada pada frekuensi 2,5GHz. Gelombang radio pada frekuensi tersebut, akan diserap oleh material-material tadi. Hal ini akan menyebabkan atom-atom pada material tadi berotasi dan saling bertabrakan. Dari sinilah akan timbul panas sehingga makanan yang kita masukkan ke dalam microwave tadi bisa menjadi panas atau hangat.
2.2 Asumsi Penyederhanaan
Microwave oven yang dibahas disini adalah sebuah oven untuk memanaskan makanan dan sebagainya, yang lazim digunakan pada rumah tangga, dengan kata lain adalah bentuk yang paling dasar. Bisa jadi di dunia nyatanya hal ini akan sedikit berbeda karena ada kemungkinan microwave yang dipakai di kehidupan sekarang sudah banyak mengalami modifikasi untuk menaikan performanya ataupun untuk kegunaan lain.
Bab 3: Cara Kerja
Pada bagian ini, kami akan menjelaskan definisi, bentuk dan cara kerja microwave oven. Beberapa istilah yang berkaitan dengan solarcell juga akan kami jelaskan.
3.1 Definisi
Microwave adalah sebuah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 1 milimeter sampai 1 meter dan berfrekuensi antara 300 megahertz sampai 300 gigahertz. Oven adalah sebuah peralatan dapur yang digunakan untuk memasak atau memanaskan makanan. Microwave oven adalah adalah sebuah peralatan dapur yang menggunakan radiasi gelombang mikro untuk memasak atau memanaskan makanan.
3.2 Bentuk Fisik
Microwave oven yang sekarang beredar dipasaran sangat banyak bentuknya. Teknologi yang digunakan juga sudah semakin beragam. Pada Gambar dibawah menunjukan sebuah microwave oven dan komponen-komponen penyusun dari sebuah microwave oven.
v Gambar microwave oven
Berikut adalah gambar dari sebuah microwave oven yang biasa digunakan di rumah tangga untuk memasak.
v Komponen-komponen microwave oven
· Magnetron
Gambar 1 Sanyo Magnetron
Magnetron merupakan bagian inti dari microwave oven. Komponen ini akan mengubah energi listrik menjadi radiasi gelombang mikro. Pada bagian dalam magnetron, electron dipancarkan dari sebuah terminal central yang disebut katode. Kutub positif yang disebut anode mengelilingi katode menarik elektron-elektron. Selama perjalanan pada garis lurus, magnet permanen memaksa elektron untuk bergerak dalam jalur melingkar. Seiring elektron-elektron melewati resonansi di dalam ruangan oven, elektron-elektron tersebut menghasilkan gelombang medan magnet yang terus-menerus.
Gambar 2 Skema Magnetron
¨ Waveguide
Gambar 3 Waveguide dalam Microwave Oven
Waveguide adalah sebuah komponen yang didesain untuk mengarahkan gelombang. Untuk tiap jenis gelombang waveguide yang digunakan tidak sama. Waveguide untuk gelombang mikro dapat dibangun dari bahan konduktor.
¨ Microwave Stirrer
Gambar 4 Microwave Stirrer
Komponen yang menyerupai baling-baling ini digunakan untuk menyebarkan gelombang mikro di dalam microwave oven. Biasanya dikombinasikan dengan sebuah komponen seperti piringan yang dapat diputar pada bagian bawah. Kombinasi ini memungkinkan kecepatan tingkat kematangan yang merata saat memasak.
3.3 Cara Kerja
Berikut adalah cara kerja dari sebuah microwave oven dalam memanaskan sebuah objek:
1. Arus listrik bolak-balik dengan beda potensial rendah dan arus searah dengan beda potensial tinggi diubah dalam bentuk arus searah.
2. Magnetron menggunakan arus ini untuk menghasilkan gelombang mikro dengan frekuensi 2,45 GHz.
3. Gelombang mikro diarahkan oleh sebuah antenna pada bagian atas magnetron ke dalam sebuah waveguide.
4. Waveguide meneruskan gelombang mikro ke sebuah alat yang menyerupai kipas, disebut dengan stirrer. Stirrer menyebarkan gelombang mikro di dalam ruang oven.
5. Gelombang mikro ini kemudian dipantulkan oleh dinding dalam oven dan diserap oleh molekul –molekul makanan.
6. Karena setiap gelombang mempunyai sebuah komponen positif dan negatif, molekul-molekul makanan didesak kedepan dan kebelakang selama 2 kali kecepatan frekuensi gelombang mikro, yaitu 4,9 juta kali dalam setiap detik.
Gelombang mikro merupakan hasil radiasi yang dapat ditransmisikan, dipantulkan atau diserap tergantung dari bahan yang berinteraksi dengannya. Oven microvawe memanfaatkan 3 sifat dari gelombang mikro tersebut dalam proses memasak. Gelombang mikro dihasilkan oleh magnetron, gelombang tersebut ditransmisikan ke dalam waveguide, lalu gelombang tersebut dipantulkan ke dalam fan stirrer dan dinding dari ruangan didalam oven, dan kemudian gelombang tersebut diserap oleh makanan.
Microwave oven dapat membuat air berputar, putaran molekul air akan mendorong terjadinya tabrakan antar molekul. Tabrakan antar molekul inilah yang akan membuat molekul-molekul tersebut memanas. Perlu diingat bahwa sebagian besar makanan memiliki kadar air didalamnya dan jika makanan tersebut memiliki kadar air berarti efek yang sama akan terjadi jika makanan tersebut dimasukan dalam microwave oven. Selain itu harus dingat juga bahwa molekul makanan yang lain akan menjadi panas karena ada kontak langsung antara molekul tersebut dengan molekul air yang memanas.
Melalui perpindahan energi, panas disebabkan oleh pergerakan molekul-molekul. Perpindahan energi ini dapat terjadi dengan 3 cara berbeda, yaitu:
· Konduksi
Terjadi karena adanya kontak langsung dengan sumber panas, contoh papan pengorengan yang menjadi panas setelah bersentuhan dengan sumber api pada kompor.
· Konveksi
Konveksi terjadi ketika uap panas naik atau uap berputar di dalam ruangan tertutup seperti oven. Panas uap ini akan memanaskan bagian luar makanan dan diteruskan sampai bagian dalam makanan tersebut.
· Radiasi
Terjadi karena adanya gelombang elektromagnetik yang membuat molekul-molekul air bergerak.
Bab 4: Lain-lain
4.1 Tipe microwave oven
Dipasaran ada beberapa tipe dari microwave oven, pembagian tipe microwave oven tersebut ddasarkan pada ukuran dari microwave tersebut. Klasifikasinya dapat disebutkan sebagai berikut:
1. Compact Microwave
Compact microwave disebut juga sebagai portable microwave, yaitu tipe terkecil dari mikrowave oven. Ukuran dari oven jenis ini sekitar 46 cm untuk lebarnya, 35 cm untuk tebalnya dan 30 cm untuk tingginya. Tenaga yang digunakan untuk mengoperasikan oven jenis ini antara 500 sampai 1000 watt. Harga dari microwave oven jenis ini kurang dari $100 US.
2. Medium Capacity Microwave
Microwave jenis ini empunyai ukuran lebih besar dari compact microwave. Untuk tenaga listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan oven jenis ini sekitar 1000-1500 watt. Jenis microwave ini mempunyai kemampuan untuk memasak dan menghangatkan makanan lebih cepat dibanding dengan compact microwave.
3. Large Capacity Microwave
Jenis oven ini adalah jenis yang terbesar dengan ukuran lebih besar daripada medium microwave. Tenaga listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan oven jenis ini mencapai 2000 watt. Large microwave cocok digunakan untuk restoran ataupun tempat-tempat yang membutuhkan makanan dalam jumlah yang besar.
4.2 Dampak pemakaian microwave oven
A. Dampak Positif
v Cepat panasnya makanan yang dipanaskan.
v Pemanasan bisa merata pada semua bagian makanan yang dipanaskan.
v Praktis dalam penggunaannya sehingga bisa mengefisienkan waktu.
B. Dampak Negatif
v Membutuhkan energi (listrik) yang cukup besar untuk mengoperasikan microwave oven.
v Menimbulkan resiko jika tidak mengerti cara penggunaannya.
Bab 5: Penutup
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pembelajaran yang kelompok kami kerjakan tentang microwave oven, ada beberapa hal yang bisa kami jadikan kesimpulan. Diantaranya adalah microwave oven adalah suatu alat yang digunakan untuk memasak yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik untuk memanaskan makanan. Gelombang elektromagnetik tersebut bersumber dari arus listrik yang dialirkan ketika microwave oven tersebut digunakan. Arus listrik bolak-balik maupun arus listrik searah akan diubah menjadi bentuk arus searah. Kemudian salah satu komponen dalam microwave oven memanfaatkan arus tersebut untuk diubah menjadi gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz (rata-rata berfrekuensi 2,45 GHz), gelombang tersebut merambat secara radiasi dan dengan komponen-komponen dalam microwave oven lainnya gelombang tersebut akan diserap oleh material dielektrik (dalam hal ini berupa air, lemak dan gula), kemudian timbul panas dari atom-atom material yang berotasi dan saling bertabrakan, sehingga makanan bisa menjadi panas atau hangat.
5.2 Saran
Kami memiliki beberapa saran sebagai berikut:
· Microwave oven menjadi sebuah alat yang bisa sangat membantu dalam kehidupan manusia jika digunakan secara benar. Pencerdasan masyarakat akan penggunaan microwave oven kami rasa diperlukan.
· Perlunya dikembangkan alat-alat lainnya yang memanfaatkan gelombang mikro untuk memfasilitasi kehidupan manusia.
· Penelitian tentang microwave harus di tingkatkanlagi untuk menemukan kegunaan baru dari gelombang mikro maupun untuk meningkatkan perforama dari alat yang sudah ada.
Bab 6: Daftar Pustaka
1. http://home.cvc.org/microwaves
2. http://www.colorado.edu/physics/2000/microwaves/mwintro.html
3. http://en.wikipedia.org/wiki/waveguide
4. http://home.howstuffworks.com/microwave.htm
5. http://en.wikipedia.org/wiki/microwave_oven
6. http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_heating
7. http://home.cvc.org/microwaves
