Quantum Pulses Pinpoint Position

Quantum Pulses Pinpoint Position

Laser-based positioning systems are set to become more accurate thanks to the quantum effect known as 'entanglement'. Seth Lloyd and colleagues at the Massachusetts Institute of Technology have used entangled lasers to overcome a fundamental limit on the accuracy of 'classical' positioning systems for the first time (V Giovennetti et al 2001 Nature 412 417).


Quantum Pulses Pinpoint Position Laser


Conventional positioning techniques measure the time it takes for laser pulses to travel between a reference point and the location in question. The accuracy of this method relies on how precisely the arrival of the pulses can be timed. But in practice, light pulses from a laser consist of a range of frequencies, and the wider this range, the less accurately the arrival of the pulse can be timed. This is because different wavelengths travel at slightly different speeds.

Lloyd and colleagues realised that the use of entangled pulses would allow them to side-step this limit. In general, quantum entanglement allows correlation between particles that are much stronger than those allowed in classical physics. In the MIT experiment, the frequencies of all the photons in the entangled pulse are intrinsically linked. This means that the arrival times of the photons are bunched together, which allows the time of arrival to be determined more precisely.

However, this relationship makes the quantum technique fragile, because all of the information is lost if a single photon does not reach the detector. In contrast, conventional techniques measure the arrival of individual photons. Lloyd's team claims to have addressed this problem by using 'partially entangled' photons that are less sensitive to the loss of photons, but these results are unpublished. Nevertheless, Lloyd and colleagues assert that their 'fully entangled' technique is still a significant improvement on conventional methods, and could also be used to synchronise clocks more precisely than ever before.

"Quantum positioning is unlikely to replace global positioning systems in the near future", Lloyd told, "but as techniques for making these funky quantum pulses improve, quantum positioning systems are likely to be used where high accuracy and low power are important, for example, satellite positioning".

Ref : V Giovennetti et al 2001 Nature 412 417
Selengkapnya »
Soal Jawab Hukum Ohm

Soal Jawab Hukum Ohm


Lanjutan dari Contoh Soal Sebelumnya, Tegangan, Arus, Hambatan Atau
Wheatstone Bridge

Soal Jawab Hukum Ohm
Alat Ukur Hambatan Listrik



Contoh Soal 4 : Sebuah elektron bermuatan $1,6x10^{-19}C$. Berapa banyak elektron harus mengalir melalui seutas kawat dalam 1 sekon agar ampere meter membaca $0,08\,mA$

Pembahasan
Diketahui :
  • 1 buah elektron bermuatan $1,6x10^{-19}C $
  • Waktu $t$ = 1 sekon
  • Kuat arus listrik $I$ = $0,80x10^{-3}ampere$ = $8x10^{-4}ampere$

Misalkan ada $n$ buah elektron mengalir melalui kawat, maka muatan total yang melalui kawat adalah $Q$ = $n\,x\,1,6\,x\,10^{-19}C$
Muatan total dalam waktu $1$ detik dengan kaut arus $8x10^{-4}ampere$ adalah \[Q=I\,t=(8x10^{-4})(1)=8x10^{-4}coulomb\]
Jadi dengan menyamakan muatan total dengan pengetahuan awal $Q$ = $n\,x\,1,6\,x\,10^{-19}C$ diperoleh \[n\,x\,1,6\,x\,10^{-19}=8x10^{-4}\] \[n=\frac{8x10^{-4}}{1,6x10^{-19}}=5x10^{15}\,\,buah\,\,elektron\]


Contoh Soal 5 : Berapakah beda potensial antara kedua ujung seutas kawat yang memiliki hambatan $130$ $\Omega$ yang dialiri muatan $300$ $mC$ dalam waktu satu menit?

Pembahasan
Diketahui :
  • 1 buah elektron bermuatan $1,6x10^{-19}C $
  • Hambatan $R$ = $130\,\Omega$
  • Muatan listrik $Q$ = $300$ $mC$ = $300\,x\,10^{-3}C$
  • Waktu, $t$ = $1\,menit$ = $60\,detik$

Beda potensial $V$ dirumuskan oleh $V=IR$ dan kuat arus listrik $I=Q/t$, sehingga \[V=IR=\frac{Q}{t}R\]\[V=\left(\frac{300x10^{-3}}{60}\right)130\] Diperoleh $V$ = $0,65\,volt$


Selengkapnya »
Soal Jawab Arus Tegangan Hambatan Listrik

Soal Jawab Arus Tegangan Hambatan Listrik


Setelah sebelumnya kita belajar teori tentang elektron, muatan, kuat arus, hambatan dan tegangan listrik di sini : Current, Resistance, and Ohm’s Law , sekarang mari kita perluas pemahaman dengan mempelajari aplikasi teori-teori tersebut dalam bentuk soal yang sering menjadi soal ujian ujian nasional, mau pun soal masuk perguruan tinggi.
Soal Jawab Arus Tegangan Hambatan Listrik
Transmisi Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET)


Contoh Soal 1 : Total muatan yang mengitari suatu rangkaian selama 2 menit adalah 4,8 C. Hitunglah kuat arus listrik dalam rangkaian tersebut!

Pembahasan

Diketahui ;
  • Waktu $t$ = $2$ x $60$ $detik$ = $120$ $detik$.
  • $Q$ = $4,8$ $coulomb$.
Kuat arus listrik, $I$ dihitung menggunakan persamaan \[I=\frac{Q}{t}=\frac{4,8\,coulomb}{120\,detik}\] Diperoleh $I=40$ $mA$


Contoh Soal 2 : Kuat arus listrik 3 ampere mengalir melalui seutas kawat selama 1 menit. Tentukan berapa kah banyak muatan listrik mengalir melalui kawat tersebut?

Pembahasan

Diketahui :
  • Kuat arus listrik, $I$ = $3\,ampere$
  • Waktu, $t$ = $1$x$60$ $detik$

Muatan, $Q$ dihitung menggunakan persamaan \[Q=I.t=(3)(60)\] Diperoleh \[Q=60\,coulomb\]

Contoh Soal 3 : Hitunglah hambatan listrik dari seutas kawat alumunium yang memiliki panjang $10$ $cm$, luas penampang $10^{-4}$ $m^{2}$ dan hambat jenis alumunium $2,82x10^{-8}$ $\Omega m$. Tentukan pula dengan cara yang sama untuk menghitung hambatan listrik kaca yang memiliki hambat jenis $10^{10}$ !

Pembahasan

Diketahui :
  • Panjang $l$ = $10^{-1}$ meter
  • Luas penampang, $A$ = $10^{-4}$ $m^{2}$
  • Alumunium dengan hambat jenis, $\rho$ = $2,82x10^{-8}$ $\Omega m$

Hambatan listrik, $R$ dihitung menggunakan persamaan \[R=\rho \frac{l}{A}\] Diperoleh $R$ = $2,82x10^{-5}$ $\Omega$

Dengan cara yang sama untuk kaca dengan hambat jenis, $\rho$ = $10^{10}$ $\Omega m$, diperoleh

\[R=\rho \frac{l}{A}=(10^{10})\left (\frac{10^{-1}}{10^{-4}} \right )=10^{13}\,\Omega\]

Terlihat bahwa alumunium memiliki nilai hambatan listrik yang jauh lebih kecil daripada kaca. Dengan begini, alumunium adalah konduktor yang baik sedang kaca adalah konduktor yang jelek jika digunakan sebagai penghantar listrik, namun bagus digunakan sebagai isolator listrik pada berbagai alat elektronika.


Selanjutnya Contoh Soal Rangkaian Wheatston Bridge

Dan Hukum Ohm yang lain
Selengkapnya »
Soal Jawab Listrik Arus Bolak Balik

Soal Jawab Listrik Arus Bolak Balik


Berikut ini beberapa persamaan dasar Listrik Arus Bolak-Balik (AC)








Contoh :

Suatu tegangan bolak-balik memiliki nilai maksimum 220 volt. Besar tegangan efektifnya adalah ... volt.

Penyelesaian :







Suatu tegangan bolak-balik memiliki nilai maksimum 220 volt. Besar tegangan rata-ratanya adalah ... volt.

Penyelesaian :



Sebuah voltmeter menunjukkan bahwa tegangan bolak-balik yang berbentuk sinus dengan frekuensi 60 Hz adalah 220 volt. Harga maksimum tegangan satu siklusnya adalah ... volt.

Penyelesaian :



Sebuah voltmeter menunjukkan bahwa tegangan bolak-balik yang berbentuk sinus dengan frekuensi 60 Hz adalah 220 volt. Persamaan tegangannya adalah ... .

Penyelesaian :



Suatu kapasitor 1000 μF dihubungkan dengan suatu listik bolak-balik yang tegangan efektifnya 200 volt dan frekuensi 60 Hz. Nilai reaktansi kapasitifnya adalah ... Ω.

Penyelesaian :



Suatu induktor 6000mH dihubungkan dengan tegangan efektif 1000 volt dan frekuensi 60 Hz. Nilai arus efektifnya adalah ... ampere.

Penyelesaian :



Sebuah rangkaian seri terdiri atas resistor 600 Ω, kumparan dengan reaktansi induktif 1000 Ω dan kapasitor dengan reaktansi kapasitif 200 Ω, dihubungkan dengan sumber tegangan efektif 1000 volt. Nilai Impedansinya adalah ... . dan kuat arus bolak-balik yang mengalir adalah ... .

Penyelesaian :



Selamat belajar ya.. Terima kasih sudah berkunjung.
Selengkapnya »
Current, Resistance, and Ohm’s Law

Current, Resistance, and Ohm’s Law

Bila Anda ingin baca versi Bahasa Indonesia, silakan buka Arus, Hambatan, Hukum Ohm

A CURRENT, \(I\), of electricity exist in a region when a net electric charge is transported from one point to another in that region. Suppose the charge is moving through a wire. If a charge \(q\) is transported through a given cross section of the wire in a time \(t\), then the current through the wire is :
\[I\,(arus)=\frac{q}{t}=\frac{charge\,that\,transported}{time\,in\,this\,transportion}\]
Here, \(q\) is in \(coulomb\), \(C\) , \(t\) is in seconds, \(s\) and \(I\) is in \(ampere\), \(A\).
\[1\,C=1\,\frac{C}{s}\]
It is mean that the current have value 1 \(ampere\) if in 1 \(second\) flow charge 1 \(coulomb\).
Then \(1\,elektron=1,6x10^{-19}\,coulomb\), so 1 \(coulomb\) = \(\frac{1}{1,6x10^{-19}}=6,25x10^{18}\,electrons\).
By custom the direction of the current is taken to be in the direction of flow of positive charge, thus, a flow of electrons to the right corresponds to a current to the left.



A BATERY is a source of electrical energy. If no internal energy losses occur in the battery, then the potential difference between its terminals is called the \(electromotive\,force\) (emf) of the battery. Unless, otherwise stated, it will be assumed that the terminal potential difference of a battery is equal to its emf. The unit for emf is the same as the unit for potential difference, the \(volt\), V.

THE RESISTANCE (R) of a wire or other object is a measure of the potential difference \(V\) that must be impressed across the object to cause a current of one ampere to flow throuugh it:
\[Resistance=\frac{potential\,\,difference}{current}\,\,R=\frac{V}{I}\]
The unit of resistance is the \(ohm\), for which the symbol \(\Omega\) (Greek omega). 1 \(\Omega\) = 1 \(V/A\).

OHM’S LAW originally contained two parts. Its first part was simply the defining equation for resistance, \(V\) = \(I\) \(R\). We often refer to this equation as being Ohm’s Law. However, Ohm also stated that \(R\) is a constant independent of \(V\) and \(I\). This latter part of the Law is only approximately correct.

The relation \(V\) = \(I\) \(R\) can be applied to any resistor, where \(V\) is the potential difference (p.d.) the two ends of the resistor, \(I\) is the current through the resistor, and \(R\) is the resistance of the resistor under those conditions.


THE TERMINAL POTENTIAL DIFFERENCE (\(or\,Voltage\)) of a battery or generator when it delivers a current \(I\) is related to its electromotive force( \(emf\) or \(\epsilon\)) and its internal resistance, \(r\).
1.      When delivering current (on discharge):
Terminal voltage = (emf) – (voltage drop in internal resistance r ) ,\(V\)= \(\epsilon\,-\,I\,r\)
2.      When recieving current (on charge):
Terminal voltage = (emf) + (voltage drop in internal resistance r ) ,\(V\)= \(\epsilon\,+\,I\,r\)
3.      When no current exists:
Terminal voltage = (emf of battery or generator),\(V\)= \(\epsilon\)
Potensial Jepit = ggl,\(V\) = \(\epsilon\)


RESISTIVITY: The resistance  \(R\) of awire of length \(L\) and cross-sectional area \(A\) is: \[R=\rho\frac{L}{A}\]
where \(\rho\) is a constant called the \(resistivity\). The resistivity is a characteristic of the material from which the wire is made. For  \(L\) in meter, \(A\) in \(m^{2}\) and \(R\) in \(\Omega\), so the units of \(\rho\) is \(\Omega\,m\).


RESISTANCE VARIES TEMPERATURE: If a wire has a resistance  \(R_{0}\) at temperature \(T_{0}\), then its resistance \(R\) at a temperature \(T\) is \[R=R_{0}+\alpha R_{0}(T-T_{0})\]
where \(\alpha\) is the \(temperature\,\,coefficient\,\,of\,\,resistance\) of the material of the wire. Usually \(\alpha\) varies with temperature and so this relation is applicable only over a small temperature range. The units of \(\alpha\) are \(K^{-1}\) or \(^{\circ}C^{-1}\).

A similar relation applies to the variation of resistivity with temperature. If \(\rho_{0}\) and \(\rho\) are the resistivities at \(T_{0}\) and \(T\), respectively, then \[\rho=\rho_{0}+\alpha \rho_{0}(T-T_{0})\]



Terima kasih sudah ke sini untuk membaca dan belajar fisika. Jangan ragu untuk menyukai posting blog, berlangganan blog dan berkomentar untuk berinteraksi lebih dengan saya. Selamat belajar ya. 

Thank you for coming here to read and study physics in this blog. Feel free to like, subscribe and comment. Have a nice learning.


Selengkapnya »
Arus, Hambatan, Hukum Ohm

Arus, Hambatan, Hukum Ohm

If you want to read in English version, please read Current, Resistance, and Ohm’s Law

ARUS, \(I\), dikatakan ada dalam sesuatu ruang, apabila dalam ruang itu terjadi perpindahan muatan listrik dari titik yang satu ke titik yang lain. Misalkan muatan itu mengalir dalam kawat. Jika muatan sebesar \(q\) dipindahkan melalui luas penampang kawat dalam waktu \(t\), maka arus dalam kawat adalah :
\[I\,(arus)=\frac{q}{t}=\frac{muatan\,yang\,pindah}{waktu\,pada\,perpindahan\,ini}\]
Di sini \(q\) diukur dalam \(coulomb\), \(C\) , \(t\) dalam detik, \(s\)dan \(I\) dalam \(ampere\), \(A\).
\[1\,A=1\,\frac{C}{s}\]
Artinya arus listrik dikatakan bernilai 1 \(ampere\) apabila dalam 1 \(sekon\) mengalir muatan sebanyak 1 \(coulomb\)
Sedangkan \(1\,elektron=1,6x10^{-19}\,coulomb\), maka 1 \(coulomb\) = \(\frac{1}{1,6x10^{-19}}=6,25x10^{18}\,buah\,elektron\).


BATERAI adalah sumber energi listrik. Jika suatu baterai tidak mengalami hilangnya energi di dalamnya, maka beda potensial antara kedua kutubnya disebut \(gaya\,gerak\,listrik\) (ggl) baterai. Kalau tidak diberi keterangan lebih lanjut, maka beda potensial antara kedua kutub baterai dianggap sama dengan ggl-nya. Satuan ggl adalah sama dengan satuan beda potensial, yakni \(volt\), V.

HAMBATAN (atau RESISTANSI) kawat atau benda lain menentukan besarnya beda potensial yang harus diadakan antara kedua ujungnya, agar di dalam kawat mengalir arus satu ampere.

\[Hambatan\,R=\frac{beda\,potensial}{arus}=\frac{V}{I}\]

Satuan hambatan adalah \(ohm\) disimbolkan \(\Omega\). 1 \(\Omega\) = 1 \(V/A\).

HUKUM OHM semulanya terdiri dari dua bagian. Bagian pertama tidak lain adalah definisi hambatan, yakni \(V\) = \(I\) \(R\). Sering hubungan ini dinamai hukum Ohm. Akan tetapi, Ohm juga menyatakan, bahwa \(R\) adalah suatu konstanta yang tidak bergantung pada \(V\) maupun \(I\). Bagian kedua hukum ini tidak seluruhnya benar.

Hubungan \(V\) = \(I\) \(R\) dapat diterapkan pada resistor apa saja, di mana \(V\) adalah beda potensial antara kedua ujung hambatan, dan \(I\) adalah arus yang mengalir di dalamnya, sedangkan \(R\) adalah hambatan (atau resistansi) resistor tersebut.

BEDA POTENSIAL JEPIT (\(Voltase\)) baterai atau generator bila baterai memberi arus \(I\) adalah gaya gerak listrik ( \(ggl\) atau \(\epsilon\)) baterai dikurangi penurunan potensial antara kedua ujung hambatan dalamnya, \(r\).
  1. Apabila baterai menghasilkan arus (dipakai)
    Potensial Jepit = ggl - penurunan potensial antara kedua ujung hambatan R ,\(V\)= \(\epsilon\,-\,I\,r\)
  2. Apabila baterai menerima arus (diberi muatan)
    Potensial Jepit = ggl + penurunan potensial antara kedua ujung hambatan R,\(V\) = \(\epsilon\,+\,I\,r\)
  3. Apabila tidak ada arus yang mengalir dari baterai
    Potensial Jepit = ggl,\(V\) = \(\epsilon\)

RESISTIVITAS : Hambatan (atau resistansi atau tahanan) \(R\) kawat sepanjang \(L\) dan berluas penampang melintang \(A\) adalah: \[R=\rho\frac{L}{A}\]
di mana \(\rho\) adalah bilangan konstan, disebut \(resistivitas\) (atau hambat jenis) zat, dan menyatakan sifat khas zat itu. Kalau \(L\) dinyatakan dalam meter, \(A\) dalam \(m^{2}\) dan \(R\) dalam \(\Omega\), maka satuan \(\rho\) adalah \(\Omega\,m\).

RESISTANSI MERUPAKAN FUNGSI TEMPERATUR: Jika sepotong kawat pada suhu \(T_{0}\) hambatannya \(R_{0}\), maka hambatannya \(R\) pada temperatur \(T\) adalah \[R=R_{0}+\alpha R_{0}(T-T_{0})\]
di mana \(\alpha\) disebut \(koefisien\,temperatur\,resistansi\) zat kawat tersebut. Pada umumnya \(\alpha\) juga merupakan fungsi temperatur, sehingga hubungan di atas hanya berlaku dalam selang temperatur yang cukup sempit. Satuan \(\alpha\) adalah \(K^{-1}\) atau \(^{\circ}C^{-1}\).

Hubungan serupa didapati pada resistivitas yang merupakan fungsi temperatur; jika \(\rho_{0}\) dan \(\rho\) adalah resistivitas pada temperatur \(T_{0}\) dan \(T\), maka \[\rho=\rho_{0}+\alpha \rho_{0}(T-T_{0})\]


Terima kasih sudah ke sini untuk membaca dan belajar fisika. Jangan ragu untuk menyukai posting blog, berlangganan blog dan berkomentar untuk berinteraksi lebih dengan saya. Selamat belajar ya. 

Thank you for coming here to read and study physics in this blog. Feel free to like, subscribe and comment. Have a nice learning.


Selengkapnya »

Usaha Energi Daya

Listrik Magnet

Mekanika

Impuls Momentum

Optik

Universitas

Soal Jawab