PERKEMBANGAN LISTRIK DAN
MAGNET
Sejarah Awal Penemuan Magnet
Sejak zaman dahulu telah diketahui beberapa bijih mineral atau batuan warna metalik bersifat menarik partikel besi. Mineral atau batuan itu disebut magnetik atau batuan bermuatan. Thales, seorang filosof Yunani yang hidup pada abad VI SM, adalah orang pertama yang menaruh perhatian pada sifat biji besi. Akan tetapi, kemungkinan sebelum itu pun telah banyak diketahui.
Setelah masa Thales, batuan bermuatan itu sering disebut dalam tulisan kuno. Batu bermuatan itu dinamai magnet, kata magnet berasal dari bahasa Greek “magnítis líthos” yang berarti “batu magnesia” juga berarti sebuah wilayah di Asia kecil, tempat ditemukannya banyak endapan magnetik.
Perkembangan Elektromagnet ( Peran Michael Faraday)
Kemudian pada tahun 1821, Michael Faraday membuat suatu penemuan penting. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnit kompas biasa dapat menyimpang jika arus listrik dialirkan dalam kawat yang tidak berjauhan. Hal ini membuat Michael Faraday menyimpulkan bahwa, jika magnet didekatkan, yang akan bergerak adalah kawat yang dialiri listrik. Bekerja atas dasar dugaan ini, Michael Faraday berhasil membuat suatu skema yang jelas dimana kawat akan terus-menerus berputar berdekatan dengan magnit sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat. Sesungguhnya penemuan ini Faraday merupakan motor listrik pertama, suatu skema pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Meskipun masih sangat primitif, penemuan Michael Faraday ini merupakan “nenek moyang” dari semua motor listrik yang digunakan dunia saat ini.
Penemuannya berupa penggunaan arus listrik untuk membuat benda bergerak adalah pembuka jalan yang luar biasa untuk penemuan-penemuan motor listrik selanjutnya. Namun kegunaan praktisnya masih terbatas karena belum ada metode untuk menggerakkan arus listrik selain dari baterei kimiawi sederhana yang ada pada saat itu. Faraday yakin, pasti ada suatu cara penggunaan magnit untuk menggerakkan listrik, dan beliau terus-menerus mencari jalan bagaimana menemukan metode tersebut. Kini, magnit yang tak berpindah-pindah tidak mempengaruhi arus listrik yang berdekatan dengan kawat.
Pembahasan :
I.
Perkembangan listrik magnet periode I (zaman purbakala sd 1500-an)
Pada 600 SM, seorang ahli filsafat yunani yang bernama Thales dari militus menjelaskan bahwa batu amber tersebut mempunyai kekuatan. Sementara itu, ahli filsafat lainnya, Theophratus mengemukakan bahwa ada benda lain yang juga mempunyai kekuatan seperti batu amber.
Sampai akhirnya pada 1600 M, seorang dokter dari inggris, Willian gilbert dalam bukunya mengemukakan bahwa selain batu amber masih banyak lagi benda-benda yang dapat di beri muatan dengan cara di gosok. Oleh Gilbert benda-benda tersebut di beri nama “ electrica” . Kata electrica ini diambil dari bahasa yunani “electron” yang artinya amber. Setelah itu, baru pada 1646, seorang penulis dan dokter dari inggris, Thomas Brown menggunakan istilah electricity yang di terjemahkan listrik dalam bahasa Indonesia. Setelah era Thomas Brown, dunia kelistrikan berkembang pesat. Berbagai penemuan penting mulai bermunculan.
II
.
Perkembangan listrik magnet periode II (sekitar 1550-1800 M)
Sekitar tahun 1672 ,Ahli fisika jerman yang Bernama Otto Von Guericke menemukan Bahwa listrik dapat mengalir melalui suatu zat. Saat itu ,zat yang Ia gunakan adalah sejenis benang linen, selain itu ,Guericke juga menemukan mesin pertama yang dapat menghasilkan muatan-muatan listrik
Pada awal tahun 1700-an,peristiwa hantaran listrik juga di temukan oleh Stephen Gray dan Ia juga berhasil mencatat beberapa benda yang bertindak sebagai konduktor dan insolator listrik. Sementar Charles Dufay secara terpisah mengamati bahwa muatan listrik terdiri dari dua jenis. Ia juga menemukan fakta bahwa muatan listrik yang sejenis akan tolak menolak, sedangkan muatan listrik yang berbeda jenis akan tarik menarik.
Pada tahun 1752-an ilmuan amerika, Benjamin Franklin merumuskan teori bahwa listrik merupakan sejenis fluida (zat alir) yang dapat mengalir dari satu benda ke benda lain. Franklin juga menjelaskan bahwa kilat merupakan salah satu gejala kelistrikan
Pada tahun 1766 ahli kimia inggris, Joseph Priestley membuktikan secara eksperimen bahwa gaya di antara muatan- muatan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara muatan-muatan tersebut. Selain itu ahli fisika perancis, Charles Augustin de Coloumb berhasil menemukan alat untuk menentukan gaya yang berinteraksi muatan-muatan listrik. Alat ini di namakan neraca torsi.
Ia mempelajari akibat gesekan pada mesin-mesin dan menampilkan teori tentang pelumasan. Semua ini, bersama pandangannya tentang magnet, diterbitkan di Teori tentang Mesin Sederhana pada tahun 1779. Dari tahun 1784 sampai 1789, saat bekerja di berbagai departemen pemerintah, ia terus meneliti elektrostatika dan magnet. Tahun 1785 keluarlah hukum Coulomb; daya tarik dan daya tolak kelistrikan antara dua benda yang bermuatan listrik adalah perkalian muatannya dengan kuadrat terbalik dari jaraknya.Rumus ini sangat mirip dengan hukum gravitasi Newton.
Di Blois, Coulomb meneliti sifat muatan listrik pada benda dan diketemukannya bahwa muatan tersebut hanya ada pada permukaan benda. Didapatkannya pula bahwa daya magnet juga mengikuti hukum kuadrat terbalik seperti daya listrik statis.
III.
Perkembangan listrik magnet periode III( 1700-1830 M)
Pada tahun 1791, ahli biologi Italia, Luigi Galvani mengumumkan hasil percobaannya yaitu otot pada kaki katak akan berkontraksi ketika di beri arus listrik. Dia memulai berbagai percobaan untuk menguji apa pengaruh listrik terhadap otot. Pada masa itu baterei belum di kenal. Karena itu galvani menggunakan mesin untuk menghasilkan listrik. Dia mengalirkan listrik melalui kaki katak dan melihat bahwa kaki katak itu bergerak. Dia menyentuh kaki katak dengan pengait tembaga yang digantungkan pada rel besi dan kaki itu mengendut. Dia berpikir bahwa dia menemukan “listrik hewan” padahal sesungguhnya dia menemukan titik awal penemuan baterei sederhana. Namun, demikian dia benar ketika mengatakan bahwa otot kita bekerja dengan menggunakan listrik.
Pada tahun 1800, ilmuan Italia, Alessandro Volta menciptakan baterai pertama. Volta bersahabat dengan ilmuwan terkemuka Luigi Galvani. Galvani menceritakan kepada Volta mengenai eksperimen membingungkan yang telah dia lakukan. Akhirnya pada tahun 1800, Alessandro Volta membuat penemuan besar. Volta membuktikan bahwa persentuhan antara kuningan dan besi menghasilkan tenaga listrik dan menyebabkan otot itu bergerak. Volta melakukan banyak sekali percobaan dengan berbagai jenis logam. Dia membuat tumpukan koin dari dua jenis metal yang berbeda, memisahkan koin dengan kartu yang telah direndam dalam larutan garam dan menghasilkan arus listrik. Inilah baterai yang pertama atau yang disebut elemen volta.Sebagai penghargaan atas jasa-jasanya dalam bidang kelistrikan, Napoleon memberinya gelar bangsawan pada 1801. Satuan tegangan listrik disebut “volt” sebagai penghormatan atas jasa-jasanya.
Seorang ilmuwan Inggris, Michael Faraday, adalah orang pertama yang menyadari bahwa arus listrik dapat dihasilkan dengan melewatkan magnet melalui kawat tembaga. Itu adalah penemuan yang menakjubkan. Hampir semua listrik kita gunakan saat ini dibuat dengan magnet dan kumparan dari kawat tembaga di raksasa pembangkit listrik. Kedua generator listrik dan motor listrik didasarkan pada prinsip ini. Sebuah generator mengubah energi gerak menjadi listrik.Sebuah motor mengubah energi listrik menjadi energi gerak.
Tidak lama kemudian Andre Marie Ampere mengemukakan hukum yang menjelaskan arah medan magnet yang di hasilkan oleh arus listrik. Ampere adalah orang pertama yang mengembangkan alat untuk mengukur besaran-besaran listrik. Selain itu, ia juga orang pertama yang mengamati bahwa dua batang konduktor yang diletakkan berdampingan dan keduanya mengalir arus listrik searah akan saling tarik menarik sedangkan jika berlawanan arah akan saling tolak.
Pada tahun 1827, Ilmuan jerman, George Simon Ohm menjelaskan kemampuan beberapa zat dalam menghantarkan arus listrik dan mengemukakan hukum Ohm tentang hantaran listrik. Pada tahun 1817 dia mengajar matematika dan fisika di sebuah sekolah Jesuit di Cologne, Jerman, dia melakukan beberapa riset orisinal mengenai listrik. Barulah tahun1827 dia menerbitkan Sirkuit Galvani Secara Matematis (The galvanic Circuit Treated Mathematically). Buku ini membuat penjelasan tentang penemuan hukumnya yang sangat terkenal yang memperlihatkan bahwa arus yang mengalir dalam sirkuit listrik sebanding dengan voltase. Hukum inilah yang dikenal dengan nama Hukum Ohm. Tahanan listrik dalam sirkuit listrik dihitung dengan satuan yang disebut “ Ohm” yang diambil dari namanya. Hukum ohm membuat kaitan antara voltase dan arus sangat mudah dimengerti, tapi mulanya ilmuwan di Jerman tidak menganggap serius pendapat ini. Akhirnya pada tahun 1841, Royal Society di London menghargai pentingnya karya Ohm dengan menganugrahinya medali Copley yang prestisius.
Pada tahun 1830 ahli fisika amerika, Joseph Henry menemukan bahwa medan magnet yang bergerak akan menimbulkan arus listrik induksi. Gejala yang sama juga di temukan oleh Michael Faraday satu tahun kemudian. Faraday juga menggunakan konsep garis gaya listrik untuk menjelaskan gejala tersebut.
a.
Pengaruh Michael Faraday
Joseph Henry (17 Desember 1797 - 13 Mei 1878) adalah seorang Amerika Serikat ilmuwan yang menemukan elektromagnetik fenomena diri induktansi . Dia juga menemukan induktansi mutual independen dari Michael Faraday , meskipun Faraday adalah orang pertama yang mempublikasikan hasil nya. Henry's bekerja di relay elektromagnetik adalah dasar telegraf listrik , diciptakan oleh Samuel Morse dan Charles Wheatstone secara terpisah.
b.
Biografi
1.
Joseph Henry
Henry lahir di Albany, New York dari Skotlandia imigran Ann Alexander Henry dan William Henry. Minatnya dalam sains dipicu pada usia enam belas oleh buku kuliah tentang topik ilmiah berjudul Populer Kuliah tentang Filsafat Eksperimental. Pada tahun 1819 ia masuk Akademi Albany. Dia dimaksudkan untuk masuk ke bidang kedokteran, tetapi pada tahun 1824 ia diangkat sebagai seorang insinyur asisten untuk survei jalan Negara sedang dibangun antara Sungai Hudson dan Danau Erie . Sejak saat itu, ia terinspirasi untuk karir di baik sipil atau teknik mesin.
longgar digulung kawat uninsulated. Dengan menggunakan teknik ini, ia membangun elektromagnet kuat pada waktu untuk Yale. Ia juga menunjukkan bahwa, ketika membuat elektromagnet yang menggunakan hanya dua elektroda melekat pada baterai, yang terbaik adalah angin beberapa gulungan kawat secara paralel, tetapi ketika menggunakan set-up dengan beberapa baterai, harus ada hanya satu kumparan panjang tunggal. Yang terakhir ini membuat telegraf layak.
Henry pada tahun 1831 menciptakan salah satu mesin pertama yang menggunakan elektromagnetisme untuk gerakan. Ini tidak menggunakan gerakan berputar, tapi hanya dari elektromagnet bertengger di tiang, goyang kembali dan sebagainya. Gerakan goyang disebabkan oleh salah satu dari dua mengarah pada kedua ujung magnet rocker menyentuh salah satu dari dua sel baterai, menyebabkan perubahan polaritas, dan goyang arah yang berlawanan sampai dua lainnya memimpin memukul baterai lainnya. Alat ini memungkinkan Henry untuk mengenali milik induktansi diri . Ilmuwan Inggris Michael Faraday juga mengakui properti ini sekitar waktu yang sama; sejak Faraday mempublikasikan hasil pertamanya, ia menjadi penemu diakui secara resmi dari fenomena tersebut. Pada tahun 1848 Henry bekerja dalam kaitannya dengan Profesor Stephen Alexander untuk menentukan suhu relatif untuk bagian yang berbeda dari disk surya. Mereka menggunakan thermopile untuk menentukan bahwa bintik matahari yang lebih dingin dari pada daerah sekitarnya. Karya ini ditampilkan pada astronom Angelo Secchi yang diperpanjang, tetapi dengan beberapa pertanyaan mengenai apakah Henry diberikan tepat penghargaan bagi karya sebelumnya.
2.
Michael Faraday
.
Michael Faraday adalah salah satu ilmuwan Kristen yang terkenal dan mau konsisten menerapkan Firman Allah dalam kehidupan keilmuwannya. Faraday dilahirkan pada tahun 1791 di sebuah keluarga miskn di London, Inggris. Pada umur 13 tahun, dia bekerja part-time di sebuah toko penjilidan di London. Dia membaca semua buku yang dia jilid, dan berangan-angan untuk menulis buku atas namanya sendiri. Lambat laun dia tertarik dengan konsep energi, khususnya tentang “gaya”.Dari kecintaannya pada banyak bacaan dan percobaan-percobaan yang dia lakukan tentang “gaya”, dia sampai pada penemuannya di bidang kelistrikan. Dan dari sejarah kita tahu bahwa salah satu penemuannya yang terbesar adalah induksi elektromagnet, yang menjadi cikal bakal teknologi elektromagnet modern. Pada tahun 1832, dia membuktikan bahwa listrik yang diinduksi oleh magnet, listrik yang dihasilkan oleh baterai maupun listrik statis adalah sama.
3.
James Prescott.
Pada tahun 1840, ilmuan inggris James Prescott Joule dan ilmuan jerman, Herman Ludwig Ferdinand Von Helmholt mendemonstrasikan bahwa listrik merupakan salah satu bentuk energi.
James Prescott Joule adalah ahli fisika inggris.Ia lahir di selford, Inggris, pada tanggal 24 Desember 1818. James Prescott Joule tidak pernah duduk di bangku sekolah sampai umur 17 tahun karena sering sakit-sakitan sehingga ia terpaksa belajar dirumah. Ayahnya membelikan semua buku yang diperlukannya dan menyediakan sebuah laboratorium.
mekanik panas dan empat tahun kemudian menerbitkan buku tentang hubungan dan kekekalan energi. Nama Joule kemudian dipakai sebagai nama satuan energi.
Pada masa ini teori-teori atau konsep-konsep kelistrikan mengalami penyempurnaan dari sumbangan-sumbangan pemikiran dari berbagai tokoh fisika seperti: James Clerk Maxwell, Heinrich Rudaf Hertz, Guglielmo Marconi, dan ilmuan-ilmuan lainnya.
IV.
Perkembangan listrik magnet periode IV ( 1887 - 1925 M)
Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894 ) dan Hendrik Antoon Lorentz ( 1853-1928 ). Maxwell meramalkan bahwa gangguan di dalam medan magnetik dan listrik harus merambat secepat cahaya. Tapi gelombang elektromagnetikseperti itu belum pernah teramati.
Pada tahun 1887, Heartz menguji prediksi itu sampai dengan memercikkan bunga api listrik di antara dua kutub. Ia mengamati bahwa di antara dua kutub di tempat lain di dalam laboratoriumnya terjadi juga percikan bunga api yang sama. Tak pelak lagi, pengaruh bunga api yang petama harus dibawa sebagai gelombang melalui udara sehingga menimbulkan bunga api yang kedua. Ia membuktikan secara experimental bahwa gelombang mirip seperti gelombang cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi. Berkat penemuan ini, Hertz membawa kita menuju jaman telekomunikasi.
Maxwell, bersama-sama Thompson, bersikeras menghubungkan medan elektromagnetik dengan getaran dalam fluida yang bersifat mekanis. Para ilmuan sesudah maxwell telah melepaskan hubungan itu samasekali. Dalam disertasi 1892, Lorentz membabat tuntas kaitan antara medan dan fluida dengan merumuskan kembali persamaan maxwell. Lorentz telah sampai pada pengertian yang melampaui percobaan Michelson-Morley, yang memperlihatkan bahwa eter mungkin tidak ada.
Sampai sekarang, pengertian medan masih tetap bersifat elektromagnetik murni, tanpa sisa mekanis yang melekat. Walaupun demikian, garis gaya temuan Faraday masih tetap menjadi topik pengajaran di sekolah sampai sekarang untuk memberi pengertian medan di sekolah.
Medan Magnet
Kita telah mengetahui sebelumnya bahwa logam dan kutub magnet yang berlawanan jika
didekatkan pada magnet akan tertarik oleh magnet tersebut. Hal ini disebabkan karena logam dan kutub magnet yang berlawanan tersebut berada dalam medan magnet dari magnet tersebut.
Pengertian Medan Magnet
Medan magnet yang ditunjukkan oleh serbuk besi.
Gambar di atas menunjukkan percobaan biji besi ketika didekatkan pada magnet untuk
mengetahui medan magnet. Semakin rapat bijih besi yang tergambar pada pola tersebut, maka semakin besar medan magnet pada daerah tersebut.
Garis Gaya Magnet
Garis-garis khayal medan magnet.
