Abstrak
Listrik adalah hasil budi daya akal, pikiran, kehendak/kemauan, dan gagasan manusia dalam menguasai fenomena alam dan digunkan untuk memenuhi kebutuhannya menjalankan peradaban modern. Pada mulanya, listrik adalah suatu misteri, akan tetapi lewat penelitian dan perekayasaan yang terus berlanjut, manusia modern dapat menjadi penguasa dari listrik itu. Selain listrik, magnet juga merupakan fenomena alam yang telah dikenal sejak dulu. Kemudian dikembangkan menjadi suatu hal yang berguna bagi kehidupan saat ini.
Makalah ini berusaha menjelaskan perkembangan listrik dan magnet beserta ilmuan-ilmuan di masa silam. Listrik dan magnet memiliki keterkaitan satu dengan yang lain, dimana listrik dapat menhasilkan medan
Kata kunci: kelistrikan, kemagnetan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Listrik sangat dibutuhkan pada zaman modern saat ini. Karena sesuai dengan perkembangan zaman, manusia ingin susuatu yang lebih praktis dan cepat. Oleh karena itu para ilmuan berusaha menenukan alat-alat yang dapat mempermudah pekerjaan manusia. Alat tersebut sebahagian besar menngunakan energi listrik. Energi listrik sangat fleksibel dan dapat dirubah ke bentuk energi lainnya seperti energi mekanik, energi panas, energi bunyi, energi kimia dan energi gerak. Sulit dibayangkan bagaimana dunia ini jika hingga pada saat ini manusia tidak dapat memanfaatkan listrik.
Berabad-abad telah dijalani dalam sejarah perkembangan kelistrikan untuk mengubah pengetahuan menjadi teknologi sepaerti sekarang ini. Sejarah pengetahuan dan teknologi membuktikan bahwa pada dasarnya fenomena alam penting untuk dipalajari terlebih dahulu agar dapat dirubah menjadi teknologi. Apabila menyingkap fenomena alam disebut membuka sebuah misteri dan memanfaatkannya serta menguasainya disebut masteri. Oleh karena itu, mengubah hasil ilmu pengetahuan menjadi teknologi diibaratkan misteri ke masteri. Para peneliti sebagai penyingkap isteri sedangkan para perekayasa adalah prioner misteri.
Listrik sebenarnya tersedia disekeliling kita secara tidak terorganisir dan menunggu kita menyadari keberadaan listrik tersebut serta memanfaatkannya dalam kehidupan kita. Dalam sejarah perkembangan listrik magnet, banyak ilmuan atau peneliti yang mengeluarkan pendapat mengenai asal mula adanya listrik. Para ilmuan ini, telah dianggap telah meletakkan tonggak-tonggak pondasi dalam sejarah panjang perkembangan teknologi kelistrikan.
Terpisah dari penemuan-penemuan mengenai kelistrikan, di suatu tempat ditemukan adanya sebuah logam yang dapat menarik serbuk besi. Untuk mengenang tempat ditemukannya, logam tersebut dinamakan magnet. Para ilmuan meneliti sifat yang terdapat pada logam yang dapaat menarik logam lain. Sejalan dengan perkembangan ilmu pegetahuan ditemukan bahwa listrik dan magnet memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya. Sehingga sekarang ini dengan menggunakan arus listrik kita dapat menimbulkan medan magnet disekitar logam.
1.2. Perumusan Masalah
- Bagaimana sejarah ditemukannya listrik dalam kehidupan?
- Bagaimana ditemukannya sifat magnet dan pengaruhnya dalam kehidupan?
- Apa hubungan kelistrikan dengan kemagnetan?
1.3.Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai pemenuhan tugas yang diberikan oleh dosen. Selain itu juga, agar kita menegtahui perkembangan kelistrikan dan kemagnetan serta mengetahui hubungan kelistrikan dengan kemagnetan.
1.4.Metode Penulisan
Adapun metode yang digunakan penulis dalam penulisan makalah ini adalah metode pustaka.
BAB II
PEMBAHASAN
Pengetahuan tentang listrik dan teknologi yang menggunakan listrik dapat kita nikmati sekarang ini karena budi daya akal, pikiran, kehendak dan imajinasi manusia untuk memahami dan memanfaatkan fenomena alam yang terdapat di sekeliling kita. Perlu waktu yang panjang untuk menemukan listrik dalam fenomena alam dan menyempurnakannya sehingga dapat bermanfaat untuk kehidupan kita saat ini.
1. Sejarah Penemuan Listrik dan Perkembangannya
Kira-kira 600 tahun sebelum masehi, seorang filosof yunani bernama Thalus memiliki sebuah batu ambar yang tidak mengkilap. Dalam upaya menjadikan batu tersebut mengkilap, dia menggosokkan batu ambar pada kain bajunya. Ternyata batu tersebut dapat menarik serbuk kayu yang halus.
Pada tahun 1600 setelah masehi, seorang dokter berkebangasaan Inggris bernama William Gilbert menemukan fenomena yang sama pada gelas, balerang, ebonit dan damar. Oleh Gilbert kekuatan yang ditimbulkan benda ketika digosok dinamakan kekuatan elektron sesuai dengan nama betu ambar dalam bahasa yunani. Dari kata elektron, orang Belanda mennerjemahkan electriceit, dan bahasa Indonesia menerjemahkannya menjadi listrik.
Pengertian listrik tidak berhenti sampai di situ saja, karena pemahaman-pemahaman baru mengenai kelistrikan, terutama sebagai akibat adanya penemuan baru yang berkaitan dnegan fisika atom dan inti. Pada tahun 1897, J. J. Thompson, fisikawan inggris, dengan percobaan yang dirancangnya berhasil membuktikan adanya elektron. Kemudian muridnya yakni Ernest Rutherford mengemukakan teori mengenai struktur atom pada tahun 1911. Ternyata di dalam atom terdapat inti yang terdiri atas proton dan neutron, serta elektron yang mengelilingi inti. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif sedangkan neutron tidak bermuatan. Kemudian para ahli fisika menyimpulkan bahwa semua muatan yang bergerak dapat menimbulkan arus listrik. Muatan yang bergerak dapt berupa elektron maupun proton.
Pada tahun 1752, Benyamin Franklin menaikkan layang-layang mendekati sebuah gumpalan awan ketika hendak turun hujan. Layang-layang tersebut dikendalikan dengan seutas benang. Pada ujung sebelah bawah benang dikaitkan sebuah anak kunci . pada saat hujan turun benang menjadi basah dan ketika dia mendekatkan telunjuknya pada anak kunci, terlihat bunga api kecil meloncat. Awan ternyata mengandung listrik yang ingin mengalir ke tanah melewati apa saja yang dapat menhantarkannya.
Seorang ahli biologi, Galvani, mengantungkan katak yang telah mati dengann sebuah tembaga pada palang besi rumahnya. Setiap kali katak tersebut menyentuh tiang besi, katak itu seolah-olah hidup kembali. Kemudian Alessandro Volta melanjutkan penelitian tersebut sehingga didapat kesimpulan bahwa arus litrik telah mengalir dari besi menuju tembaga melewati tubuh katak yang berisi cairan asam. Dalam kimia, Voltalah yang menemukan adanya beda tegangan listrik antar logam. Diilhami oleh penemuan Galvani, pada tahun 1800 volta menemukan baterai cair yang dinamakan elemen volta. Kemudian oleh George Leclance dikembangkan menjadi elemen kering.
Seorang ahli fisika Jerman, George Simon Ohm, mengemukakan listrik adalah aliran materi ibarat air mengalir di sungai. Kuat arus bergantung pada beda potensial antara dua tempat yang dilalui aliran itu dan hambatan yang dilami oleh air akan disebabkan oleh kekerasan dasar sungai dan tebing.
Kemampuan listrik untuk menggerakkan muatan dari satu tempat ke tempat lain dinamakan potensial listrik atau dinotasikan dengan huruf V. Bila hambatan dinotasikan dengan R, dan arus listrik dinotasikan dengan I, maka diperoleh hubungan antara ketiganya adalah:
Untuk menghormati para ilmuan maka I dinyatakan dengan satuan Ampere, V dengan satuan volt dan R dengan satuan Ohm.
Hukum Ohm ini sangat sederhana dan perananya sangan penting dalam kelistrikan dan elektronika, karena tingkah laku elektron dapat langsung diprediksi dengan mengunakan hukum Ohm.
Apabila dalam rangkain terdapat banyak hambatan dan rangkain sedikit lebih rumit, hukum Ohm tidak dapat digunakan lagi, melainkan menggunakan Hukum Gustav Kirchhoff. Menurut kaidah kirchhoff jumlah aljabar gaya gerak listrik dalam suatu simpul tertutup sama dengan jumlah aljabar tegangan lawannya (Johannes-1978).
Fenomena kelistrikan yang waktu itu masih merupakan proto pengetahuan ternyata mengilhami seorang ahli fisika bangsa Prancis yang bernama Dufay untuk melakukan percobaan dalam rangka mengenal lebih dalam sifat-sifat dan perilaku yang ditimbulkannya. Pada tahun 1793 Dufay mengamati adanya perbedaan sifat listrik itu. Dua buah batang ebonit yang telah digosok, ynag satu digantung sedag yang satunya lagi didekatkan ternyata keduanya saling menolak. Akan tetapi jika batang ebonit diganti dengan kacayang sudah digosok maka akan tarik-menarik.
Fenomena ini dujelasakan olharle Agustin Coulomb yang dikenal dengan hukum Coulomb hingga saat ini. Coulomb mengatakan bahwa muatan listrik sejenis akan salinhg tolak menolak, sedang yang berlawan jenis akan saling tarik-menarik.
Hukum Coulomb ini kemudoan sisempurnakan oleh seorang matematik berkebangsaan Jerman, Karl Frederich Gauss. Gausslah yang pertama kali mengusulkan konsep medan listrik. Di sekeliling muatan pasti ada gaya yang menyelimutinya dan bereaksi terhadap muatan lain. Gaya-gaya ynag memenuhi ruang di sekeliling benda yang bermuatan listrik inilah yang mengindikasikan adanya medan listrik.
- Sejarah Penemuan Medan Magnet
Terpisah dari penemuan-penemuan mengenai kelistrikan, di suatu tempat ditemukan adanya sebuah logam yang dapat menarik serbuk besi. Untuk mengenang tempat ditemukannya, logam tersebut dinamakan magnet. Sebetulnya orang Cian telah menegnal benda itu jauh sebelumnya mereka menggunakannya sebagai jarum kompas bahkan dapat menyembuhkan penyakit sejak 2000 tahun sebelum masehi. Magnet diyakini dapat mengurangi pembengkakan dan melancarkan peredaran darah. Akibat aktivitas kimiawi tertentu dalam tubuh manusia maka organ tersebut menghasilkan medan magnet yangberfluktuasi, setiap sel dalam tubuh memiliki nilai magnetik tertentu. Sama halnya dengan listrik, begitu banyak ilmuan yang tertarik un tuk meneliti mengenai sifat kemagnetan suatu benda.
William Gilbert yang manamukan adanya elektron meneliti kembali mengenai magnet. Penelitiannya sangat berpengaruh hingga pada saat ini.
Listrik dan magnet selama berabad-abad dainggap sebagai dua fenomena alam yang terpisah dan seolah0olah tidak ada hubungannya. Barulah ketika Hans Christian Oersted pada tahun 1820 mendemonstrasiakn fenomena yang sangat menarik di unuversitas Kopenhagen. Ilmuan baru melihat bahwa listrik dan magnet itu seperti saudara kembar. Oersted menunjukkan adanya penyimpangan jarum kompas yang diletakkan di sekitar kawat berarus listrik. Sejak saat itu disimpulkan bahwa ada hubungan timabl nalik antara listrik dan magnet.
Kemudian Oersted juga mengamati bahwa serbuk besi yang diletakkan berserak di atas karton akan mempumnyai pola teratur apabila arus listri dialirkan menembus karton tersebut. Oersted akhirnya menyimpulakn arus listrik pasti menimbulkan medan magnet. Namun Dia tidak mengetahui keterkaitan antara mereka. Penemuan Oersted ini mengilhami dua orang ahli fisika bangsa Prancis bernama Jean baptiste Biot dan Felix Savart.
Hampir dalam waktu bersamaan Andre Marie Ampere menemukan adanya kekuatan saling menarik dari dua buah kawat sejajar yang dialiri arus dan berarah sama. Sebaliknya bila arah arusnya berlawanan akan tolak menolak.
Apabila salah satu kawat diganti dengan magnet dan didekatkan ternya gaya tarik dan tolak masih ada untuk mempermudah mendapatkan hal yang sama Ampere merumuskannya dalam bentuk kaidah tangan kanan, seperti ynag terlihat pada gambar berikut:
Kaidah tangan kanan mengmberitahukan kepada kita untuk mengubah energi listrik (arus) menjadi energi mekanis (gaya tolak).
Di tahun 1831, dua orang ahli fisika yang bekerja terpisah yakni Michael Faraday (Inggris) dan Robert Henry (amerika) menemukan fenomena yang hampir sama. Sepotong kawat penghantar yang tak berarus digerakkan memotong garis-garis gaya medanmagnet yang ada di sekitar sebatang magnet. Tetapi kawat yang mula-mula tidak berarus tumbul arus listrik walaupun hanya sesaat. Fenomena ini terjadi juga jika batang magnetnya yang digerakkan. Faraday beerpikir jikalau pergerakannya dibut terus menerus misalnya dengan diputar, bukankah arus sesaat yang timbul akan bersifat tetap. Faraday mengatakan bahwa suatu kumparan kawat yang digerakkan memotong garis-garis gaya medan magnet akan timbul gaya gerak listrik induksi di dalam kumparan kawaqt itu yang secara notasi dituliskan:
Disini B adalah kuat medan. Dengan demikian telah ditemukan suatu hukum baru yang menghubungkan medan listrik dengan medan magnet.
Pada tahun 1834, heinrich Friedrich Emil Lenz mengenmukakan teori tentang adanya arus induksi. Hal ini dikenal dengan kaidah tangan kiri Lenz. Kaidah ini mengatakan bahwa bila kita dapat merekayasa sehinnga arah medan magnet menuruti jari telunjuk dan kawat penghantar digerakkan mmengikuti arah ibu jari, maka arus induksi akan tiimbul mengikuti arah jari tengah. Jadi, tegangan yang diinduksikan oleh perubahan fluks magnetik mempunyai polaritas sedemikian sehingga arus induksi dalam lintasan tertutup akan memberikan efek penambahan fluks sekunder yang melawan fluks primer. Perkembangan ilmu kemagnetan membutuhkan waktu yang panjang dan peran serta ilmuan yang tak kalah banyaknya dari penemuan kelistrikan.
- Hubungan Kelistrikan dengan Kemagnetan
Kelistrikan dan kemagnetan adalah suatu fenomena alam yang memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya. Hal ini dibuktikan oleh fisikawan Inggris yaitu James Clerk Maxwell.
Berbeda dengan para ilmuan sebelumnya yang secara estafet mengembangkan ilmu penegtahuan kelistrikan lewat pengamatan dan percobaan James Clerk Maxwell memberikan kontribusinya dalam bentuk teori yang mampu menerangkan fenomena listrik magnet menjadi satu kesatuan. Menurut Maxwell listrik dan magnet sebenarnya berasal dari sumber yang sama. Keduanya saling berkaitan erat dalam arti listrik dapat diubah menjadi magnet dan sebaliknya magnet dibangkitkan dengan magnet. Maxwell berusaha untuk merumuskan keterkaitan keduanya dengan bahasa matematis yang sederhanya.
Dikenal ada dua macam perumusan persamaan Maxwell, yakni perumusan dalm bentuk diferensial dan integral. Perumusan yang biasa digunakan adalah perumusan diverensial yakni:
Dengan catatan: E adalah kuat medan listrik, D adalah arus pergeseran, B adalah induksi magnet, J adalah rapat arus dan H adalah kuat medan magnet.
Dengan berkembangnya ilmu kemagnetan dan di dukung dengan ilmu lainnya maka para perekayasa dapat membuat teknologi mulai dari yang sederhana hingga mutakhir untuk mempermudah pekerjaan manusia.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
· Fenomena-fenomena alam yang terjadi di sekitar kita sebenarnya memiliki rahasia yang dapat diungkapkan dan hasilnya akan berguna bagi kehidupan.
· Arus listrik timbul karena adanya perpindahan muatan dari potensial tinggi ke potensial rendah.
· Kelistrikan dan kemagnetan merupakan dua fenomena alam yang memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya.
· Dengan listrik suatu benda dapat dijadikan magnet dan sebaliknya dengan bantuan magnet energi listrik dibangkitkan.
· Hubungan listrik dan magnet dirumuskan oleh Maxwell dengan metode integral dan diferensial.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar