Perkembangan Listrik Magnet

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 magnet dan magnet daopat membangkitkan tenaga listrik.

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

1. Bagaimana sejarah ditemukannya listrik dalam kehidupan?

2. Bagaimana ditemukannya sifat magnet dan pengaruhnya

dalam kehidupan?

3. 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.

2. 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.

3. 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.