Seperti kita ketahui, listrik merupakan salah satu kebutuhan penting dan sangat fundamental
bagi manusia saat ini, listrik menjadi kebutuhan yang sangat vital
sebagai sebuah energi bagi umat manusia di dunia. Penemu listrik pertama kali,
Michael Faraday. Ia Bisa disebut sebagai
penemu listrik pertama di dunia dan juga dikenal sebagai “
Bapak Listrik”.
Faraday membuat terobosan baru ketika ia melilitkan dua kumparan kabel
yang terpisah dan menemukan bahwa kumparan pertma akan dilalui oleh
arus, sedangkan kumparan kedua dimasukan dimasukan arus. Inilah yang
saat ini dikenal sebagai
induksi timbal-balik. Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa "
perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik" yang dikenal sebagai
Hukum Faraday. Akibat dari penemuannya ini, Faraday bisa menemukan motor listrik dan dinamo listrik. selain dari itu, manfaat besar yang dapat kita rasakan adalah adanya Generator listrik yang bisa digunakan untuk pembangkit listrik tiap-tiap daerah yang bisa kita rasakan saat ini.
Akan tetapi, yang menjadi pertanyaan saat ini adalah, mengapa saya tidak menempatkan posisi Faraday sebagai posisi utama dalam skema listrik tersebut. apakah ada yang salah dengan Faraday?
Sebelum kita membahas lebih jauh, marilah kita mengenal Tentang
Ampere
Andre-Marie
Ampere (1775-1836) adalah ahli fisika dan matematika perancis,
bapak elektro dinamika, penemu elektromagnet (magnet listrik), penemu
hukum elektro magnet atau hukum Ampere, penemu jarum astatik; guru besar
fisika, kimia, dan matematika; anggota Akademi sain (1814), pemikir,
dan pengarang. Bukunya berjudul Bunga Rampai Pengamatan Elektrodinamika
(1822), Teori Fenomen Elektrodinamika (1826). Keduanya dalam bahasa
Perancis.
Pada tahun 1820 Oersted, ahli fisika Denmark, menemukan bahwa jarum
kompas beranjak biladitaruh di dekat kawat (penghantar, konduktor)yang
berarus listrik. Ampere sadar betapa penting penemuan Oersted itu. Ia
segera mengadakan eksperimen. Dari eksperimennya ia menemukan bahwa
kumparan bersifat sebagai magnet batang, bahwa besi lunak dalam kumparan
berubah jadi magnet dan kumparan yang berisi batang besi lunak jadi
magnet yang kuat, bahwa dua penghantar yang berdekatan yang beraliran
arus listrik saling mengeluarkan gaya. Akhirnya Ampere menemukan hukum
matematika untuk menghitung gaya tersebut. Hukum ini kemudian terkenal
dengan nama hukum elektrodinamika. Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa "
perubahan pada medan listrik dapat menghasilkan medan magnet". akibat dari percobaan ini, Ampere membuat alat untuk mengukur arus listrik, yang kemudian
berkembang jadi galvanomater. Ia menyarankan telegraf elektromagnet. 26
kabel dan komutator (saklar putar). Komutator ini pertama kali di pakai
pada generator listrik Pixii (1832). selain itu, penemuan terbesar adalah ditemukannya Kapasitor, yang menjadi fundamental utama dalam penggunaan batterai Charging, yang digunakan di era modern saat ini.
Berdasarkan dua cerita di atas, ada dua perbedaan teori yang saling bertentangan, seperti apa yang diungkapkan oleh Faraday dan Ampere. oleh sebab itu, maka muncullah
James Clerk Maxwell
(lahir di
Edinburgh,
13 Juni
1831 – meninggal
di
Cambridge,
15 November
1879 pada umur 48 tahun)
adalah
fisikawan
Skotlandia
yang pertama kali menulis hukum
magnetisme
dan kelistrikan dalam rumus matematis. Pada tahun
1864, ia membuktikan bahwa
gelombang elektromagnetik ialah gabungan dari osilasi
medan listrik
dan
magnetik.
Maxwell adalah salah seorang ilmuwan Fisika yang berjasa dalam kemajuan ilmu pengetahuan serta teknologi
yang berhubungan dengan gelombang. Maxwell berhasil mempersatukan
penemuan-penumuan dari berbagai fisikawan diantaranya Ampere dan
Faraday. Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik mempersatukan Kedua teori ini dimana menurut Faraday”medan listrik dapat ditimbulkan dari perubahan medan magnet”.
Sedangkan Maxwell membuat hipotesa bahwa
medan listrik yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan
medan magnet, yang sama halnya dengan dengan
medan magnet yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan akan menghasilkan
medan listrik. Hal ini melengkapi teori maxwell , yaitu hubungan yang sangat penting antara
medan listrik dan
medan magnet yang dikenal dengan persamaan Maxwell.
Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik, Maxwell juga menghitung cepat rambat gelomabang elektromagnetik dengan persamaan
Keterangan :
- C= cepat rambat gelombang elektromagnetik
- μₒ = permeabilitas listrik ruang hampa = 4π x 10-7Wb/Am
- Ԑₒ = permitivitas magnet ruang hampa = 8,85418 x 10-12C2/N m2
Dengan memasukkan harga μₒ dan Ԑₒ diatas maka di peroleh cepat rambat gelombang elektromagnetik sebesar c= 2,99792 x 108 m/s = 3 x 108 m/s.
Nilai
tersebut ternyata sesuai dengan cepat rambat cahaya dalam ruang hampa.
Dengan hasil ini maka Maxwell mengatakan bahwa cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Seperti gelombang mekanik maka cahaya mengalami gejala gelombang pada umumnya yaitu reflksi(pemantulan), refraksi(pembiasan), interferensi, difraksi serta polarisasi.
Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik menyimpulkan bahwa Sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:
- Perubahan medan listrik dan medan magnet
terjadi pada saat yang bersamaan sehingga kedua medan memiliki harga
maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.
- Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang
- Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal
- Mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi juga polarisasi
- Besar medan listrik dan medan magnet (E=cB)
- Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet karena gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan
- Kecepatan dalam ruang hampa sama dengan kecepatan di udara 3 x 108 m/s.
Jadi, selain dapat menyatukan dua teori yang saling bertentangan, maxwell juga bisa menemukan
gelombang elektromagnetik (seperti cahaya) yang tercipta dari perpaduan antara medan listrik dan medan magnet yang saling simetri. Meskipun, pada kenyataannya, sampai saat ini, listrik dan magnet tidak dapat disemitrikan. kenapa ??
Hal ini dikarenakan kutub positif dan kutub negatif pada listrik dapat dipisahkan, sedangkan kutub utara dan selatan pada magnet tidak dapat dipisahkan meskipun magnet tersebut dipotong sekecil apapun. Itulah yang menjadi PR orang-orang fisika di masa kini maupun di masa yang akan datang....
PERANG ARUS (War of Currents)
Saya akan coba mengulas skema listrik tersebut pada sisi berikutnya....
Tanpa bermaksud untuk "merendahkan" atau bahkan mengabaikan ilmuwan-ilmuwan lain yang berpengaruh dalam dunia listrik, seperti Charles Augistin Coloumb yang memiliki andil pula dalam menemukan muatan listrik, Goerge Ohm yang menemukan hubungan antara arus, tegangan listrik, dan hambatan, serta James Watt yang menemukan daya listrik, yang dipakai untuk perhitungan rekening listrik kita yang kita bayar tiap bulan.
Disini, saya akan bicara tentang
Thomas Alfa Edison dan Nikola Tesla merupakan dua nama tokoh hebat sepanjang sejarah. Penemuan-penemuan
mereka memiliki peran penting di dunia modern hingga saat ini. Jika
berbicara mengenai kedua tokoh tersebut, yang terlintas dalam benak kita
ialah tentang perang arus (war of currents atau battle of currents).
Bila Thomas Alfa Edison terkenal sebagai penemu generator arus searah,
maka Nikolas Tesla adalah penemu generator arus bolak balik.
Perang arus merupakan duel antara
Nikola Tesla dan Westinghouse dengan Thomas A. Edison dan the general
electric company. Latar belakang terjadinya perang arus ialah dimulai
ketika Edison tidak ingin kehilangan hak royalti atas arus searah (DC)
yang pada saat itu menjadi standar yang digunakan di Amerika. Pada tahun
1879, Thomas A. Edison mempublikasikan temuannya berupa bola lampu
pijar di depan umum. Dalam penemuan tersebut, Edison membutuhkan
beberapa cara untuk menyalakan bohlam lampu tersebut yang bisa
didistribusikan melalui jarak yang besar. Untuk mengatasi masalah
tersebut, pada tahun 1887 Edison menemukan sistem arus searah dimana
listrik mengalir dalam satu arah yang konstan. Karena ketenarannya sudah
diakui dari penemuan-penemuan sebelumnya, Pemerintah Amerika siap
menerima sistem listrik dan segera dibangun. Namun kesulitan sistem arus
searah segera ditemukan, karena listrik hanya mengalir satu arah, arus
listrik yang mengalir menyebabkan kawat tembaga yang dialiri listrik
meleleh sehingga transmisi arus searah jarak jauh menjadi berbahaya dan
hampir mustahil. Solusi yang ditawarkan oleh Edison ialah dengan
menggunakan kabel tembaga yang lebih besar, namun solusi ini menyebabkan
seluruh kota menjadi sarang laba-laba karena banyaknya kabel besar yang
melintas.
Pada usia 28 tahun, Nikola Tesla
bermigrasi ke New York dimana listrik sudah lebih dulu hadir selama
sekitar 23 tahun. Ia terkejut menemukan banyak kabel panjang membentang
tergantung diseluruh kota New York akibat sistem DC Edison. Nikola Tesla
mencari pekerjaan di laboratorium Edison untuk mencoba memperbaiki
sistem DC Edison, ia memliki ide desain untuk arus motor bolak balik
namun diacuhkan oleh Edison. Namun Edison tetap menawarkan pekerjaan
kepada Tesla untuk memperbaiki sistem DC tersebut. Perbedaan yang
terjadi antara Edison dan Tesla memicu konflik dimana ketika Tesla
mengumumkan bahwa penelitiannya sudah usai dan ia meminta pembayaran
kepada Edison. Namun yang terjadi ialah Edison tidak mau membayarnya dan
menganggap sebagai gurauan, Tesla akhirnya marah dan mengundurkan diri.
Setelah mengundurkan diri, Tesla mendapatkan sumber pendanaan dari AK
Brown untuk mengembangkan motor arus bolak balik dan iapun membangun
komponen dari sistem tersebut.
Seorang pria bernama George
Westinghouse melihat penemuan berbakat yang dilakukan oleh Tesla dan
melihat potensi untuk sukses, George Westinghouse akhirnya pergi ke
laboratoriun Tesla dan membuat kesepakatan untuk membeli sistes arus
bolak balik milik Tesla. Setelah ia mendapatkan uang dari George
Westinghouse, Tesla pun akhirnya membangun laboratorium sendiri.
Meskipun arus AC milik tesla lebih unggul, namun tetap saja arus DC
masih menguasai pasar. Edison tau keunggulan dan keuntungan signifikan,
apalagi George Westinghouse mengukuhkan menjadi pesaing Edison. Atas
alas an tersebut, Edison memulai propaganda besar-besaran terhadap
sistem DC dengan mengatakan bahwa ”Direct current is like a river
flowing peacefully to sea, while alternating current Is like a torrent
rushing violently over a precipice”. Selain itu, propaganda juga
dilakukan dengan membuktikan kepada masyarakat melalui kursi eksekusi
yang diberi aliran listrik AC yang dianggap illegal karena dapat
membunuh manusia.
Tesla pun memberikan pernyataan bahwa
sistem arus AC aman jika tindakan pencegahan yang tepat dapat diambil.
Perang propaganda tersebut segera berakhir dengan diadakannya The
Columbian Exposition yang diselenggarakan di Chicago. Acara tersebut
mencari sumber kekuatan listrik yang praktis, mudah dan tidak
membutuhkan biaya mahal. Edison dengan sistem DC sudah terkenal di
Amerika berkat keberhasilan penemuan lainnya, sedangkan sistem AC oleh
Tesla dan Westinghouse mudah dikelola. Ketika dilakukan pendemonstrasian
alat kerja, sistem DC milik Edison lebih berbahaya karena kawat tembaga
besar yang melintas dimana-mana , sedangkan Westinghouse menawarkan
solusi dengan daya listrik yang lebih rendah, biaya setengah harga dan
tanpa jarring laba-laba. Pada akhirnya, perang arus dimenangkan oleh
Westinghouse berkat arus bolak balik ciptaan Nikola Tesla.
Sampai saat inipun, penggunaan arus AC lebih banyak kita gunakan daripada arus DC, tapi mengapa kita lebih mudah mengenal Edison daripada Tesla. Silahkan dicek, ketika anda tanya anak-anak tingkat sekolah dasar, mereka lebih tau tentang Edison daripada Tesla. Mungkin disinilah letak ketidakadilan kita dalam mengenal ilmuwan, hehehe...... :)
