Mengenal Faraday dan Maxwell, Dua Sosok Penerang Dunia
Oleh: Syafril Agung Oloan Siregar
Hai, kamu lagi apa sekarang? Lagi nonton TV? Lagi ngerjain tugas di bawah sinar lampu LED? Atau sedang main HP sambil ngecharge? Apapun itu, kalian sedang memanfaatkan listrik, tepatnya listrik arus bolak-balik/Alternate Current (AC).
Listrik AC adalah jenis arus listrik dimana gelombangnya merupakan gelombang sinusoidal. Dengan kata lain, listrik AC dapat bernilai positif ataupun negatif. Untuk membuatnya standar, maka disepakatilah arus efektif yang nilainya satu per akar tiga dari nilai maksimal (nilai puncak).
Arus AC pertama kali disebar luaskan oleh Nikola Tesla di sekitar 1881. Pada saat itu, Tesla mendesain sebuah alat yang dapat memproduksi listrik secara massal dengan harga yang murah. Alat itu nantinya akan dikenal dengan mesin induksi atau mesin asinkron.
Tesla mampu membuat alat sekeren itu adalah karena berdasarkan teori-teori dan hukum-hukum dari dua tokoh kita hari ini, Michael Faraday dan James Clerk Maxwell.
Jika berbicara tentang Michael Faraday, tidak afdal rasanya bila tidak berbicara juga tentang James Clerk Maxwell. Keduanya merupakan satu paket yang tidak boleh dipisahkan. Saling mempengaruhi dan dipengaruhi satu sama lain. Michael C. Hart sendiri menggandeng mereka dalam bukunya, 100 Orang Paling Berpengaruh. Ia menempatkan Faraday di posisi 23 dan Maxwell di posisi 24.
Persamaan James Clerk Maxwell adalah salah satu faktor Albert Einstein dapat menemukan persamaan relativitasnya yang termasyhur itu. Tetapi, berbeda dengan Einstein yang terkenal bahkan di kalangan awam sekalipun, Maxwell masih kurang familiar di telinga awam. Ia hanya terkenal di kalangan tertentu. Padahal, ia adalah peletak dasar-dasar banyak hal di fisika modern. Einstein sendiri mengakui pengaruh Maxwell. Ia menyebut “I stand not on the shoulders of Newton, but on the shoulders of James Clerk Maxwell”. Artinya: "Saya tidak disokong oleh bahu Newton, tetapi oleh bahu James Clerk Maxwell".
Faraday di sisi lain banyak mempengaruhi Maxwell. Misalnya, konsep medan magnet yang dihasilkan oleh medan listrik itu lahir dari eksperimen Faraday yang kemudian disempurnakan Maxwell. Maxwell sendiri menurunkan persamaan tersebut dari konsep garis-garis medan yang lebih familiar disebut fluks yang juga merupakan karya Faraday.
Maxwell lebih muda 40 tahun dari Faraday, Tetapi, mereka sempat bertemu di London sekitar pertengahan abad ke-19. Saat itu, Maxwell merupakan profesor muda sedangkan Faraday baru saja pensiun.
Maxwell tersohor dengan penjelasannya tentang cincin Saturnus. Menurut Maxwell, cincin Saturnus terdiri dari sangat banyak partikel kecil yang semakin sedikit jika lebih jauh dari pusat massa saturnus. Hal ini dikarenakan gravitasi Saturnus yang semakin mengecil di titik tersebut. Analisis ini sudah dibuktikan NASA pada 2004, lebih dari seratus tahun setelah Maxwell menjelaskannya.
Adapun karya Maxwell yang paling terkenal adalah empat buah persamaan di bidang elektromagnetisme. Empat persamaan ini membuktikan bahwa listrik merupakan merupakan gelombang elektromagnet, sama dengan cahaya. Persamaan Maxwell akan terus berkembang hingga Einstein di kemudian hari berhasil menjelaskan Efek Fotolistirik dan Hertz berhasil membuktikan gelombang radio sebagai gelombang elektromagnet.
Keempat persamaan itu adalah:
1. ∇ x E = – (∂B/∂t)2. ∇ ×H = (J +∂D/∂t)3. ∇ ∙D =q4. ∇ ∙B =0
Keterangan:
E = Kuat medan listrik (V/m)
H = Kuat medan magnet (A/m)
B = rapat fluks magnet (Tesla)
D = Rapat fluks Listrik (As/m2)
J = Rapat arus (A/m2)
q = Rapat muatan (As/m3)
∇ = Operator Vektor
Yang menakjubkan dari persamaan Maxwell adalah ia sudah otomatis relatif, padahal ia tercipta berpuluh tahun sebelum Einstein menjelaskan Teori Relativitas Khususnya. Hal yang tidak dapat dipenuhi oleh Hukum Newton. ini membuat seorang Profesor Tjian May On (guru besar Fisika ITB) mengatakan, “Yang paling membuat saya merinding adalah persamaan Maxwell, itu persamaan klasik, of course nonquantum mechanics karena dia gelombang, tidak bicara tentang foton. Di pihak lain, meski tidak manifestly covariant persamaan Maxwell itu memang relativistik. Waktu pak Maxwell, belum ada relativitas, tapi karya besar itu kok otomatis relativistik.”
Maxwell juga mampu menemukan hubungan antara medan magnet dengan medan listrik. Hal yang sudah diyakini oleh Orsted dan Faraday tetapi mereka belum dapat memberikan persamaan pastinya. Hebatnya lagi, semua itu dilakukan Maxwell tanpa eksperimen, ia hanya menggunakan metode penurunan dan analisis matematika. Metode yang nantinya juga akan diterapkan oleh Einstein.
Hukum Faraday adalah dasar dari elektromagnetisme. Michael Faraday merumuskan hukum ini pada 1831. Hukum Faraday menjelaskan bagaimana perubahan medan magnet dapat mengakibatkan medan listrik.
Dalam percobaan Faraday atau sering dikenal dengan istilah Eksperimen Faraday, Michael Faraday mengambil sebuah magnet dan sebuah kumparan yang terhubungkan ke galvometer. Pada awalnya, magnet diletakkan agak berjauhan dengan kumparan sehingga tidak ada defleksi pada galvometer. Jarum pada galvometer tetap menunjukan angka 0.
Ketika magnet bergerak masuk ke dalam kumparan, jarum pada galvometer juga bergerak menyimpang ke satu arah tertentu (ke kanan). Pada saat magnet didiamkan pada posisi tersebut, jarum pada galvometer bergerak kembali ke posisi 0. Namun ketika magnet digerakan atau ditarik menjauhi kumparan, terjadi defleksi pada galvometer, jarum pada galvometer bergerak menyimpang berlawanan dengan arah sebelumnya (ke kiri).
Pada saat magnet didiamkan lagi, jarum pada galvometer kembali ke posisi 0. Demikian juga apabila yang bergerak adalah Kumparan, tetapi Magnet pada posisi tetap, galvometer akan menunjukan defleksi dengan cara yang sama. Dari percobaan Faraday itu lah disimpulkan bahwa semakin cepat perubahan medan magnet semakin besar pula gaya gerak listrik yang diinduksi oleh kumparan tersebut.
Catatan : Galvometer adalah alat uji yang digunakan untuk mengetahui ada tidaknya tegangan pada sebuah rangkaian listrik.
Dari percobaan itulah lahir dua bunyi Hukum Faraday, yaitu:
Hukum Faraday I
'Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan gaya gerak listrik (GGL) yang diinduksi oleh kumparan tersebut.'
Hukum Faraday II
'Tegangan GGL induksi di dalam rangkaian tertutup adalah sebanding dengan kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.'
Namun ada juga mengabungkan kedua hukum Faraday tersebut menjadi satu pernyataan yaitu:
'Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi yang sebanding dengan laju perubahan fluks.'
Hukum Faraday dapat dinyatakan dengan persamaan matematika seperti dibawah ini:
ɛ = -N (ΔΦ/Δt)
Keterangan :
ɛ = GGL induksi (volt)
N = Jumlah lilitan kumparan
ΔΦ = Perubahan fluks magnetik (weber)
∆t = selang waktu (s)
Catatan: Tanda negatif berarti arah ggl induksi berlawanan arah dengan arah fluks magnet.
Mungkin ada pembelaan, kalau tidak ada mereka, orang lain akan menemukannya. Tetapi, sejarah adalah sejarah. Hanya bisa dipelajari dan dikenang, jangan diubah-ubah. Adios.
britannnica.com
warstek.com
Hayt, William. Elektromagnetika. Erlangga. Jakarta. 2009
#30DWCDay26
 |
| Berbagai Jenis Gelombang Listrik |
Listrik AC adalah jenis arus listrik dimana gelombangnya merupakan gelombang sinusoidal. Dengan kata lain, listrik AC dapat bernilai positif ataupun negatif. Untuk membuatnya standar, maka disepakatilah arus efektif yang nilainya satu per akar tiga dari nilai maksimal (nilai puncak).
Arus AC pertama kali disebar luaskan oleh Nikola Tesla di sekitar 1881. Pada saat itu, Tesla mendesain sebuah alat yang dapat memproduksi listrik secara massal dengan harga yang murah. Alat itu nantinya akan dikenal dengan mesin induksi atau mesin asinkron.
Tesla mampu membuat alat sekeren itu adalah karena berdasarkan teori-teori dan hukum-hukum dari dua tokoh kita hari ini, Michael Faraday dan James Clerk Maxwell.
Dua Orang yang Sulit Dipisahkan dari Fisika Listrik
 |
| Faraday dan Maxwell |
Jika berbicara tentang Michael Faraday, tidak afdal rasanya bila tidak berbicara juga tentang James Clerk Maxwell. Keduanya merupakan satu paket yang tidak boleh dipisahkan. Saling mempengaruhi dan dipengaruhi satu sama lain. Michael C. Hart sendiri menggandeng mereka dalam bukunya, 100 Orang Paling Berpengaruh. Ia menempatkan Faraday di posisi 23 dan Maxwell di posisi 24.
Persamaan James Clerk Maxwell adalah salah satu faktor Albert Einstein dapat menemukan persamaan relativitasnya yang termasyhur itu. Tetapi, berbeda dengan Einstein yang terkenal bahkan di kalangan awam sekalipun, Maxwell masih kurang familiar di telinga awam. Ia hanya terkenal di kalangan tertentu. Padahal, ia adalah peletak dasar-dasar banyak hal di fisika modern. Einstein sendiri mengakui pengaruh Maxwell. Ia menyebut “I stand not on the shoulders of Newton, but on the shoulders of James Clerk Maxwell”. Artinya: "Saya tidak disokong oleh bahu Newton, tetapi oleh bahu James Clerk Maxwell".
Faraday di sisi lain banyak mempengaruhi Maxwell. Misalnya, konsep medan magnet yang dihasilkan oleh medan listrik itu lahir dari eksperimen Faraday yang kemudian disempurnakan Maxwell. Maxwell sendiri menurunkan persamaan tersebut dari konsep garis-garis medan yang lebih familiar disebut fluks yang juga merupakan karya Faraday.
Maxwell lebih muda 40 tahun dari Faraday, Tetapi, mereka sempat bertemu di London sekitar pertengahan abad ke-19. Saat itu, Maxwell merupakan profesor muda sedangkan Faraday baru saja pensiun.
Persamaan Maxwell yang Dijuluki Persamaan Terpenting
 |
| Persamaan Maxwell |
Maxwell tersohor dengan penjelasannya tentang cincin Saturnus. Menurut Maxwell, cincin Saturnus terdiri dari sangat banyak partikel kecil yang semakin sedikit jika lebih jauh dari pusat massa saturnus. Hal ini dikarenakan gravitasi Saturnus yang semakin mengecil di titik tersebut. Analisis ini sudah dibuktikan NASA pada 2004, lebih dari seratus tahun setelah Maxwell menjelaskannya.
Adapun karya Maxwell yang paling terkenal adalah empat buah persamaan di bidang elektromagnetisme. Empat persamaan ini membuktikan bahwa listrik merupakan merupakan gelombang elektromagnet, sama dengan cahaya. Persamaan Maxwell akan terus berkembang hingga Einstein di kemudian hari berhasil menjelaskan Efek Fotolistirik dan Hertz berhasil membuktikan gelombang radio sebagai gelombang elektromagnet.
Keempat persamaan itu adalah:
1. ∇ x E = – (∂B/∂t)2. ∇ ×H = (J +∂D/∂t)3. ∇ ∙D =q4. ∇ ∙B =0
Keterangan:
E = Kuat medan listrik (V/m)
H = Kuat medan magnet (A/m)
B = rapat fluks magnet (Tesla)
D = Rapat fluks Listrik (As/m2)
J = Rapat arus (A/m2)
q = Rapat muatan (As/m3)
∇ = Operator Vektor
 |
| Prasasti Persamaan Maxwell |
Yang menakjubkan dari persamaan Maxwell adalah ia sudah otomatis relatif, padahal ia tercipta berpuluh tahun sebelum Einstein menjelaskan Teori Relativitas Khususnya. Hal yang tidak dapat dipenuhi oleh Hukum Newton. ini membuat seorang Profesor Tjian May On (guru besar Fisika ITB) mengatakan, “Yang paling membuat saya merinding adalah persamaan Maxwell, itu persamaan klasik, of course nonquantum mechanics karena dia gelombang, tidak bicara tentang foton. Di pihak lain, meski tidak manifestly covariant persamaan Maxwell itu memang relativistik. Waktu pak Maxwell, belum ada relativitas, tapi karya besar itu kok otomatis relativistik.”
Maxwell juga mampu menemukan hubungan antara medan magnet dengan medan listrik. Hal yang sudah diyakini oleh Orsted dan Faraday tetapi mereka belum dapat memberikan persamaan pastinya. Hebatnya lagi, semua itu dilakukan Maxwell tanpa eksperimen, ia hanya menggunakan metode penurunan dan analisis matematika. Metode yang nantinya juga akan diterapkan oleh Einstein.
Hukum Faraday, Penemu Dasar dari Pembangkitan Energi Listrik
 |
| Hukum Induksi Faraday |
Hukum Faraday adalah dasar dari elektromagnetisme. Michael Faraday merumuskan hukum ini pada 1831. Hukum Faraday menjelaskan bagaimana perubahan medan magnet dapat mengakibatkan medan listrik.
Dalam percobaan Faraday atau sering dikenal dengan istilah Eksperimen Faraday, Michael Faraday mengambil sebuah magnet dan sebuah kumparan yang terhubungkan ke galvometer. Pada awalnya, magnet diletakkan agak berjauhan dengan kumparan sehingga tidak ada defleksi pada galvometer. Jarum pada galvometer tetap menunjukan angka 0.
Ketika magnet bergerak masuk ke dalam kumparan, jarum pada galvometer juga bergerak menyimpang ke satu arah tertentu (ke kanan). Pada saat magnet didiamkan pada posisi tersebut, jarum pada galvometer bergerak kembali ke posisi 0. Namun ketika magnet digerakan atau ditarik menjauhi kumparan, terjadi defleksi pada galvometer, jarum pada galvometer bergerak menyimpang berlawanan dengan arah sebelumnya (ke kiri).
Pada saat magnet didiamkan lagi, jarum pada galvometer kembali ke posisi 0. Demikian juga apabila yang bergerak adalah Kumparan, tetapi Magnet pada posisi tetap, galvometer akan menunjukan defleksi dengan cara yang sama. Dari percobaan Faraday itu lah disimpulkan bahwa semakin cepat perubahan medan magnet semakin besar pula gaya gerak listrik yang diinduksi oleh kumparan tersebut.
Catatan : Galvometer adalah alat uji yang digunakan untuk mengetahui ada tidaknya tegangan pada sebuah rangkaian listrik.
Dari percobaan itulah lahir dua bunyi Hukum Faraday, yaitu:
Hukum Faraday I
'Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan gaya gerak listrik (GGL) yang diinduksi oleh kumparan tersebut.'
Hukum Faraday II
'Tegangan GGL induksi di dalam rangkaian tertutup adalah sebanding dengan kecepatan perubahan fluks terhadap waktu.'
Namun ada juga mengabungkan kedua hukum Faraday tersebut menjadi satu pernyataan yaitu:
'Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan menyebabkan Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi yang sebanding dengan laju perubahan fluks.'
Hukum Faraday dapat dinyatakan dengan persamaan matematika seperti dibawah ini:
ɛ = -N (ΔΦ/Δt)
Keterangan :
ɛ = GGL induksi (volt)
N = Jumlah lilitan kumparan
ΔΦ = Perubahan fluks magnetik (weber)
∆t = selang waktu (s)
Catatan: Tanda negatif berarti arah ggl induksi berlawanan arah dengan arah fluks magnet.
Penutup
Maxwell lahir di Edinburgh pada 1831 dan meninggal pada 1879. Ia adalah lulusan University of Edinburgh dan Cambridge University. Faraday sendiri lahir pada 1791 di London dan meninggal pada 1867 di Molesey. Keduanya merupakan dua tokoh penting Britania Raya dan dunia sains modern. Dua orang yang mengubah banyak hal. Tanpa mereka takkan ada listrik AC apalagi radio dan televisi. Dan kita akan gelap.Mungkin ada pembelaan, kalau tidak ada mereka, orang lain akan menemukannya. Tetapi, sejarah adalah sejarah. Hanya bisa dipelajari dan dikenang, jangan diubah-ubah. Adios.
Referensi:
binus.ac.idbritannnica.com
warstek.com
Hayt, William. Elektromagnetika. Erlangga. Jakarta. 2009
#30DWCDay26
Comments
Post a Comment