Sejarah ditemukannya listrik

     Materi pada kali ini adalah mengenai sejarah ditemukannya listrik, mungkin kalian sampai saat ini masih ada yang masih belum tahu atau masih bingung tentang apa sih listrik itu :)

     Setiap hari kita menggunakan energi listrik, tapi kebanyakan orang belum tahu sejarah ditemukannya energi listrik. Padahal berkat riset beliaulah kita bisa menikmati energi listrik, coba aja kalau listrik gak ada. Susah kan??? :D

Gambar diatas adalah fotonya Bapak Listrik :D Namanya Michael Faraday :)

     Beliau adalah ilmuwan Inggris yang mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektromagnetisme dan elektrokimia.Beliau lahir pada tanggal 22 September 1791 di Newington Butts, Inggris. Efek magnetisme menuntunnya dalam menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet. Memang banyak tokoh-tokoh lain namun dari semua itu yang merupakan satu nama yang sangat berjasa dan dikenal sebagai perintis dalam meneliti tentang listrik dan magnet ialah Michael Faraday.

    

     Yang paling terkenal adalah percobaannya mengenai GGL (gaya gerak listrik). Mbah Michael Faraday membuat hipotesis bahwa medan magnet seharusnya dapat menimbulkan arus listrik. Nah, untuk membuktikan kebenaran hipotesisnya maka berdasarkan sebuah percobaan, disitu ditunjukkan bahwa magnet yang digerakkan di dalam kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Bila kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Bila magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang. Bila kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Dari percobaan tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itu disebut induksi elektromagnetik. Ada pula beda potensial yang timbul pada ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.  Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut :

Jika kutub utara magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan. Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.

   

Ini gambar ilustrasinya :D

Bunyi Hukum Faraday :

1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.
2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Kalau dengan bahasa matematis dituliskan :

e=-dθ/dt

Bila penghantar tersebut merupakan sebuah kumparan dengan N lilitan, maka besar GGL induksi yang terjadi adalah :

e=-N dθ/dt

Tanda negatif pada persamaan di atas menunjukkan persesuaian dengan hukum Lenz sebagai berikut  :

”Arah arus induksi dalam penghantar sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan melawan perubahan garis-garis gaya maget yang menimbulkannya”.

Gambar dibawah adalah sebuah kumparan dengan N lilitan yang diputar pada suatu sumbu dalam medan magnet homogen.

Saat kumparan pada posisi A – B (lihat gambar A dan gambar B), fluks magnet (Ф) yang berhasil dilingkupi adalah maksimum (Фm).

Tetapi saat kumparan diputar berlawanan arah jarum jam sejauh α dan berada posisi A’ – B’ maka fluks magnet   yang  berhasil  dilingkupi  hanya  sebesar  :

Ф  = Фm cos α

.      

Bila kumparan kumparan tersebut diputar dengan kecepatan ω dan perubahan dari posisi AB ke posisi A’ B’ ditempuh dalam waktu t detik, maka besar sudut yang ditempuh adalah   α = ω . t.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa besar flux magnet yang dapat dilingkupi oleh kumparan setiap saatnya adalah :

Ф  = Фm cos ω . t

Sehingga besar GGL induksi yang terjadi setiap saatnya dapat dihitung sbb :

e = N.Фm sin ωt. ω 

e = ω.N.Фm sin ωt 

Dari persamaan di atas terlihat bahwa GGL induksi (tegangan) e merupakan fungsi sinus.

Hal ini berarti bahwa tegangan e akan mencapai harga maksimum pada saat sin ωt  = 1.

Dengan demikian besarnya tegangan maksimum dapat dihitung sebagai berikut :

Em = ω.N.Фm

Sehingga persamaan  berubah menjadi :

e = Em sin ωt

Bila tegangan ini dihubungkan dengan beban resistif, maka arus akan mengalir dan persamaan arusnya dapat ditulis sebagai berikut :

i = Im sin ωt

Berdasarkan uraian di atas dapat dipahami, bahwa jika  kumparan  di atas  diputar sejauh 2π radian (360°), maka tegangan yang terjadi akan berbentuk gelombang sinus seperti pada gambar dibawah ini :

Dari gambar tersebut terlihat bahwa tegangan akan  mencapai  harga  maksimumnya pada  saat :

ωt=π/2  radian atau 90° dan ωt= 3π/2 radian atau 270°

karena pada saat tersebut nilai sinusnya sama dengan satu dan minus satu.

Harga maksimum disebut juga dengan harga puncak (peak value) atau amplitudo.

Sedangkan harga maksimum positif ke maksimum negatif disebut dengan harga puncak ke puncak (peak to peak value).

     Jadi seperti itulah mbah kita membuat experimen dan rumus-rumus yang sampai sekarang masih menjadi dasar keilmuan kita semua :D

     Ternyata rumit ya perhitungannya, sekarang kitalah yang bertugas untuk mengembangkan dan mengaplikasikannya menjadi sesuatu yang berguna untuk banyak orang. Semoga kalian bisa menjadi penemu-penemu berikutnya :D