Sejarah Listrik Statis dan Dinamis

Sejarah Listrik Statis

Sesungguhnya fenomena elektrostatik merupakan pemandangan yang sering sekali kita lihat sehari-hari. Beberapa dari kita mungkin pernah iseng menggosokkan penggaris plastik pada tangan kita kemudian mendekatkannya ke rambut teman kita hingga nampak beberapa helai rambut berdiri karenanya. Atau coba gunakanlah dengan menggunakan balon, gosokkan ke rambut kita kemudian tempelkanlah pada dinding, lihatlah apa yang terjadi ? balon akan menempel pada dinding. Atau dalam skala yang besar fenomena elektrostatik sering anda lihat pada timbulnya petir akibat loncatan muatan listrik statis di ionosfir.
Beberapa contoh di atas adalah salah satu dari sekian banyak fenomena elektrostatik yang sudah menjadi perhatian manusia sejak ribuan tahun lalu. Sejak zaman Yunani kira-kira 2600 tahun yang lalu, Thales of Miletus telah memperhatikan fenomena sebuah benda fosil mirip kaca atau resin yang digosokan dapat menarik benda-benda tertentu secara “ajaib”, misalnya pakaian yang terbuat dari bulu binatang. Fenomena ini telah menjadi perhatian banyak kalangan sampai berabad-abad kemudian, saat itu fosil tersebut dalam bahasa Yunani dinamai electron, dalam bahasa inggris ini dikenal sebagai batu ambar (amber) berasal dari bahasa Arab anbar. Kejadian alam ini belum dapat dijelaskan secara ilmiah kecuali menganggapnya sebagai sebuah “sihir” semata
Pada tahun 1600-an, seorang dokter istana Inggris, William Gilbert meneliti “keajaiban” batu ambar tersebut secara ilmiah dan membedakannya dari fenomena kemagnetan. Gilbert menamai gejala batu ambar ini dan gejala apapun yang serupa sebagai Electric (dalam bahasa Yunani batu ambar disebut electron) atau dalam bahasa Indonesia disebut listrik (bukan elektron). Sekarang istilah electric atau listrik dipakai untuk menamai semua gejala yang berhubungan dengan ion (elektron dan proton) serta dinamikanya. Tahun 1700-an, seorang Ilmuan bernama Du Fay menunjukkan bahwa ada dua jenis gejala kelistrikan statik. Pertama bahwa gejala listrik ini dapat menimbulkan efek tarik-menarik pada benda tertentu dan yang kedua dapat menyebabkan tolak-menolak. Dari dua gejala ini disimpulkan terdapat dua jenis sumber listrik (yang kemudian disebut muatan listrik). Du Fay menamakan gejala ini dengan istilah resinous(-) dan vitreous(+).
Seorang ilmuan, sastrawan, politisi dan terutama salah seorang penggagas deklarasi kemerdekaan Amerika, Benjamin Franklin pada tahun 1752 kemudian menyatakan bahwa fenomena kilat dan batu ambar merupakan gejala yang sama dan menamakan (memberi tanda) kedua jenis listrik (muatan listrik) ini sebagai positif (+) dan negatif (-). Penamaan ini dipakai hingga saat ini dan amat membantu dalam menjelaskan gaya elektrostatik Robert A. Millikan (1869-1953) kemudian melakukan eksperimen yang bertujuan mencari harga muatan yang paling kecil yang bisa didapatkan. Percobaan Millikan dikenal sebagai percobaan tetes-minyak (oil-drop).
Percobaan ini dilakukan dengan meneteskan minyak dengan tetesan kecil melalui dua pelat logam dengan beda potensial yang dapat diatur. Medan listrik yang dihasilkan dari kedua pelat akan menarik muatan listrik dari tetesan minyak tadi pada pelat bagian atas, dan jika beda tegangan diatur agar cukup bisa mengimbangi gaya gravitasi pada tetes minyak, maka partikel-partikel minyak yang mengandung muatan tadi akan melayang karena keseimbangan gaya ini. Pada keadaan ini gaya gravitasi (yang dapat kita hitung) sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat diketahui besarnya.
Nilai g dan E dapat diketahui sedangkan m diukur melalui kecepatan terminal. Millikan mengamati bahwa hasil dari muatan listrik yang diperoleh selalu kelipatan dari 1,602x10-19 C.
Hasil “percobaan tetes minyak” nya didapatkan harga muatan terkecil sebesar 1,6 x 10-19. Harga muatan ini dimiliki oleh partikel terkecil elektron, sehingga bilangan tersebut disebut e (muatan elektron). e = 1,602 x10-19 C. Artinya benda apapun yang bermuatan listrik, muatannya adalah kelipatan bilangan bulat dari harga e (1e, 2e, 3e…). Atas percobaan ini Millikan menerima hadiah Nobel bidang Fisika. Fenomena bahwa muatan listrik merupakan bilangan bulat dari e dikenal sebagai kuantisasi muatan. Kuantisasi artinya dapat ”dihitung” menjadi bagian-bagian terkecil. Karena muatan elektron sedemikian kecil, maka untuk menghasilkan 1 C saja diperlukan sekitar 6.242.197.253.433.208.489 buah electron.
Sebagaimana kita ketahui bahwa benda-benda non-konduktor memiliki muatan yang netral. Ini berarti bahwa jumlah muatan positif dan negatif di dalamnya sama. Dan karena setiap benda terdiri dari atom, maka dengan demikian jumlah muatan elektron akan sama dengan inti atom yang notabene bermuatan positif. Jika karena sesuatu hal, elektron dalam atom atau benda berpindah, maka benda atau atom akan kekurangan elektron, dan dengan demikian menjadi bermuatan positif. Benda/atom yang bermuatan positif ini cenderung menetralkan diri sebagai sifat dasarnya, dan ketika bertemu dengan benda lain yang kelebihan elektron, maka benda yang bemuatan positif akan mendekat.
Muatan negatif atau positif. Dua jenis muatan ini tidaklah seperti jenis laki-laki dan perempuan yang mudah dibedakan dengan kasat mata. Namun, menurut tradisi, gelas/kaca yang digosok dengan kain sutra merupakan benda bermuatan positif, sedangkan jika digosok dengan kain wol maka akan bermuatan negatif. Dengan demikian benda apapun yang ditolak oleh kaca yang telah digosok oleh kain sutra, maka ia kita sebut bermuatan positif. Demikan juga sebaliknya.
Ketika batang gelas digosok dengan kain sutra, sejumlah elektron dari batang gelas berpindah ke kain sutra sehingga batang gelas kekurangan elektron dan bermuatan positif. Batang gelas yang bermuatan positif akan menarik konduktor yang memiliki elektron bebas, misalnya kertas logam. Mekanisme sebalinya terjadi ketika kita menggosokan wol pada batang gelas, sejumlah elektron justru berpindah dari wol ke batang gelas sehingga batang gelas memiliki muatan negatif berlebih.

Sejarah Listrik Dinamis

André-Marie Ampère (lahir 20 Januari 1775 – meninggal 10 Juni 1836 pada umur 61 tahun) adalah fisikawan dan ilmuwan Perancis yang serba bisa yang juga merupakan salah satu pelopor di bidang listrik dinamis (elektrodinamika). Ia lahir di Polèmièux-au-Mont-d’Or dekat dengan kota Lyon. Ampere merupakan ilmuwan pertama yang mengembangkan alat untuk mengamati bahwa dua batang konduktor yang diletakkan berdampingan dan keduanya mengalirkan listrik searah akan saling tarik menarik dan jika berlawanan arah akan saling tolak menolak (elektromagnetisme).