Memahami Listrik dan Kemagnetan

Kamu pasti sudah tahu yang namanya Listrik. Penemuan listrik oleh manusia modern merupakan titik mulai perkembangan teknologi yang terjadi sampai hari ini. 

Tanpa ada Listrik, kita tidak akan bisa menemukan hal-hal lain yang sedemikian maju pesat sampai hari ini. Kalau kita bicara listrik tentu tidak lepas dari yang namanya Magnet / Kemagnetan. Pada Artikel kali ini kita akan berlajar bersama tentang "Listrik dan Kemagnetan".

Seluruh efek listrik disebabkan oleh muatan listrik. terdapat dua jenis muatan listrik, yaitu positif dan negatif. Muatan ini mengerahkan gaya elektromagnetik satu sama lain. medan listrik adalah wilayah gaya ini bekerja.

Gambar Medan Magnetik dan Gaya

Dalam atom, proton membawa muatan positif, sementara elektron membawa muatan negatif. Secara normal, atom  bersifat netral dan memiliki jumlah setara dengan muatan.

Namun, atom dapat memperoleh atau kehilangan elektron, misalnya dengan digosok. Lalu, atom itu akan menjadi atom bermuatan  atau ion.

Ion dapat diproduksi berkelanjutan oleh generator van de Graf. Ion pada objek bermuatan  dapat menyebabkan objek lain di dekatnya menjadi bermuatan. Proses ini disebut sebagai Induksi.

Listrik mempunyai banyak kemiripan dengan kemagnetan. Sebagai contoh , garis bidang listrik diantara muatan berbentuk sama sebagai garis gaya magnetik.. Jadi, medan magnet sama dengan medan listrik. Besi memiliki area bermagnet yang disebut domain. Jika arah magnetik domain di sepotong besi berbaris, besi menjadi bermagnet.Berikit adalah Video simulasi tentang Garis gaya Magnet :

Elektroskop Daun Emas

Batang polythene dapat memperoleh elektron tambahan saat digosok. Menyentuhkan batang bermuatan ke bagian atas elektroskop menyebabkan elektron bergerak ke dalam elektroskop. Elektron di bidang tengah dan di daun emas menolak satu sama lain dan daun pun terangkat. Berikut adalah gambar elektroskop daun emas :

Gambar Alat Elektroskop Daun Emas

Medan Listrik Dan Gaya

Muatan pada jenis yang sama saling menolak, sementara muatan-muatan dengan jenis berbeda saling tarik menarik. Salah satu cara memikirkN medan listrik adalah satu set  garis gaya sebagaimana digambarkan di bawah ini :

Gambar ilustrasi Medan Listrik dan Gaya

Induksi

Saat objek bermuatan dibawa mendekati material lain, seperti kertas, gaya elektrostatik menyebabkan perpindahan muatan di dalam material tersebut. ini disebut dengan Induksi.  Muatan negatif di kertas dipindahkan sehingga ujung kertas yang terdekat dengan batang menjadi bermuatan positif dan melekat pada batang bermuatan negatif. Berikut ini adalah contoh Gambar ilustrasi Proses Induksi dalam kertas :

Gambar ilustrasi Proses Induksi Dalam Kertas

Generator Van De Graaf

Gambar Generator Van De Graaff

Generator Van De Graaff merupakan sebuah alat pembangkit listrik tidak aktif yang diciptakan oleh seorang fisikawan Amerika Robert J. Van De Graaff pada tahun 1829. Generator Van de Graaff menjadi sumber tegangan tinggi untuk mempercepat partikel subatomik dengan kecepatan tinggi, membuatnya sebagai alat yang Generator Van De Graaff berguna untuk penelitian fisika mendasar. Salah satu model generator Van de Graff yang ada pada Indonesia terdapat pada Pusat Peragaan Iptek pada Taman Mini Indonesia Indah.

Sebuah generator Van De Graff terdiri dari beberapa spare part penting yang membuat alat bekerja dengan baik sesuai kegunaannya. Bagian penting Generator Van De Graff antara lain merupakan:

1. 2 buah Sisir logam, yang berfungsi menjadi elektroda. Terdapat pada bagian atas dan bawah roller sabuk karet.
2. Sabuk karet, penghantar elektron ke kubah logam
3. Kubah logam utama, berfungsi menjadi tempat berkumpulnya elektron.
4. Motor listrik, memutar roler dan mengerakan sabuk konveyor karet.
5. Cincin baja / kubah logam berukuran mini  , penyambut lepasan muatan listrik dari kubah primer

Sebuah generator Van De Graaf mampu menghasilkan beda potensial hingga lima megavolt. Kubah logam skema generator van de graaff mampu menyimpan muatan elektron yang dapat mengasilkan percikan petir yang terlihat. Prinsip kerja Generator Van De Graaff hampir sama dengan fenomena listrik tidak aktif yang pada temukan sang  Thales of Miletus. Yaitu berasaskan gesekan yang terjadi dalam 2 benda yang berbeda. Salah satunya merupakan konduktor sedangkan yang lain merupakan resistor (isolator).

Mekanisme & prinsip kerja Generator Van De Graaff

• Generator Van de Graff mempunyai prinsip kerja yang sama dengan listrik statis penemuan Thale of Miletus. 
• Elektron bebas di hasilkan dari gesekan yang terjadi antara sisir logam dan sabuk karet. 
• Sabuk konvenyor karet yang berkiprah keatas membawa eletron menuju kubah logam. Sedang sisi lain sabuk konveyor yang berkiprah kebawah, membawa proton menuju ke tanah untuk di netralkan. 
• Saat elektron kian banyak terkumpul di kubah primer  & memiliki beda potensial yang sangat tinggi, maka akan terjadi loncatan listrik dari kubah utama ke arah cincin baja atau kubah logam kecil sehingga tercipta percikan yang petir yang kasat mata. 
• Generator Van De Graaff dengan beda potensial yang mini   jika di pegang kubah logamnya akan menyebabkan rambut seseorang berdiri tegak ke arah yang berlawanan. 
• Hal ini di sebabkan karena adanya elektron yang berpindah ke ujung rambut & saling bertolakan.

Kompas Magnetik

Pejalan kaki dan pelaut menggunakan kompas magnetik untuk meentukan arah jalan. Jarum pada kompas searah dengan medan magnet bumi dan selalu menunjuk arah utara dan selatan. Kemagnetan Bumi dianggap disebabkan oleh arus dalam leburan biji besi. Berikut adalah bentuk Kompas Magnetik :

Gambar Kompas Magnetik

Pembentukan Ion

Generator Van De Graaff memisahkan elektron dari atom di sabuk yang bergerak. Ion positif yang terbentuk dibawa ke atas oleh sabuk dan mengambil elektron dari kubah logam. Medan listrik di sekitar kubah menjadi sangat kuat. Berikut ini adalah Proses Pembentukan Ion pada generator Van De Graaff :

Gambar Proses Pembentukan Ion pada Generator Van De Graaff

Demikian penjelasan singkat tentang bagaimana memahami Listrik dan Kemagnetan ini. Semoga dapat membantu bapak / ibu guru dan siswa yang memang tertarik dengan dunia fisika terutama elektronika. Jangan lupa komentarnya ya !  Selamat Belajar !