Listrik 101

Ketika Prof. Aronnax ‘diculik’ oleh Kapt. Nemo di kapal selam legendarisnya yang bernama Nautilus, dia sangat takjub dengan teknologi yang ada di kapal tersebut. Bagaimana kapal selam itu dapat bermanuver dengan lincah melawan kapal Frigate yang berusaha memburunya serta bagaimana kapal tersebut dapat men-support kehidupan penumpangnya ketika sedang berada dikedalaman laut. Semua kecanggihan itu ditenagai oleh energi listrik. Kisah yang sangat futuristik mengingat novel itu ditulis pada tahun 1869.

Di novel fiksi ilmiah tersebut listrik digambarkan sebagai energi yang sangat futuristik “There is a powerful, obedient, rapid, and easy agent which lends itself to all uses, and reigns supreme here. We do everything by its means. It is the light, warmth and soul of my mechanical apparatus. This agent is electricity” Kata Capt. Nemo menjelaskan kepada Prof. Aronnax mengenai sumber tenaga yang menggerakkan kapal Nautilus pada novel 20.000 Leagues Under the Sea.

Sebenarnya listrik itu sendiri bukanlah hal yang baru bisa dirasakan oleh manusia modern. Manusia sudah bersinggungan dengan listrik sejak ribuat tahun yang lalu. Tidak, waktu itu leluhur kita belum menggunakan listrik untuk men-charge smartphone mereka.

Saat itu manusia baru berinteraksi dengan listrik dalam bentuk petir dan listrik statis secara tidak sengaja. Petir yang waktu itu diarasakan oleh leluhur kita selalu dikaitkan dengan amarah dewa dan berbagai hal-hal mistis lainnya sehingga tidak ada penilitian ilmiah lebih lanjut mengenai petir tersebut.

Selain petir, manusia pada jaman dulu juga telah merasakan fenomena listrik statis meskipun mereka belum mengetahui apa itu listrik, arus, muatan, elektron dan hal-hal fisis lainnya. Yang orang jaman dulu paham adalah fenomena magnetis yang muncul pada batuan alam. Intinya mereka ngga tahu kalau listrik itu ada.

Penelitian mengenai listrik baru dimulai pada tahun 1752, Benjamin Franklin, negarawan sekaligus ilmuwan asal USA mecoba melakukan eksperimen yang unik. Ditengah badai petir, Paman Ben menerbangkan layangan yang pada benangnya diikatkan kunci sehingga dapat membuktikan bahwa listrik stats dan petir merupakan sesautu yang sama.

Penelitian modern mengenai fenomena kelistrikan dimulai dengan percobaan yang dilakukan oleh Luigi Galvani dari Italia pada akhir tahun 1700. Eksperimen itu terjadi ketika asisten lab nya secara tidak sengaja membuat kaki katak bergerak ketika ‘tersetrum’ oleh generator elektrostatik. Hal ini membuat dia terispirasi untuk melakukan beberapa eksperimen dengan menyetrum-nyetrum katak.

Berkat eksperimen gilanya pada katak tersebut, rekan senegaranya, Alessandro Volta. Yup, buat lo yang anak IPA atau anak teknik elektro pasti tau kan sama orang yang namanya dijadiin satuan SI untuk tegangan. Singkatnya, Volta berhasil melakukan percobaan untuk membut baterai sebagai salah satu metode untuk membangkitkan listrik secara praktis, dikenal dengan Baterai Volta. Nama beliau juga diabadikan menjadi satuan internasional untuk potensial listrik (Volt).

Selanjutnya penemuan demi penemuan mulai membuka wawasan baru pada dunia kelistrikan melalui sumbangsih pada ilmuwan dimasanya.

Setelah volta membuat baterai sebagai sumber listrik. Kemudian Hans Christian Orsted menemukan hubungan antara konduktor yang dialiri arus listrik dengan fenomena elektromagnetik yang dapat ‘mengganggu’ arah jarum kompas yang kemudian dia membuat kesimpulan kalau medan magnet dapat timbul dari arus yang mengalir pada konduktor, dikenal dengan Orsted Law.

Meramaikan dunia penelitian dibidang kelistrikan, Ampere mencoba mencari tahu sisi matematis dari sifat-sifat fisis listrik dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan oleh Orsted dengan medan magnetnya sehingga lahirlah teori yang menyatakan kalau besarnya medan magnetik di sekitar penghantar bergantung pada kuat arus dan jarak terhadap penghantar, yup, Ampere Law.

Di tahun 1827, fisikawan dari Jerman melakukan penelitian dengan menggunakan baterai Volta menghasilkan teori yang menyatakan bahwa arus  yang mengalir di antara dua titik berbanding lurus dengan tegangannya dikenal dengan Ohm Law. Yang kemudian hukum tersebut disandingkan dengan resistance sehingga menjadi persamaan yang kita kenal sebagai I=V/R. I atau arus dinyatakan dengan Ampere, V atau tegangan dinyakan dengan Volt dan R atau resistance dinyatakan dengan Ohm. Keliatannya puncak tertinggi dari ilmuan bukan Cuma menang hadiah nobel, tapi namanya dijadikan satuan unit fisika.

Dengan penemuan baterai yang mempermudah untuk melakukan eksperimen dan beberapa teori saintifik mengenai listrik, pengembangan teknologi kelistrikan mulai memasuki ranah industri di era revolusi industri di Inggris pada abad ke-19.

Setahun semenjak Orsted meneliti tentang karakteristik dari elektromagnetik dan Ampere menggali teori matematis dimalik sifat elektromagnetik. Faraday membuat gebrakan dengan penemuannya pada motor listrik.

Prinsip kerja motor listrik Faraday dengan memanfaatkan rotasi elektromagnetik atau efek dari Gaya Gerak Listrik (GGL). Pada tahun 1831, inovasinya tersebut melahirkan induksi elektromagnetik serta hubungan antara listrik dan kemagnetan yang menjadi cikal-bakal pengembangan motor listrik, generator dan transformer modern.

Pemanfaatan listrik pada skala besar dimulai di Amerika Serikat oleh Thomas Alfa Edison. Memulai karir sebagai operator telegraph, Edison sering melakukan inovasi untuk memaksimalkan teknologi telegraph pada saat itu hingga dia berhasil membuka workshop nya sendiri untuk melakukan eksperimen dan mempekerjakan beberapa peneliti dengan produk yang kita kenal adalah pengembangan bohlam lampu modern yang tahan lama dan berskala industri.

Pada tahun 1880-an, bekerja sama dengan J.P. Morgan, orang paling kaya asal New York saat itu, Edison dan perusahaannya mengembangkan electrical grid dengan menggunakan sistem listrik DC (arus searah) menggunakan generator DC hasil pengembangannya.

Sistem kelistrikan DC menemui banyak kendala pada waktu itu. Drop tegangan yang tidak terkendali dan instalasi kabel yang mengotori keindahan kota membuat Nikola Tesla bekerja sama dengan Westinghouse menggagas konsep lain. Sistem kelistrikan dengan memanfaatkan arus AC (bolak-balik).

Dengan memanfaatkan arus AC, efisiensi jadi bisa dimaksimalkan karena dapat mengurangi losses tegangan dengan pemanfaatan transformator. Hal ini membuat Edison dan Tesla bersaing dengan sengit yang dikenal sebagai Current War. Antara Arus DC dengan AC.

Karena kekurangan yang dimiliki oleh sistem berbasi DC dan potensi dari sistem kelistrikan AC, maka sistem kelistrikan AC-lah yang memenangi Current War tersebut hingga sampai saat ini kita menggunakan listrik dengan sistem AC.

Begitulah perjalanan awal pengembangan teknologi kelistrikan yang memberikan cahaya pada malam-malam kita yang gelap dan memiliki manfaat yang sangat besar terhadap umat manusia dari aspek apapun. Meski begitu, pengembangan tidak berhenti sampai disini. Ada ilmuan dan engineer yang terus bekerja keras untuk meningkatkan sains dan teknologi untuk kemajuan umat manusia.

Sampai ketemu dipembahasan tentang listrik selanjutnya.

Knowledge is power!