Pada saat Watt sedang mengerjakan mesin uapnya, Fulton dengan kapal uapnya, dan Stephenson dengan lokomotifnya, orang-orang mulai belajar tentang sumber daya baru yang sejak itu hampir sama bergunanya dengan uap. Sumber daya itu adalah listrik. Mesin listrik sekarang digunakan di pabrik dan pabrik untuk menggerakkan semua jenis mesin, dan lokomotif listrik digunakan di banyak rel kereta api untuk menarik kereta api besar.
Mesin listrik terdiri dari dua bagian utama: dinamo, yang menghasilkan atau membangkitkan listrik, dan motor, yang berfungsi mengubah listrik menjadi daya. Sebelum mesin listrik dapat dibangun, perlu ditemukan metode menghasilkan listrik dalam jumlah besar dengan biaya kecil, atau menemukan dinamo; dan juga untuk menemukan cara untuk mengubah listrik menjadi daya dengan kerugian kecil, atau untuk menciptakan motor. Selain itu, banyak yang harus dipelajari tentang listrik itu sendiri. Oleh karena itu, mesin listrik, seperti kebanyakan penemuan, bukanlah pekerjaan satu orang, tetapi banyak orang yang bekerja pada waktu yang berbeda dan di negara yang berbeda.
Baterai Listrik
Hampir semua orang tahu, paling tidak sedikit tahu, listrik. Sangat sering pada hari yang dingin, jika seseorang menggosok kakinya di atas karpet dan kemudian menyentuh orang lain, akan terdengar suara berderak, dan orang yang disentuh akan mendapat kejutan. Hal seperti ini terjadi ketika punggung kucing digosok dengan cepat. Terlepas dari ini dan hal-hal menarik lainnya yang telah lama diketahui, tidak banyak yang tertarik pada listrik sehingga baru akhir-akhir ini banyak yang benar-benar dipahami tentang listrik. manusia tidak mulai mempelajari listrik dengan sungguh-sungguh sampai sekitar dua ratus tahun sebelum Washington menjadi Presiden.
| MESIN LISTRIK GESEK: A, CAKRAM KACA; P DAN N, KONDUKTOR PRIME DAN NEGATIF. |
Otto von Guericke, seorang Jerman, adalah salah satu yang pertama mempelajarinya dengan cermat. Dia membuat mesin pertama yang menghasilkan atau membangkitkan listrik. Mesinnya hanyalah bola belerang yang ditopang sehingga dia bisa memutarnya dengan satu engkol. Ketika dia meletakkan tangannya yang kering di bola sulfur yang bergerak, tangannya akan menarik potongan kertas seperti magnet. Mesin serupa kemudian dibuat dengan menempatkan cakram kaca agar mudah diputar, dan dengan memasang sejumlah sikat karet atau sutra agar bisa bergesekan dengan kaca yang berputar.
| BATERAI: Z, LEMBARAN SENG; C, LEMBARAN TEMBAGA. |
Alexander Volta, seorang Italia, juga seorang perintis. pada tahun 1800 dia menemukan bahwa dua logam berbeda yang bersentuhan satu sama lain akan menghasilkan arus listrik. Dari penemuan ini, ia menemukan baterai listrik. Baterai itu terdiri dari sejumlah cangkir yang ditumpuk di atas satu sama lain. Di dalam setiap cangkir ia menempatkan lembaran tembaga dan lembaran seng yang dilapisi dengan garam meja biasa. Lempeng tembaga di cangkir pertama dihubungkan dengan kawat tembaga dengan lempeng seng di cangkir kedua, dan seterusnya. Sebuah kawat tembaga juga diikatkan ke lempeng tembaga di cangkir pertama dan satu ke piringan seng di cangkir terakhir. Saat memegang dua kabel penghubung terakhir ini, sengatan listrik yang kuat terasa, dan arus terus mengalir secara teratur. Baterai seperti buatan Volta dapat dibuat tanpa cangkir dengan menggunakan toples kaca. Akan tetapi, harus diingat bahwa kekuatan baterai tidak tergantung pada ukurannya, tetapi pada jumlah lempeng atau pelatnya.
Baterai Volta adalah cara mudah pertama yang ditemukan untuk menghasilkan listrik dalam jumlah besar. Studi dan percobaan bertahun-tahun juga telah menunjukkan bahwa logam yang digunakan oleh Volta, tembaga dan seng, adalah logam terbaik untuk digunakan dalam baterai. Yang disebut “baterai kering”, misalnya, yang digunakan untuk bel pintu, sampai akhir-akhir ini tetap dibuat dari pelat tembaga dan seng yang dilapisi pasir atau serbuk gergaji, direndam dalam asam dan disegel. Baterai saat ini adalah peralatan listrik yang paling umum. Paling tidak, ada satu atau dua baterai jenis ini di hampir setiap rumah.
Magnet Magnetis
Kebanyakan anak laki-laki pada suatu waktu atau di waktu yang lainnya pasti memiliki magnet, yang akan mengambil atau menarik potongan kertas, peniti, atau bahkan serbuk besi, seperti yang sudah kamu ketahui, Untuk membuat kompas, usap jarum dari ujung ke ujung dengan salah satu ujung magnet, dan apungkan jarum pada sedikit gabus. Jika magnet ditempatkan di bawah selembar kertas dan serbuk besi dituangkan ke atas kertas, serbuk besi akan mengatur diri mereka sendiri dalam barisan seperti tentara,. Arus magnet tak kasat mata yang mengalir di sekitar magnet itulah yang membuat gerakan barisan.
| MAGNET MAGNETIS. |
Selama ratusan tahun, magnet batang dan tapal kuda dibuat dengan menggosok batangan besi kecil pada magnet alami atau batu magnet. Batu magnet adalah potongan batu hitam keras yang ditemukan di Asia Kecil, Cina, dan Jepang. Batu-batu ini dianggap memberikan kekuatan khusus pada orang-orang yang memilikinya. Pemilik-pemilik batu ini dapat memenangkan persahabatan, berhasil dalam bisnis, mengetahui apakah orang menikahi mereka karena cinta atau uang, dan aman dari banyak penyakit. Cukup wajar jika magnet dipandang sebagai barang berharga. Namu magnet ini tidak belum digunakan dalam kehidupan sehari-hari sampai sekitar pertengahan abad kedua belas ketika seorang pelaut yang bijaksana menempatkan jarum magnet di atas pelampung untuk mengetahui arah utara. Magnet sekarang digunakan untuk banyak tujuan, dan studi tentang magnet dan gerakan magnet mengarah pada penemuan dinamo, telegraf, telepon, dan banyak peralatan modern lainnya.
| KOMPAS PELAUT. |
Elektromagnet
Para pelaut dahulu kala memperhatikan bahwa ketika ada kilat terus-menerus, jarum kompas menari-nari sedemikian rupa. Tarian yang sama pada jarum diamati ketika magnet didekatkan ke kompas. Fakta-fakta ini dan fakta-fakta lainnya, seperti pisau yang berubah menjadi magnet ketika sebuah rumah disambar petir, membangkitkan rasa ingin tahu di antara para ilmuwan tentang hubungan antara magnet dan listrik.
Pada musim dingin tahun 1820, Profesor Oersted dari Kopenhagen mencoba cara baru untuk menemukan jawaban atas pertanyaan tersebut. Di atas meja di hadapannya terbentang kompas dan di sampingnya ada salah satu baterai Volta. Dia menghubungkan kabel untuk membuat sirkuit baterai menjadi lengkap, dan membawa satu kabel ke dekat sisi kompas yang sejajar dengan jarum. Jarum itu berputar, seolah-olah ada magnet di tangannya. Ketika arus dikirim melalui kawat ke arah utara, jarum bergerak ke kiri. Ketika arus dikirim melalui kawat ke arah selatan, jarum berayun ke kanan. Oersted melihat bahwa dia telah membuat suatu penemuan. Mengalirkan arus listrik melalui kawat membuat kawat menjadi magnet. Ia mengatakan, “Magnetisme tidak lain adalah listrik yang bergerak.” Penemuan Oersted sangat penting, karena itu mengarahkan pada penemuan elektromagnet, salah satu penemuan listrik yang paling bermanfaat.
| ELECTROMAGNET. |
Elektromagnet pertama dibuat oleh Sturgeon, seorang Inggris. Dia mengambil sebatang besi yang sangat lunak dan membengkokkannya dalam bentuk tapal kuda. Dia melilitkan kawat besi di sekitarnya dan melalui kawat dia mengalirkan arus listrik. Dia memoles inti, demikian batang besi disebut, untuk menjaga agar listrik tidak mengalir atau menjauh dari besi tersebut.
Sturgeon terkejut dengan cara kerja elektromagnet. Itu jauh lebih kuat daripada magnet alami atau permanen dengan ukuran yang sama. Tetapi elemen yang paling mengejutkan adalah bahwa begitu arus dihidupkan, inti besi menjadi magnet, dan ketika arus dimatikan, inti segera tidak lagi menjadi magnet. Mungkin ada anggapan bahwa aktivitas aneh elektromagnet ini akan menjadikannya mainan yang tidak berguna, tetapi aktivitas inilah yang membuatnya sangat berguna. Jika jarum atau benda lain diambil dengan magnet permanen, satu-satunya cara untuk melepaskannya dari magnet adalah dengan mengikis atau menariknya; tetapi untuk melepaskannya dari elektromagnet, hanya perlu memutus arus listrik. Elektromagnet dengan demikian berada di bawah kendali kita. Untuk membuatnya berfungsi, kami tinggal menyalakan arus listrik; untuk membuatnya berhenti bekerja, kami cukup mematikan arus listrik. Kamu melakukan ini setiap kali kamu menekan tombol bel pintu listrik.
| BEl LISTRIK: G, GONG; E, ELECTROMAGNET; B, BATERAI; P, TOMBOL PENCET. |
Kita juga dapat mengontrol kekuatan elektromagnet, yaitu besarnya beban yang bisa diangkatnya. Orang yang mengajari kita cara melakukan ini adalah Joseph Henry, seorang Amerika. Untuk mencegah aliran listrik padam, atau untuk mengisolasinya, alih-alih dilakukan dengan mengecat inti besi seperti yang telah dilakukan Sturgeon, Henry mengisolasi kawat tembaga dengan menutupinya dengan bungkus sutra. Alih-alih meletakkan satu lingkaran kawat di sekitar inti besi, dia membuat banyak lingkaran. Pada elektromagnet pertamanya, dia memasang kawat sepanjang tiga puluh lima kaki, membuat sekitar empat ratus putaran. Putaran tambahan ini sangat meningkatkan kekuatan magnet.
Henry menemukan bahwa magnet lebih kuat ketika dililitkan dengan sejumlah gulungan kawat yang terpisah, ujung setiap gulungan dihubungkan dengan baterai. Dengan baterai kecil, salah satu elektromagnet Henry mengangkat beban seberat delapan puluh lima pon (11.3 kg), dan pada tahun 1831 ia memamerkan magnet yang mengangkat tiga ribu enam ratus pon (1633). Jadi elektromagnet dengan kekuatan yang berbeda dapat dibuat. dengan menggunakan baterai kecil atau besar, inti besi kecil atau besar, serta beberapa atau banyak gulungan kawat,
Henry juga orang pertama yang membuat elektromagnet melakukan pekerjaan dari jarak jauh, dan menunjukkan kepada kita bagaimana hal itu bisa berguna. Saat menceritakan hal ini, dia berkata: “Saya mengatur sebuah kawat yang panjangnya lebih dari satu mil di sekitar salah satu kamar atas di Akademi Albany, di mana saya dapat membuat sinyal dengan membunyikan bel.” Lonceng listrik pertama ini terbuat dari magnet permanen yang panjangnya sekitar sepuluh inci, ditopang pada sebuah poros, dan ditempatkan dengan salah satu ujungnya di antara dua kutub magnet listrik. Ketika arus dilewatkan melalui elektromagnet, ini menyebabkan magnet batang berayun dan memukul bel.
Sekarang, jutaan elektromagnet kecil telah digunakan. Terkait dengan baterai listrik, alat ini sekarang telah digunakan untuk membunyikan bel pintu rumah kita, membunyikan alarm, sinyal-sinyal pemandu pergerakan, dan sejenisnya.
Magnet pengangkat beban yang sangat besar sekarang digunakan untuk menangani besi dan baja. Beberapa di antaranya bisa mengangkat beban sebanyak seratus ribu pon. Dengan demikian dengan sendirinya elektromagnet melakukan berbagai macam pekerjaan untuk kita, dan sebagai tambahan, elektromagnet juga merupakan bagian penting dari telegraf, telepon, dan dinamo, mereka, seperti yang akan kita lihat
Dinamo yang Pertama
Penemuan bahwa arus listrik akan menghasilkan magnet membisikan sebuah pertanyaan pada benak Michael Faraday, dari Royal Institution di London, yaitu, akankah magnet menghasilkan arus listrik? Dia terus-menerus mengajukan pertanyaan ini pada dirinya sendiri.. Oersted telah mengubah listrik menjadi magnet. Faraday mulai melakukan yang sebaliknya, mengubah magnet menjadi listrik. Ia pertama kali mencoba melakukan ini pada tahun 1822, tetapi gagal. Dia juga gagal dalam tiga upaya lainnya. Pada tahun 1831, ia mengangkat masalah untuk kelima kalinya. Ia melilitkan kawat sepanjang 220 kaki (67 m) di sekitar tabung karton dan menghubungkan ujung kumparan ke instrumen yang akan menunjukkan jika ada arus listrik yang mengalir. Mengambil magnet batang bundar yang panjangnya delapan setengah inci (21,6 cm) dan diameter tiga perempat inci (2 cm), dia memasukkannya dengan cepat ke dalam kumparan. Jarum instrumen menunjukkan bahwa ada arus, tetapi arus berhenti ketika magnet telah tidak bergerak. Dia menyentakkan magnet keluar, dan sekali lagi jarum itu bergerak, tetapi ke arah yang berlawanan. Jarum berayun bolak-balik setiap kali magnet didorong masuk dan keluar, tetapi tidak ada gerakan ketika magnet diam.
Setelah lima kali mencoba, akhirnya Faraday berhasil membangkitkan arus listrik dari magnet. Dia melihat mengapa dia gagal sebelumnya. Pada percobaan sebelumnya, kumparan kawat dan magnet dibiarkan diam. Sebuah magnet bisa saja diletakan di dalam atau pada gulungan kawat selama seratus tahun,dan tidak menghasilkan arus listrik sama sekali. Arus listrik dihasilkan oleh magnet ketika bergerak atau ketika kumparan kawat menembus arus magnet yang berasal dari magnet, seperti yang telah dipelajari Faraday.
Faraday sekarang melihat cara membuat mesin baru untuk menghasilkan listrik. Sebuah cakram tembaga dengan diameter dua belas inci dan tebal seperlima inci diikatkan pada poros kuningan. Cakram ini dipasang sedemikian rupa dapat diputar dengan cepat. Magnet tapal kuda permanen yang kuat ditempatkan sehingga piringan berputar di antara kedua ujungnya. Sebuah kolektor logam letakan di tepi cakram, dan kolektor kedua diikat ke poros. Faraday memutar piringan, dan arus listrik yang stabil dihasilkan. Ini adalah dinamo pertama yang pernah dibuat.
Dengan bertekun sampai dia menemukan cara menghasilkan arus listrik dari magnet, Faraday merintis jalan untuk beberapa penemuan luar biasa. Tanpa dinamo untuk menghasilkan listrik, kita tidak mungkin memiliki lampu listrik, mobil listrik, rel kereta api listrik, atau mesin yang digerakkan listrik di pabrik-pabrik.
Membuat Dinamo Berguna
Ada dua bagian dalam dinamo, magnet dan cakram berputar. Listrik dihasilkan oleh cakram, yang disebut jangkar, yang menerobos atau melintasi arus magnet yang berasal dari magnet.
Arus magnet pada dinamo Faraday dipasok oleh magnet permanen. Tetapi elektromagnet memasok medan magnet yang lebih kuat daripada magnet permanen yang paling kuat; oleh karena saat ini semua dinamo menggunakan elektromagnet. Di dinamo terbesar ada beberapa elektromagnet, masing-masing lebih kuat dari yang elektromagnet terkuat yang dibuat oleh Henry.
| DINAMO MODEREN |
Angker di dinamo Faraday hanyalah piringan tembaga. Angker masa kini terdiri dari inti atau bagian dalam, dan gulungan kawat tembaga mengelilingi inti. Inti dalam angker umumnya terdiri dari sejumlah besar cakram lembaran besi yang sangat tipis dan halus. Di sekelilingnya dililitkan ribuan lilitan kawat tembaga.
Di antara masa ketika Faraday membuat dinamo pertama dan sekarang, banyak orang berupaya untuk membuat dinamo berguna, yaitu berupaya membuat dinamo yang akan menghasilkan listrik dalam jumlah besar dan biaya kecil. Di antara para peneliti ini adalah Siemens dari Jerman, dan Edison dari Amerika. Dalam pekerjaan yang hati-hati dan sabar dari orang-orang ini dan beberapa orang lain, dinamo sederhana Faraday tumbuh menjadi monster masa kini. Dari dinamo monster ini, yang tersembunyi di beberapa pembangkit listrik terpencil, dihasilkan arus listrik untuk menerangi rumah dan jalanan kita, untuk menggerakkan mesin penggilingan dan pabrik, untuk menggerakkan mobil-mobil, untuk menghela kereta penumpang, dan bahkan untuk memasak makanan kita.
Menemukan Motor
Yang dibutuhkan sekarang adalah sebuah mesin, sebuah motor, yang akan mengubah listrik menjadi tenaga yang dapat digunakan untuk menghidupkan semua jenis mesin. Motor-motor mainan dibuat pada awal tahun 1826. Tapi motor yang bisa digunakan sehari-hari, bahkan jika yang bagus telah ditemukan, tidak mungkin dipakai sampai dinamonya disempurnakan, dan listrik murah telah dihasilkan.
Pada tahun 1873 ada Pameran Industri di Wina, Austria, di mana sejumlah dinamo ditampilkan. Suatu hari seorang pekerja yang linglung menghubungkan kabel dinamo yang sedang berjalan, ke dinamo yang berhenti. Yang mengejutkannya, angker mulai berputar. Dengan demikian secara tidak sengaja ditemukan bahwa dinamo yang diciptakan untuk menghasilkan listrik, dapat juga digunakan untuk mengubah listrik menjadi tenaga atau bahwa dinamo juga merupakan motor. Dinamo dan motor sekarang dibuat hampir sama, tetapi motor tidak harus sebesar dan seberat dinamo. Maka terjadilah bahwa orang-orang yang menyempurnakan dinamo, tanpa sadar disaat yang sama juga menyempurnakan motornya.
Dinamo dan Motor Berkerja
Motor pun dengan segera dioperasionalkan. Pada Pameran Industri di Berlin, di tahun 1879, Dr. Siemens memamerkan lokomotif listrik kecil yang menarik tiga gerbong kecil. Lintasannya berbentuk lingkaran dengan panjang sekitar seribu kaki (305m), dan karena alasan ini kereta api listrik pertama disebut “komidi putar listrik Siemens”. Pada tahun 1881, Dr. Siemens membangun jalur kereta listrik sepanjang satu setengah mil. Sebuah motor diikatkan di antara as roda sebuah kereta kuda tua, dan sebuah dinamo yang persis seperti motor pada mobil dipasang untuk menghasilkan listrik. Jalur kereta listrik baru dengan mudah menyingkirkan omnibus dari jalanan. Jalur kereta listrik segera dioperasikan di semua bagian dunia yang maju, dan saat ini tidak ada pemandangan yang lebih familiar daripada mobil troli atau trem.
OMNIBUS (https://www.alamy.com/george-shillibeers-first-omnibus-1829-image208984246.html)
MONIL TROLI ATAU TREM (https://cdn.britannica.com/23/9223-004-B67F17D4/streetcar-Providence-RI-1925.jpg?s=1500×700&q=85)
| TREM LISTRIK; P MEWAKILI SUMBER TENAGA. |
Edison dengan segera dapat melihat praktisnya pemakaian motor dalam kehidupan sehari-hari, dan ketika mendengar tentang “komidi putar listrik” Dr. Siemens, ia pun mulai bekerja. Lokomotif listrik pertamanya dibangun pada awal tahun 1880. Lokomotif ini dibuat dari rongsokan gerbong datar biasa, yang di atasnya dipasang dinamo sebagai motor, dan dikenal sebagai “Mary Ann yang berpinggang panjang.” Perbaikan demi perbaikan segera menyusul, dan hanya beberapa bulan kemudian motornya telah siap untuk menggerakkan menggerakan kereta. Trem listrik pertama di Amerika dibangun di Baltimore, pada tahun 1885.
| LOCOMOTIF LISTRIK. |
Edison juga termasuk orang pertama yang melihat bahwa lokomotif listrik dapat dibangun cukup besar untuk menarik kereta barang dan penumpang, dan pada tahun 1882 ia memiliki lokomotif listrik besar yang dipamerkan di Menlo Park. Lokomotif listrik sekarang banyak digunakan untuk menghela kereta api masuk dan keluar kota-kota besar, dan di beberapa jalur rel kereta api, lokomotif listrik telah menggantikan lokomotif uap, baik di seluruh jalur maupun sebagian.
Selain digunakan untuk menggerakkan trem dan lokomotif, banyak sekali motor digunakan di penggilingan-penggilingan dan pabrik-pabrik untuk menggerakkan mesin. Tetapi kita tidak boleh dianggap bahwa semua motor besar dan bertenaga kuat. Motor ada dalam berbagai ukuran yang bisa kita bayangkan, dari monster besar di lokomotif listrik, hingga motor kecil yang hanya cukup kuat untuk menjalankan mesin jahit, atau memutar kipas listrik, atau menggerakkan mesin mainan.
