Rabu, 19 Juni 2013

Muatan Listrik

Dunia modern dipenuhi dengan muatn-muatan listrik yang mengalir dalam peralatan-peralatan elektronik, telekomunikasi dan pembangkit tenaga listrik. Semua nya digerakkan oleh sesuatu yang sama. Kalau kita tinjau dari latar belakang sejarah, lima ratus tahun yang lalu, pemahaman mengenai listrik hanya sebatas pada eksperimen dengan mengosok-gosok benda-benda yang berbeda. Misalnya dengan menggosok kain wool, sutera dan gelas akan menyebabkan benda-benda saling menarik atau menolak.




Inilah awal fenomena listrik yang bisa dipahami. Ilmuan abad ke 18, memahami fenomena ini dengan beranggapan ada sesuatu yang mengalir jika kaca digosok dengan wol. Sesuatu yang mengalir ini membawa fenomena listrik atau muatan listrik. Dalam ekperimen ini, diamati dua fenomena ada yang saling menarik dan ada yang tolak menolak. Jadi dibuatlah kesimpulan bahwa ada dua jenis muatan. Benjamin Frankling, menyebut muatan-muatan ini sebagai muatan positif dan negatif dan ia menyipulkan hukum sederhana mengenai kelistrikan yaitu, muatan sejenis (positif dengan positif ata negatif dengan negatif) akan saling tolak menolak dan muatan berlawanan (positif dengan negatif) akan saling tarik menarik.

Dari pandangan modern kita, fenomena listrik yang diamati oleh Franklin tersebut terjadi karena pada saat proses penggosokan terjadi perpindahan elektron-elektron yang membawa muatan negatif dari gelas ke kain sutera. Gelas akan kekurangan elektron sehingga menjadi bermuatan positif dan kain sutera akan menjadi bermuatan negatif karena memiliki kelebihan elektron.

Pandangan fisika modern terhadap muatan listrik adalah yang paling mendasar. Elektron, proton adalah pembawa muatan listrik terdapat dalam konfigurasi atom. Neutron tidak bermuatan listrik. 


Proton dan neutron berada dalam satu tempat yaitu inti atom yang diameternya sekitar 10 pangkat -15 meter. Dimensi yang sangat kecil. Elektron-elektron mengitari inti atom pada jarak 10 pangkat -10 meter. Muatan-muatan listrik itu terkuantisasi yang berarti bahwa besarnya muatan listrik tidak boleh memiliki sembarang niai. Besar muatan listrik terkecil adalah muatan listrik yang dibawa oleh elektron dan proton, muatan itu adalah 1.6 x 10 pangkat -16 Coulomb. Jika benda-benda besar bermuatan seperti kain sutera tadi, kita dapat mengatakan bahwa muatan listriknya adalah kelipatan dari besarnya muatan listrik fundamental ini.

Adanya muatan listrik ini, dan dari mana datangnya serta mengapa terkuantisasi seperti itu adalah pertanyaan besar dalam dunia fisika yang memerlukan jawaban. Ilmuan-ilmuan fisika saat ini telah membangun cyclotron yaitu alat yang digunakan untuk mempercepat partikel-partikel sub atomik dan ditabrakan untuk meguak fenomena atom mendasar telah menghasilkan jauh lebih banyak partikel-partikel sub-atomik selain ketiga partikel itu.