Renungan Pagi di Atas LRT

Tauhid Nur Azhar

Pagi ini di atas LRT Jabodebek yang melaju dengan sistem otomasi yang mandiri, mata saya jelalatan mencari sosok Uri, salah satu train attendant yang pernah saya latih. Siapa tahu dia bertugas hari ini dan berada di trainset yang sedang saya tumpangi ini.

Tapi alih-alih menemukan Uri, pandangan saya malah bersirobok dengan seorang anak yang saya prakirakan berusia sekitar 8 tahunan, tengah asyik masyuk membaca buku berilustrasi menarik dengan warna cerah yang ciamik. Saya jadi penasaran.

Dengan derajat “kepo” tingkat dewa, saya berusaha membaca judul buku itu. Tentu saja tindakan saya itu mengundang kecurigaan dari sang Ibunda yang semula anteng bermain gadget di sebelah anaknya. Tapi saya berhasil membaca judul buku itu: The History of Michael Faraday.

Lah kok pas bener ya? Apakah memang anak jenius di depan saya ini menyengajakan diri menaiki LRT pagi ini karena dia sedang gandrung soal elektromagnetisme yang digagas oleh Faraday?

Bukankah kereta LRT ini, sebagaimana juga MRT, Komuter, ataupun kereta cepat KCIC yang baru saja saya naiki dari Tegalluar adalah manifestasi nyata dari prinsip elektromagnetisme nya Faraday?

Tentu saja sebagaimana konstruksi teknologi lainnya yang merubah peradaban, tak ada yang bersifat singular dan ajeg. Semua adalah sebentuk akumulasi hasil kolaborasi tak kasat mata yang mampu mensinergikan potensi secara berkesinambungan untuk menghasilkan suatu fungsi tertentu, misal ya dalam konteks transportasi ini.

Jalannya LRT secara mandiri pagi ini tentu melibatkan sistem pembangkitan listrik, distribusi listrik melalui jaringan, sistem kendali berbasis sensor, sistem interlocking, sampai tentu saja berbagai invensi penting seperti transistor, IC, Chip, baterai, PCB, semikonduktor, dan juga dinamo atau generator serta mekanisme motor listrik dll.

Kompleks dan rumit sebenarnya, tapi dapat terwujud karena adanya sistematika dan metodologi terstandarisasi yang memungkinkan untuk mengakomodasi berbagai invensi menjadi suatu inovasi yang merupakan bagian dari konstruksi solusi.

Lalu siapakah Michael Faraday yang bukunya tengah asyik dipelototi oleh anak jenius di depan saya ini?

Siapakah Michael Faraday?

Michael Faraday lahir pada tanggal 22 September 1791 dan meninggal pada 25 Agustus 1867. Faraday dilahirkan di keluarga miskin dan tidak pernah mendapatkan pendidikan formal.

Meskipun demikian Faraday kelak dikenal karena penemuan dan kontribusinya dalam bidang elektromagnetisme dan kimia.

1. Penemuan dan Kontribusi:

- Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik (1831):* Faraday menemukan bahwa perubahan medan magnet dapat menghasilkan arus listrik dalam suatu kawat. Ini membuka jalan bagi pengembangan generator listrik dan transformator.

- Elektrolisis (1833): Faraday menunjukkan bahwa listrik dapat digunakan untuk memisahkan unsur-unsur kimia dalam senyawa melalui proses yang disebut elektrolisis. Ini penting dalam kimia dan industri modern.

- Gaya Listrik (1845): Dia menemukan bahwa materi dapat memiliki sifat-sifat listrik yang berbeda, yang mengarah pada pemahaman lebih lanjut tentang konduktor dan isolator listrik.

2. Karya-Karya Besar:

- “Experimental Researches in Electricity” (1839–1855): Serangkaian makalah yang merangkum penelitian Faraday dalam elektromagnetisme, termasuk hukum induksi elektromagnetiknya.

- “Chemical History of a Candle” (1861): Sebuah ceramah populer di Royal Institution yang memperkenalkan konsep-konsep dasar kimia melalui penjelasan sederhana tentang cara lilin bekerja.

3. Pengaruh pada Peradaban Manusia:

- Kontribusinya dalam pengembangan generator listrik membantu memulai Revolusi Industri, yang mengubah masyarakat menjadi yang lebih tergantung pada tenaga listrik.

- Pemahaman Faraday tentang elektrolisis berdampak besar pada industri kimia dan pengembangan proses-proses industri yang melibatkan pemisahan zat-zat kimia.

- Karya-karya Faraday juga memengaruhi pemikiran ilmiah generasi berikutnya, termasuk James Clerk Maxwell, yang merumuskan persamaan elektromagnetisme.

Referensi:

1. James, Frank A. J. L. “Faraday, Michael.” Encyclopedia Britannica, 24 Feb. 2022, https://www.britannica.com/biography/Michael-Faraday.

2. “Michael Faraday.” Science History Institute, https://www.sciencehistory.org/historical-profile/michael-faraday.

3. Whittaker, Edmund. A History of the Theories of Aether and Electricity, Volume II. Harper & Brothers, 1953.

Volt itu Istilah dari Nama Volta

Lahir pada 18 Februari 1745 di Italia, Alessandro Volta adalah seorang fisikawan yang terkenal karena penemuannya dalam bidang elektrokimia. Berikut adalah detail sejarah singkat tentang kehidupan dan kontribusinya:

1. Awal Hidup dan Pendidikan:

- Volta lahir di kota Como, Italia, dan dibesarkan dalam keluarga yang terkait dengan bidang pendidikan.

- Dia belajar di Universitas Pavia di Italia, di mana ia memperoleh gelar dalam bidang fisika.

2. Penemuan Penting:

- Baterai Volta (1780): Penemuan terkenal Volta adalah baterai voltaic, yang ditemukan pada tahun 1800. Ini adalah perangkat yang menghasilkan listrik melalui reaksi kimia antara dua logam yang berbeda, dipisahkan oleh larutan elektrolit.

- Hukum Volta (1811): Dia juga mengembangkan hukum tentang elektrofisiologi, yang menguraikan prinsip-prinsip dasar yang mengatur hubungan antara listrik dan biologi.

3. Kontribusi Lainnya:

- Volta melakukan banyak penelitian tentang gas, termasuk penemuan metana pada tahun 1776.

- Dia juga terlibat dalam penelitian tentang atmosfer dan kelistrikan udara, memberikan kontribusi pada pemahaman awal tentang listrik atmosfer.

4. Pengakuan dan Penghargaan:

- Pada tahun 1801, Napoleon Bonaparte memberikan gelar bangsawan kepada Volta dan mengangkatnya menjadi direktur Sekolah Ilmu Pengetahuan di Kampanye di Paris.

- Satuan listrik, volt, dinamakan menurut namanya untuk menghormatinya atas karyanya dalam bidang listrik.

5. Warisan dan Pengaruh:

- Penemuan baterai Volta membuka jalan bagi pengembangan teknologi listrik, termasuk penggunaan baterai dalam aplikasi seperti telekomunikasi dan penyimpanan energi.

- Kontribusinya terhadap elektrokimia juga memberikan dorongan besar bagi ilmu kimia, membantu memahami reaksi kimia yang melibatkan aliran listrik.

Volta meninggal pada 5 Maret 1827 di Italia, tetapi warisannya terus berlanjut melalui kontribusi signifikan yang telah ia berikan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi.

Referensi:

1. Giunta, Carmen J. “Alessandro Volta and the Voltaic Pile.” Chemical Heritage Magazine, Vol. 36, №1, Spring 2018, https://www.chemheritage.org/distillations/alessandro-volta-and-the-voltaic-pile.

2. “Alessandro Volta.” Encyclopedia Britannica, 24 Feb. 2022, https://www.britannica.com/biography/Alessandro-Volta

Praktikum Faal dan Galvani

Saat menempuh pendidikan kedokteran di tingkat dasar, ada salah satu sesi praktikum yang amat menggugah rasa penasaran saya, yaitu saat melihat kontraksi otot gastrocnemius Rana cancrivora, alias katak hijau yang dapat berkedut-kedut saat dirangsang. Ternyata itu adalah model untuk mempelajari konsep perlistrikan biologis, yang pada awalnya ditemukan dan dikembangkan oleh Galvani.

Luigi Galvani, lahir pada 9 September 1737 di Bologna, Italia, adalah seorang dokter dan fisikawan yang terkenal karena penemuannya dalam bidang elektrofisiologi. Berikut adalah detail sejarah tentang kehidupan, penemuan, dan kontribusinya:

1. Pendidikan dan Karir:

- Galvani belajar kedokteran di Universitas Bologna dan lulus pada tahun 1759.

- Dia kemudian menjadi profesor anatomi di universitas yang sama, di mana dia melakukan penelitian utama dalam bidang fisiologi dan elektrisitas.

2. Penemuan Penting:

- Efek Galvanic (1780-an): Penemuan terkenal Galvani terjadi ketika dia melakukan eksperimen dengan katak pada awal 1780-an. Dia menyadari bahwa ketika saraf katak bersentuhan dengan logam, itu menyebabkan kontraksi otot, bahkan tanpa adanya rangsangan eksternal. Ini mengarah pada konsep “efek galvanik”, di mana kontak antara dua logam dalam lingkungan yang mengandung cairan elektrolit menyebabkan aliran listrik.

- Teori Galvanism (1791): Galvani mengembangkan teori bahwa kontraksi otot yang diamati dalam eksperimennya disebabkan oleh “kehidupan listrik” yang ada di dalam tubuh hewan. Meskipun teori ini kemudian terbukti tidak benar, itu merupakan langkah awal penting dalam pengembangan elektrofisiologi.

3. Kontribusi Lainnya:

- Galvani juga melakukan penelitian dalam bidang anatomi dan fisiologi, memberikan kontribusi pada pemahaman awal tentang sistem saraf dan fungsi otot.

- Pada tahun 1797, dia menjadi presiden Akademi Ilmu Pengetahuan Bologna.

4. Pengaruh dan Warisan:

- Penemuan Galvani menjadi dasar bagi pengembangan elektrofisiologi modern, yang mempelajari interaksi antara listrik dan sistem biologis.

- Meskipun Galvani sendiri lebih fokus pada konsep “kehidupan listrik”, peneliti lain seperti Alessandro Volta menggunakan temuan Galvani sebagai dasar untuk pengembangan baterai listrik.

Galvani meninggal pada 4 Desember 1798 di Bologna, Italia. Namun, kontribusinya dalam bidang elektrofisiologi dan pemahaman awal tentang hubungan antara listrik dan sistem biologis tetap menjadi bagian penting dalam sejarah ilmu pengetahuan.

Referensi:

1. Piccolino, Marco, and Marco Bresadola. “Luigi Galvani and Animal Electricity: Two Centuries After the Foundation of Electrophysiology.” Trends in Neurosciences, vol. 20, no. 10, 1997, pp. 443–448.

2. “Luigi Galvani.” Encyclopedia Britannica, 24 Feb. 2022, https://www.britannica.com/biography/Luigi-Galvani.

Thales dari Yunani (bukan yang dari Bogor)

Faraday, Volta, dan Galvani memang dikenal sebagai tokoh-tokoh pasca Renaissance yang menemukan listrik. Energi yang telah mengubah wajah peradaban dunia.

Tapi jauh sebelum itu, di masa awal peradaban manusia, di wilayah Aegean dan Kreta, listrik sudah mulai dikenal konsepnya. Salah satu tokoh yang sejak awal telah menelisik potensi dan kapasitas listrik sebagai fenomena alam yang luar biasa adalah Thales.

Thales adalah seorang ahli matematika Yunani Kuno sekitar 625–547 SM. Meski kala itu penemuannya belum tampak modern dan canggih, Thales menghasilkan sebuah penemuan yang sederhana berkaitan dengan kelistrikan.

Awalnya, Thales menemukan sepotong batu amber yang digosokkan pada kain wol saat didekatkan ke bulu ayam maka bulu itu akan tertarik dan menempel pada batu amber.

Thales mengira batu amber memiliki kekuatan tersebut. Saat itu, Thales belum mengetahui soal listrik.

Thales membuat beberapa observasi pada listrik statis yang ia percaya bahwa friksi yang dihasilkan amber magnetik kebalikan dari mineral seperti magnetik tidak perlu digosok.

Kala itu, Thales belum mengetahui bahwa tarik-menarik disebabkan oleh efek magnet hingga akhirnya sains membuktikan terdapat hubungan antara magnetisme dan listrik.

Ulin Langlayangan yang Merubah Peradaban Manusia

Benjamin Franklin, lahir pada 17 Januari 1706 di Boston, Massachusetts, adalah salah satu tokoh terkemuka dalam sejarah Amerika Serikat. Selain menjadi politikus, penulis, dan diplomat, Franklin juga melakukan penelitian penting dalam bidang kelistrikan. Berikut adalah sejarah singkat tentang kehidupan dan kontribusinya dalam bidang kelistrikan:

1. Pendidikan dan Karir Awal:

- Franklin adalah seorang otonom yang belajar sendiri sebagian besar. Dia bekerja sebagai tukang cetak muda sebelum memulai karirnya sebagai penulis dan ilmuwan.

2. Kontribusi dalam Bidang Kelistrikan:

- *Eksperimen dengan Langlayangan (1752):* Penemuan paling terkenal Franklin terjadi ketika dia melakukan eksperimen dengan menaikkan layang-layang di udara selama badai petir pada tahun 1752. Dia menempelkan kawat tembaga ke ujung layang-layang dan menghubungkannya ke kunci yang terbuat dari logam. Ketika petir menyambar, muatan listrik mengalir melalui kawat dan mengisi kunci, membuktikan bahwa petir adalah bentuk aliran listrik yang besar.

- Hipotesis tentang Muatan Listrik (1747): Franklin mengembangkan konsep tentang muatan listrik positif dan negatif. Dia menyatakan bahwa muatan listrik dapat dipindahkan dari satu objek ke objek lain, dan bahwa muatan sejenis tolak-menolak, sementara muatan berbeda tertarik satu sama lain.

- Penemuan Pemisahan dan Netralisasi Muatan (sekitar 1740-an): Franklin juga melakukan penelitian tentang pemisahan muatan listrik dan mengembangkan metode untuk netralisasi muatan, yang penting dalam pengembangan teknologi listrik.

3. Publikasi dan Pengakuan:

- Pada tahun 1751, Franklin mempublikasikan buku “Experiments and Observations on Electricity”, yang berisi hasil penelitiannya tentang listrik.

- Penelitiannya mendapatkan pengakuan luas di Eropa dan Amerika, dan ia menjadi anggota Royal Society di Inggris pada tahun 1756.

4. Pengaruh dan Warisan:

- Kontribusi Franklin dalam memahami alam dan sifat listrik membantu mendorong pengembangan teknologi listrik, termasuk penggunaan petir kabel pertama dalam sistem perlindungan petir.

- Penelitiannya juga mempengaruhi ilmuwan dan peneliti masa depan, serta membantu membentuk dasar ilmiah bagi pengembangan sistem kelistrikan modern.

Franklin meninggal pada 17 April 1790 di Philadelphia, Pennsylvania. Namun, warisannya dalam bidang kelistrikan dan ilmu pengetahuan secara umum tetap dikenang sebagai salah satu yang paling signifikan dalam sejarah Amerika Serikat dan dunia.

Referensi:

1. Isaacson, Walter. Benjamin Franklin: An American Life. Simon & Schuster, 2004.

2. “Benjamin Franklin.” The Franklin Institute, https://www.fi.edu/benjamin-franklin.

Dunia Terang Karena Edison

Generasi Z mungkin agak sulit membayangkan malam gelap yang hanya diterangi sumbu pelita yang menyala karena minyak yang dibakar. Lampu Teplok dan Petromax pernah menjadi sarana penerangan di banyak desa, tak lebih dari tiga dasawarsa yang lalu, saat elektrifikasi belum semasif hari ini.

Siapakah gerangan penemu yang kelak menerangi dunia tersebut? Sebut namanya Edison.

Thomas Alva Edison adalah seorang penemu dan pengusaha terkenal yang lahir pada 11 Februari 1847 di Milan, Ohio, Amerika Serikat. Dia dikenal karena kontribusinya yang besar terhadap pengembangan teknologi listrik dan banyak penemuan penting lainnya. Berikut adalah sejarah singkat tentang kehidupan dan karya Edison:

1. Pendidikan dan Awal Karir:

- Edison mengalami pendidikan yang terbatas di masa kecilnya, dan dia meninggalkan sekolah pada usia 12 tahun.

- Dia mulai bekerja sebagai telegrafis muda dan menjadi terampil dalam bidang ini, yang memberinya pengetahuan teknis yang kuat tentang listrik dan komunikasi.

2. Penemuan Awal:

- Pengembangan Mesin Tik:

- Pada tahun 1868, Edison mematenkan mesin tik elektrik pertamanya, yang merupakan salah satu penemuan awalnya.

- Telegraf (1874):

- Penemuan ini memungkinkan pengiriman dua pesan telegraf melalui satu kawat, meningkatkan efisiensi komunikasi telegraf.

- Phonograph (1877):

- Edison menciptakan phonograph pertama, yang merupakan perangkat yang bisa merekam dan memainkan suara untuk pertama kalinya dalam sejarah.

3. Penemuan Lampu Listrik:

- Lampu Bohlam (1879):

- Salah satu penemuan paling terkenal Edison adalah lampu bohlam listrik praktis pertama yang efektif. Dia berhasil mengembangkan bohlam dengan filament karbon yang tahan lama, yang membuat lampu listrik menjadi lebih praktis dan terjangkau untuk digunakan oleh masyarakat umum.

4. Kontribusi Lainnya:

- Edison juga terlibat dalam pengembangan sistem distribusi listrik, termasuk pembangunan pembangkit listrik dan jaringan kabel untuk menyebarkan listrik ke rumah-rumah dan bisnis.

- Dia mendirikan laboratorium penelitian besar di Menlo Park, New Jersey, yang menjadi pusat untuk inovasi teknologi selama bertahun-tahun.

5. Pengaruh dan Warisan:

- Penemuan dan inovasi Edison dalam bidang listrik dan komunikasi tidak hanya mengubah cara kita hidup, tetapi juga membentuk dasar dari banyak teknologi modern.

- Edison dianggap sebagai salah satu penemu terbesar sepanjang masa, dan warisannya terus dihargai dalam sejarah ilmu pengetahuan dan teknologi.

Edison meninggal pada 18 Oktober 1931 di West Orange, New Jersey, tetapi karya dan kontribusinya terhadap perkembangan teknologi dan masyarakat tetap dikenang dan dihargai hingga hari ini.

Referensi:

1. Baldwin, Neil. Edison: Inventing the Century. Hyperion, 1995.

2. Israel, Paul. Edison: A Life of Invention. John Wiley & Sons, 2000.

Magnet, Bukan Hanya Tarik Menarik, Tapi Juga Terkait Listrik

Setelah Thales di abad ke 7 sebelum masehi melihat dan meneliti fenomena di Batu Amber, William Gilbertlah yang kemudian menemukan fenomena magnetisme dan kelistrikan.

William Gilbert, lahir pada 24 Mei 1544 di Colchester, Essex, Inggris, adalah seorang fisikawan terkenal yang dianggap sebagai salah satu pendiri ilmu fisika modern. Berikut adalah sejarah singkat tentang kehidupan dan kontribusinya:

1. Pendidikan dan Karir Awal:

- Gilbert belajar di St. John’s College, Universitas Cambridge, di mana ia memperoleh gelar Bachelor of Arts pada tahun 1561 dan gelar Doctor of Medicine pada tahun 1569.

- Dia mempraktikkan kedokteran di London, di mana dia menjadi dokter pribadi Ratu Elizabeth I.

2. Kontribusi dalam Fisika:

- Pionir dalam Studi Magnetisme (1600): Gilbert adalah tokoh penting dalam pengembangan studi tentang magnetisme. Dia menyelidiki sifat-sifat magnet dan menghasilkan karya monumentalnya, “De Magnete” (“Tentang Magnet”), yang diterbitkan pada tahun 1600. Buku ini merupakan karya pertama yang menyelidiki magnetisme secara sistematis dan ilmiah, dan menjadi landasan bagi pengembangan ilmu magnetisme modern.

- Kerja pada Elektrisitas (meskipun tidak sepenuhnya berhasil): Meskipun Gilbert terkenal karena penelitiannya tentang magnetisme, dia juga melakukan beberapa eksperimen awal tentang elektrisitas, termasuk mencatat bahwa benda-benda yang digosok, seperti amber, dapat menarik benda kecil. Namun, pemahaman kita tentang elektrisitas belum berkembang pada masa Gilbert, dan kontribusinya dalam bidang ini tidak sebesar kontribusinya dalam bidang magnetisme.

3. Pengaruh dan Warisan:

- Karya Gilbert memainkan peran penting dalam pengembangan ilmu fisika dan magnetisme, membantu membentuk dasar untuk pemahaman modern kita tentang magnetisme dan sifat-sifatnya.

- Dia juga membantu mengubah cara ilmu pengetahuan dipraktikkan, dengan mendorong pendekatan empiris dan pengamatan sistematis dalam penelitian ilmiah.

- Gilbert dianggap sebagai salah satu tokoh terpenting dalam sejarah ilmu pengetahuan dan fisika, dan karyanya terus dihargai dan dipelajari oleh ilmuwan dan ahli fisika hingga saat ini.

Gilbert meninggal pada 30 November 1603 di London, Inggris, tetapi warisannya dalam bidang fisika dan magnetisme tetap dikenang dan dihargai sebagai salah satu kontribusi terpenting dalam sejarah ilmu pengetahuan.

Referensi:

1. “William Gilbert.” Encyclopedia Britannica, 24 Feb. 2022, https://www.britannica.com/biography/William-Gilbert-physicist.

2. Gorham, John. William Gilbert (1544–1603): Elizabethan Physician and Renaissance Man. Taylor & Francis, 2002.

Listrik dan Gerak

Selain terangnya lampu dan catudaya berbagai piranti elektronik yang kini tak dapat dipisahkan dalam kehidupan keseharian kita, rice cooker, mesin cuci, setrika, blender, kulkas, AC, komputer, TV, hape, sampai hair dryer, kita juga dapat berpindah dengan cepat dengan sarana mobilisasi yang menggunakan daya listrik.

Salah satunya adalah kereta listrik seperti MRT, LRT, KCIC, dan juga kereta komuter. Kereta konvensional seperti Argo Parahyangan dll sebenarnya juga menggunakan motor listrik sebagai unit traksi atau penggeraknya. Diesel adalah penghasil listrik yang akan digunakan untuk menjalankan motor sebagai penggerak rangkaian.

Bagaimana proses terciptanya motor listrik? Penemuan motor listrik merupakan tonggak penting dalam sejarah teknologi modern yang mengubah cara kita hidup dan bekerja. Berikut adalah rangkaian peristiwa penting dalam sejarah penemuan motor listrik:

1. Pengembangan Prinsip Elektromagnetisme:

- Pada awal abad ke-19, ilmuwan seperti Hans Christian Ørsted, André-Marie Ampère, dan Michael Faraday melakukan penelitian yang penting tentang hubungan antara listrik dan magnetisme. Mereka menemukan bahwa arus listrik dapat menciptakan medan magnet, dan sebaliknya, medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Temuan-temuan ini membuka jalan bagi pengembangan motor listrik.

2. Penemuan Motor Elektromagnetik:

- Pada tahun 1821, Michael Faraday membangun motor elektromagnetik pertama. Motor ini menggunakan prinsip induksi elektromagnetik untuk mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanis. Meskipun belum praktis untuk digunakan secara luas pada saat itu, penemuan ini menjadi landasan bagi pengembangan motor listrik yang lebih canggih di masa depan.

3. Pengembangan Motor DC:

- Pada tahun 1832, seorang insinyur Prancis bernama Hippolyte Pixii memperkenalkan motor listrik pertama yang menggunakan arus searah (DC). Meskipun motor DC awal ini masih memiliki keterbatasan, seperti efisiensi rendah dan kebutuhan akan perawatan yang intensif, mereka membuka jalan bagi penggunaan motor listrik dalam berbagai aplikasi, termasuk mesin industri dan transportasi.

4. Pengembangan Motor AC:

- Pada tahun 1888, seorang insinyur Serbia-Amerika bernama Nikola Tesla memperkenalkan motor listrik tiga fase yang menggunakan arus bolak-balik (AC). Motor AC ini memiliki keunggulan dibandingkan motor DC dalam hal efisiensi dan kemampuan untuk mentransmisikan daya listrik jarak jauh melalui sistem distribusi tegangan tinggi. Motor AC menjadi standar dalam banyak aplikasi industri dan komersial.

5. Revolusi Industri:

- Penemuan motor listrik yang handal dan efisien menjadi salah satu pendorong utama Revolusi Industri, yang mengubah masyarakat menjadi lebih tergantung pada tenaga listrik dan meningkatkan produktivitas dan efisiensi dalam berbagai sektor ekonomi.

Dari penemuan awal Faraday hingga perkembangan motor AC oleh Tesla, sejarah motor listrik mencerminkan kemajuan yang signifikan dalam pemahaman kita tentang listrik dan magnetisme, serta peran teknologi dalam mengubah dunia modern.

Referensi:

1. Cheney, Margaret. Tesla: Man Out of Time. Simon & Schuster, 2001.

2. Hughes, Thomas Parke. American Genesis: A Century of Invention and Technological Enthusiasm, 1870–1970. University of Chicago Press, 2009.

Transistor

Pemanfaatan energi listrik dalam berbagai bidang pada gilirannya melahirkan berbagai invensi yang saling melengkapi dalam konstruksi teknologi.

Dalam perkembangan teknologi informasi dan elektronika, pengolahan dan konversi sinyal, transistor menjadi salah satu elemen kunci.

Apa itu transistor? Transistor merupakan sebuah alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

Penemuan transistor merupakan tonggak penting dalam sejarah teknologi modern yang telah mengubah dunia secara mendalam, membentuk dasar bagi perkembangan semikonduktor, komputer, dan teknologi informasi. Berikut adalah rangkaian peristiwa penting dalam sejarah penemuan transistor:

1. Awal Perkembangan Teori Semikonduktor:

- Pada awal abad ke-20, ilmuwan seperti Ferdinand Braun, Julius Edgar Lilienfeld, dan Walter Schottky melakukan penelitian awal tentang sifat-sifat elektronik material semikonduktor, seperti germanium dan silikon.

2. Penemuan Transistor:

- Pada tahun 1947, tiga ilmuwan di Bell Laboratories, Amerika Serikat, yakni John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley berhasil menemukan transistor. Mereka mengembangkan transistor sebagai alternatif yang lebih kecil, lebih hemat energi, dan lebih andal daripada tabung vakum yang digunakan pada saat itu dalam aplikasi elektronik. Transistor pertama mereka adalah transistor point-contact, yang terdiri dari dua jarum logam yang ditempatkan di dekat permukaan semikonduktor.

3. Pengembangan Transistor Junction:

- Pada tahun 1950, Shockley mengembangkan transistor junction, yang menggunakan struktur p-n junction sebagai dasar operasinya. Transistor junction ini lebih stabil dan dapat dikendalikan daripada transistor point-contact, dan menjadi dasar bagi transistor modern.

4. Pengembangan Teknologi Transistor:

- Selama tahun 1950-an dan 1960-an, teknologi transistor terus berkembang pesat. Proses produksi transistor menjadi semakin maju, memungkinkan transistor untuk menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih andal. Hal ini memungkinkan penggunaan transistor dalam berbagai aplikasi, termasuk di dalam komputer, peralatan elektronik konsumen, telekomunikasi, dan industri.

5. Dampak dan Warisan:

- Penemuan transistor mengubah lanskap teknologi modern secara radikal. Mereka membuka jalan bagi perkembangan komputer, telekomunikasi, elektronik konsumen, dan industri semikonduktor.

- Dalam beberapa dekade setelah penemuan transistor, ukuran komputer menyusut drastis sementara kemampuan mereka meningkat secara signifikan, membawa kita ke era komputer pribadi dan revolusi digital.

Dengan penemuan transistor, kita telah memasuki era teknologi semikonduktor, yang masih menjadi landasan bagi teknologi modern yang kita nikmati saat ini, mulai dari komputer hingga perangkat pintar dan Internet.

Referensi:

1. Riordan, Michael, and Lillian Hoddeson. Crystal Fire: The Birth of the Information Age. W. W. Norton & Company, 1997.

2. Gilder, George. Microcosm: The Quantum Revolution in Economics and Technology. Free Press, 1990.

PCB, Inovasi Tiada Henti

Kompleksitas proses untuk mencapai suatu fungsi kerap melahirkan berbagai terobosan yang dapat mereduksi kendala dan hambatan seperti mekanisme repetitif yang rumit, skala dan ukuran alat atau instrumen, juga sifat material yang memiliki karakteristik khusus. Ada banyak faktor dan elemen yang perlu untuk dipertimbangkan setiap aspeknya, terlebih jika terkait dengan interaksi dalam konteks bersama dalam menjalankan fungsi khusus tertentu.

Salah satu inovasi dalam bidang elektronik adalah penemuan PCB. Apa dan bagaimana PCB itu? Dan bagaimana PCB ditemukan dan dikembangkan? Sejarah penemuan PCB (Printed Circuit Board) dimulai pada awal abad ke-20 dengan perkembangan teknologi elektronik dan kebutuhan untuk membuat sirkuit elektronik yang lebih efisien dan andal. Berikut adalah rangkaian peristiwa penting dalam sejarah penemuan PCB:

1. Awal Penggunaan Komponen Elektronik:

- Pada awal abad ke-20, komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, dan tabung vakum digunakan dalam peralatan listrik dan elektronik. Namun, penyolderan komponen ini secara manual pada papan sirkuit kawat menjadi tidak praktis dengan meningkatnya kompleksitas sirkuit.

2. Pengembangan Metode PCB Awal:

- Pada tahun 1925, seorang insinyur Austria bernama Paul Eisler memperkenalkan konsep PCB pertama. Eisler menggunakan laminasi dari kertas asbes dengan lapisan tembaga untuk membuat sirkuit tercetak untuk radio. Namun, inovasinya belum secara luas diadopsi pada saat itu.

3. Pengembangan Proses Laminasi:

- Selama Perang Dunia II, industri militer mulai memperkenalkan penggunaan PCB dalam peralatan militer karena kebutuhan akan peralatan yang ringkas, andal, dan tahan lama. Proses laminasi yang lebih canggih dikembangkan, di mana lapisan tembaga diaplikasikan ke substrat dielektrik dengan cara yang lebih terkontrol dan konsisten.

4. Pengembangan Metode Fotolitografi:

- Pada tahun 1950-an, metode fotolitografi diperkenalkan untuk pembuatan PCB. Proses ini melibatkan penggunaan film fotolitografi yang ditempatkan di atas lapisan tembaga dan kemudian terkena sinar UV. Area yang tidak terlindungi oleh film akan teroksidasi, memungkinkan pola sirkuit untuk diubah.

5. Perkembangan Industri Elektronik:

- Dengan perkembangan teknologi semikonduktor dan elektronik, permintaan terhadap PCB terus meningkat. PCB menjadi standar dalam industri elektronik karena kemampuannya untuk menyediakan sirkuit yang padat, andal, dan hemat ruang.

6. Penggunaan PCB dalam Komputer dan Elektronik Konsumen:

- Selama tahun 1960-an dan 1970-an, PCB menjadi semakin umum dalam peralatan elektronik konsumen dan komputer. Teknologi ini membuka jalan bagi revolusi komputer pribadi dan perkembangan perangkat elektronik konsumen yang lebih kompleks.

Dengan penemuan dan perkembangan PCB, industri elektronik telah mampu menghasilkan peralatan elektronik yang lebih canggih, ringkas, dan terjangkau. PCB tetap menjadi komponen kunci dalam desain dan produksi berbagai perangkat elektronik modern.

Referensi:

1. Harper, Charles A. Electronic Packaging and Interconnection Handbook. McGraw-Hill, 1991.

2. Brown, George W. The Invention That Changed the World: How a Small Group of Radar Pioneers Won the Second World War and Launched a Technological Revolution. Hachette UK, 1997.

Revolusi IC dan Chip

Mesin cuci dan kereta cepat yang terbukti telah membantu kita menjalani hidup dengan nyaman dan menyenangkan, tentu hadir bukan secara instan. Ada proses bertahap yang mengakomodir berbagai inovasi dan invensi yang berkesinambungan, dan berangkat dari penerapan pengembangan ilmu-ilmu dasar secara bermetodologi.

Ada sistematika berpikir yang tertata, dan tentu saja harus ada visi yang bersifat holistik, sekaligus realistik. Salah satu perwujudan dari visi yang visioner itu adalah penemuan IC/integrated circuit dan Chip.

Sejarah penemuan chip (atau sering disebut sebagai microchip atau integrated circuit) dimulai pada tahun 1950-an dan 1960-an, ketika para ilmuwan dan insinyur bekerja untuk mengatasi keterbatasan dalam perangkat elektronik yang menggunakan komponen terpisah seperti tabung vakum dan transistor diskrit. Berikut adalah rangkaian peristiwa penting dalam sejarah penemuan chip:

1. Pengembangan Transistor:

- Penemuan transistor pada tahun 1947 oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley di Bell Laboratories menjadi langkah awal menuju pengembangan chip. Transistor merupakan alternatif yang lebih kecil, lebih andal, dan lebih hemat energi daripada tabung vakum yang digunakan pada saat itu.

2. Konsep Integrated Circuit:

- Pada tahun 1952, Geoffrey W.A. Dummer, seorang insinyur Inggris, memperkenalkan konsep dari integrated circuit dalam sebuah presentasi di Konferensi Elektronik Amerika Serikat. Dia mengajukan ide untuk menggabungkan beberapa komponen elektronik ke dalam satu substrat silikon tunggal untuk membentuk sirkuit terpadu.

3. Penemuan Integrated Circuit:

- Pada tahun 1958, Jack Kilby dari Texas Instruments dan Robert Noyce dari Fairchild Semiconductor (yang kemudian mendirikan Intel Corporation) secara independen menemukan integrated circuit. Kilby mengembangkan integrated circuit pertama dengan membuat sirkuit pada satu substrat silikon tunggal, sementara Noyce mengembangkan integrated circuit dengan membuat sirkuit pada substrat silikon yang diisolasi dengan lapisan oksida.

4. Perkembangan Teknologi Chip:

- Selama tahun 1960-an, teknologi chip terus berkembang dengan cepat. Proses produksi semikonduktor semakin canggih, memungkinkan pembuatan chip yang lebih padat, lebih cepat, dan lebih andal. Ini membuka jalan bagi penggunaan chip dalam berbagai aplikasi, mulai dari komputer hingga perangkat elektronik konsumen.

5. Revolusi Komputer dan Alat Elektronik:

- Penemuan chip telah mengubah lanskap teknologi modern secara mendalam. Mereka membawa kita ke era komputer pribadi, gadget elektronik konsumen yang canggih, dan revolusi digital yang kita nikmati saat ini. Chip juga telah memungkinkan kemajuan besar dalam bidang medis, militer, otomotif, dan industri lainnya.

Dengan penemuan dan perkembangan chip, ukuran komputer menyusut drastis sementara kemampuannya meningkat secara signifikan. Chip tetap menjadi inti dari teknologi modern yang menggerakkan inovasi di berbagai bidang.

Referensi:

1. Berlin, Leslie. The Man Behind the Microchip: Robert Noyce and the Invention of Silicon Valley. Oxford University Press, 2005.

2. Ceruzzi, Paul E. A History of Modern Computing. MIT Press, 2003.

Bagaimana Listrik Dihasilkan ?

Saat kita menumpang kereta cepat dari Tegalluar ke stasiun Halim, untuk selanjutnya sambung LRT ke Dukuh Atas, dan melanjutkan perjalanan ke Bandara Soetta dengan KA Bandara, kita pasti mahfum jika semua kereta yang kita tumpangi itu bergerak dengan perantaraan energi listrik. Pertanyaannya adalah, darimanakah listrik yang tersedia di OCS (overhead catenary system)/LAA (listrik aliran atas), dan juga third rail berasal? Dari jaringan PLN, demikian sebagian akan menjawab. Tentu benar, akan tetapi jaringan PLN dengan Sutet dan gardu induknya itu mendapatkan listrik darimana? Dari sistem pembangkitan listrik tentunya.

Sejarah sains mencatat bahwa pembangkit listrik berbagai model telah dikembangkan manusia. Ada pembangkit listrik tenaga uap, panas bumi, angin, cahaya matahari, gelombang, air, dan juga nuklir.

Meski berbeda sumber energinya, intinya adalah konversi energi potensial menjadi energi kinetik secara mekanik yang akan menghasilkan listrik. Untuk itu diperlukan teknologi Dinamo atau Generator.

Dinamo atau Generator adalah sebuah alat yang dapat menghasilkan arus dengan mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Konsep kerjanya menggunakan prinsip elektromagnetik yaitu dengan memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan untuk membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) induksi.

Ada dua bagian utama pada dinamo yang membuatnya dapat bekerja menghasilkan energi listrik, yaitu:

Rotor yaitu bagian dinamo yang bergerak, bentuknya adalah kumparan (lilitan kawat pada inti besi) yang bergerak berputar pada porosnya.

Stator yaitu bagian dinamo yang tidak bergerak, bentuknya adalah magnet permanen yang kutubnya dipasang berhadapan saling berlawanan.

Nah perpaduan dari dua komponen ini lah yang menghasilkan gaya gerak listrik induksi. Hal tersebut sesuai dengan hukum Faraday yang menyebutkan ketika sebuah lilitan kawat yang diletakkan di dalam kumaparan atau medan magnet diputar maka akan memicu timbulnya tegangan di dalam kumparan. Pada dinamo, lilitan yang dimaksud adalah rotor dan medan magnet dihasilkan oleh stator.

GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi pada sebuah dinamo atau generator dapat diperbesar dengan cara menambah dan memperbanyak lilitan kawat pada kumparan, menambahkan inti besi lunak ke dalam kumparan, mempercepat putaran rotor, atau menggunakan magnet permanen yang lebih kuat dan tahan panas.

Ada 2 jenis dinamo berdasarkan cara kerjanya dalam membangkitkan dan menghasilkan arah arus listrik, yaitu dinamo AC dan DC.

Dinamo AC atau dikenal juga sebagai generator alternator memiliki dua buah cincin putar sehingga arus listrik yang dihasilkannya adalah arus bolak-balik (AC). Kedua cincin ini terhubung ke brush. Brush adalah komponen berbentuk sikat tembaga yang menghubungkan aliran listrik yang dihasilkan rotor ke beban.

Karena sumber yang diterima oleh brush berasal dari dua cincin yang berputar penuh terhadap dua kutub magnet, maka kedua brush menangkap baik arus positif dan negatif yang berasal dari induksi magnet yang memiliki arah GGL berbeda. Sehingga output yang dihasilkan pun adalah arus bulak balik atau AC.

Berbeda dengan dinamo AC, dinamo DC hanya memiliki satu cincin yang terbelah di tengah. Cincin terbelah ini disebut dengan komutator. Nah komutator inilah yang membuat dinamo menghasilkan arus listrik searah. Selain komutator bagian dari dinamo DC dan juga cara kerjanya sama saja dengan dinamo AC.

Komutator mempengaruhi arah arus induksi menjadi tidak berubah atau tetap. Karena bentuk komutator adalah cincin terbelah, sehingga brush hanya menangkap putaran 180 derajat dari rotor, sehingga output dinamo menjadi searah.

Prinsip dasar mekanisme kerja dinamo adalah memanfaatkan sifat-sifat magnetisme yang telah ditemukan William Gilbert pada awal abad ke 17.

Dinamo dapat menghasilkan listrik karena adanya kumparan yang berputar dalam sebuah medan magnet. Kumparan tersebut berputar pada kutub-kutub yang tak sejenis dari dua buah magnet yang saling berhadapan (yaitu bagian stator).

Kumparan atau rotor digerakkan oleh energi kinetik dari luar, seperti aliran air pada PLTA, tiupan angin, atau bahkan dari mesin bertenaga batu bara atau diesel, serta fisi nuklir yang menghasilkan panas.

Putaran kumparan di dalam dua kutub magnet tersebut memicu GGL induksi yang bersifat bulak balik. GGL induksi ini menimbulkan arus listrik bulak balik atau alternative current (AC). Lalu arus itu ditangkap oleh brush untuk dialirkan ke beban.

Pada dinamo AC kedua ujung kumparan akan terhubung ke beban melalui dua sikat karbon (brush) yang bersinggungan dengan masing-masing dua ring yang terpasang pada rotor. Sehingga arus yang dihasilkan dari kedua kutub akan tertangkap oleh dua brush di kedua cincin tadi. Kedua medan magnet juga menghasilkan arah arus induksi yang berubah-ubah Sehingga output yang dihasilkan pun menjadi arus bolak-balik (AC).

Sementara itu pada dinamo arus searah (DC), digunakan komutator alias cincin yang terbelah dua. Sehingga pada dinamo DC GGL yang ditangkap brush hanya satu arah. Karena itu dinamo DC bisa menghasilkan arus searah (DC).

Maka listrik yang dihasilkan oleh dinamo atau generator di pembangkit inilah yang kemudian disalurkan dan didistribusikan melalui jaringan bertegangan tinggi dan gardu induk dengan trafonya, hingga dapat menggerakkan motor listrik di kereta yang kita tumpangi.

Transformator, Sang Fasilitator

Listrik dari dinamo yang menggerakkan motor melalui aliran dari jaringan listrik yang terjalin ratusan kilometer dari pusat pembangkitnya tak akan mulus sampai dan dapat dimanfaatkan jika tidak ada sistem transformator. Maka penemuan transformator adalah salah satu inovasi dan invensi yang menjadi elemen kunci dalam teknologi listrik berbasis sifat elektromagnetisme.

Sejarah penemuan transformator dimulai pada abad ke-19, dengan perkembangan awal dalam elektromagnetisme dan penggunaan arus listrik untuk mentransmisikan daya. Berikut adalah rangkaian peristiwa penting dalam sejarah penemuan transformator:

1. Penemuan Prinsip Induksi Elektromagnetik:

- Michael Faraday dan Joseph Henry, pada tahun 1830-an, secara independen menemukan prinsip induksi elektromagnetik. Mereka menemukan bahwa perubahan medan magnet yang melintasi kawat dapat menghasilkan arus listrik dalam kawat tersebut.

2. Prinsip Induksi pada Transformator:

- Pada tahun 1831, Michael Faraday menemukan prinsip induksi elektromagnetik, yang menjadi dasar bagi pengembangan transformator. Dia menemukan bahwa jika dua kumparan kawat terpisah terhubung oleh medan magnet yang berubah, arus listrik akan mengalir di kumparan kedua tanpa adanya kontak langsung.

3. Penemuan Transformator:

- Pada tahun 1836, Nicholas Callan, seorang fisikawan dan penemu Irlandia, mengembangkan transformator induksi yang pertama. Transformator ini menggunakan dua kumparan kawat terpisah yang terhubung oleh medan magnet yang berubah untuk menghasilkan induksi listrik.

1. Invensi William Stanley:

- Pada tahun 1885, William Stanley, seorang insinyur Amerika, memperkenalkan transformator toroidal pertama. Dia juga mengembangkan metode untuk mentransformasikan arus listrik dengan menggunakan transformator, membuka jalan bagi penggunaan listrik AC dalam distribusi tenaga.

2. Perkembangan Teknologi Transformator:

- Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, teknologi transformator terus berkembang. Berbagai jenis transformator, seperti transformator step-up, step-down, dan auto-transformer, dikembangkan untuk berbagai aplikasi dalam industri, transportasi, dan distribusi listrik.

1. Penggunaan Transformator dalam Distribusi Listrik AC:

- Pengembangan transformator memainkan peran kunci dalam penggunaan distribusi listrik AC (arus bolak-balik). Transformator digunakan untuk mentransformasikan tegangan listrik dari pembangkit listrik ke nilai yang lebih tinggi atau lebih rendah untuk distribusi dan penggunaan yang efisien.

2. Perkembangan Sistem Distribusi Tegangan Tinggi:

- Dengan pengembangan teknologi transformator, sistem distribusi tegangan tinggi (HV) dapat dikembangkan. Transformator step-up digunakan untuk meningkatkan tegangan listrik sebelum disalurkan melalui jaringan transmisi, yang memungkinkan transfer daya yang lebih efisien dan jarak yang lebih jauh.

Dengan penemuan dan perkembangan transformator, distribusi listrik menjadi lebih efisien dan praktis, memungkinkan pembangunan sistem listrik yang lebih besar dan lebih luas. Transformator terus menjadi komponen kunci dalam infrastruktur listrik modern, dari pembangkit listrik hingga jaringan distribusi dan pengguna akhir.

Referensi:

1. Kuphaldt, Tony R. Transformers. OpenStax CNX, 2008.

2. “Transformer.” Encyclopedia Britannica, https://www.britannica.com/technology/transformer-electronics.

Tak terasa kereta LRT yang saya tumpangi telah memasuki platform stasiun Dukuh Atas. Dengan sedikit guncangan pengereman, keretapun berhenti sempurna dan pintu otomatis terbuka. Dengan agak enggan saya beranjak keluar dan bergegas menuju ke arah stasiun KA Bandara. Dari sudut mata, saya masih sempat melihat si anak jenius dengan buku Michael Faradaynya masih saja asyik membaca sambil berjalan digandeng ibunya untuk tap out di gerbang keluar.

Saya berharap kelak anak Indonesia ini akan menjadi salah satu kontributor teknologi, sebagaimana tokoh inspiratif yang telah menyedot sebagian besar perhatiannya selama perjalanan. Jadilah Faraday baru di masa depan ya Nak, demikian pintaku di dalam hati, di tengah suara KRL yang menderu.