Siapa Penemu Listrik? - Sejarah Perkembangan Tenaga Listrik Sampai Saat ini

Siapa yang Menemukan Listrik?

Banyak orang mengira Benjamin Franklin menemukan listrik dengan eksperimen layang-layangnya yang terkenal pada tahun 1752. Franklin terkenal karena mengikatkan kunci ke tali layang-layang selama badai petir, membuktikan bahwa listrik statis dan penerangan memang hal yang sama. Namun, itu bukanlah keseluruhan cerita tentang listrik.

Listrik sama sekali tidak "ditemukan". Listrik selalu menjadi bagian dari alam, dalam bentuk listrik statis, pelepasan ke bumi, dalam bentuk petir, atau ketika menggosok dua bahan bermuatan listrik. Faktanya, kebenarannya adalah bahwa "listrik" dalam bentuk tenaga listrik ditemukan ketika ditemukan bahwa listrik dapat dihasilkan dalam suatu pembangkit listrik dan kemudian ditransmisikan sebagai arus listrik melalui kabel. Kebutuhan adalah ibu dari penemuan, kata mereka, dan itu sama benarnya dalam kasus listrik. Ketika sampai pada "penemuan listrik", orang menginginkan cara yang murah dan aman untuk menerangi rumah mereka, dan para ilmuwan berpikir bahwa listrik mungkin bisa menjadi jalan.

Ketika berbicara tentang penemuan listrik atau penemuan kekuatan energi, sebenarnya ini adalah cerita yang panjang, dalam waktu yang lama. Karena penyelidikan ilmiah, dari setiap percobaan lahirlah teknologi listrik. Cahaya listrik begitu umum bagi dunia modern ini dalam bentuk petir, tetapi pertanyaan tentang siapa yang menemukan listrik sebenarnya harus menjadi apa yang terlibat dalam menemukan listrik. Listrik sudah umum di dunia alamiah, tetapi tenaga listrik adalah hasil dari pengalaman.

Dari tulisan-tulisan Thales dari Miletus, tampak bahwa orang Barat telah mengetahui sejak 600 SM bahwa ambar menjadi bermuatan listrik dengan cara digosok. Hanya ada sedikit kemajuan nyata sampai ilmuwan Inggris William Gilbert pada tahun 1600 menggambarkan elektrifikasi banyak zat dan menciptakan istilah listrik dari kata Yunani untuk amber. Hasilnya, Gilbert disebut sebagai bapak listrik modern. Pada tahun 1660 Otto von Guericke menemukan mesin kasar untuk menghasilkan listrik statis.

Itu adalah bola belerang, diputar oleh engkol dengan satu tangan dan digosok dengan tangan lainnya. Penerusnya, seperti Francis Hauksbee, melakukan perbaikan yang memberikan para peneliti sumber listrik statis yang siap pakai. Keturunan yang sangat maju saat ini dari mesin-mesin awal ini adalah generator Van de Graaf, yang kadang-kadang digunakan sebagai akselerator partikel. Robert Boyle menyadari bahwa tarikan dan tolakan saling menguntungkan dan gaya listrik ditransmisikan melalui ruang hampa. Stephen Gray membedakan antara konduktor dan nonkonduktor. C. F. Du Fay mengenali dua jenis listrik, yang kemudian dinamai positif dan negatif oleh Benjamin Franklin dan Ebenezer Kinnersley dari Philadelphia.

Jenis tenaga yang berbeda

Mempelajari cara memproduksi dan menggunakan listrik tidaklah mudah. Untuk waktu yang lama, tidak ada sumber listrik yang dapat diandalkan untuk eksperimen. Akhirnya, pada tahun 1800, Alessandro Volta, seorang ilmuwan Italia, membuat penemuan besar. Dia merendam kertas dalam air garam, menempatkan seng dan tembaga pada sisi berlawanan dari kertas, dan menyaksikan reaksi kimia menghasilkan arus listrik. Volta telah menciptakan sel listrik pertama.

Dengan menghubungkan banyak sel ini bersama-sama, Volta mampu "merangkai arus" dan menciptakan baterai. Untuk menghormati Volta, kami menilai baterai dalam volt. Akhirnya, sumber listrik yang aman dan dapat diandalkan tersedia, sehingga memudahkan para ilmuwan untuk mempelajari listrik.

Kemajuan semakin pesat setelah Stoples Leyden ditemukan pada tahun 1745 oleh Pieter van Musschenbroek. Stoples Leyden menyimpan listrik statis, yang dapat dibuang sekaligus. Pada tahun 1747 William Watson melepaskan stoples Leyden melalui sirkuit, dan pemahaman tentang arus dan sirkuit memulai bidang eksperimen baru. Henry Cavendish, dengan mengukur konduktivitas bahan (ia membandingkan guncangan simultan yang ia terima dengan melepaskan stoples Leyden melalui bahan), dan Charles A. Coulomb, dengan mengekspresikan secara matematis daya tarik benda-benda yang dialiri listrik, memulai studi kuantitatif tentang listrik.

Ketertarikan baru dalam arus listrik dimulai dengan penemuan baterai. Luigi Galvani telah memperhatikan (1786) bahwa pelepasan listrik statis membuat kaki katak tersentak. Eksperimen selanjutnya menghasilkan apa yang merupakan sel elektron sederhana menggunakan cairan kaki sebagai elektrolit dan otot sebagai sirkuit dan indikator. Galvani mengira kaki memasok listrik, tetapi Alessandro Volta berpikir sebaliknya, dan dia membangun tumpukan volta, jenis baterai awal, sebagai bukti. Arus kontinu dari baterai memuluskan jalan bagi penemuan hukum GS Ohm, yang menghubungkan arus, tegangan (gaya gerak listrik), dan hambatan, dan hukum J. P. Joule tentang pemanasan listrik. Hukum Ohm dan aturan yang ditemukan kemudian oleh G. R. Kirchhoff mengenai jumlah arus dan jumlah tegangan dalam suatu rangkaian adalah sarana dasar untuk membuat perhitungan rangkaian.

Perkembangan Arus Listrik Dimulai

Seorang ilmuwan Inggris, Michael Faraday, adalah orang pertama yang menyadari bahwa arus listrik dapat dihasilkan dengan melewatkan magnet melalui kawat tembaga. Itu adalah penemuan yang menakjubkan. Hampir semua listrik yang kita gunakan saat ini dibuat dengan magnet dan gulungan kawat tembaga di pembangkit listrik raksasa. Baik generator listrik maupun motor listrik didasarkan pada prinsip ini. Generator mengubah energi gerak menjadi listrik. Motor mengubah energi listrik menjadi energi gerak.

Pada tahun 1819 Hans Christian Oersted menemukan bahwa medan magnet mengelilingi kawat pembawa arus. Dalam waktu dua tahun André Marie Ampère telah memasukkan beberapa hukum elektromagnetik ke dalam bentuk matematis, D. F. Arago telah menemukan elektromagnet, dan Michael Faraday telah merancang bentuk kasar motor listrik. Namun, aplikasi praktis motor harus menunggu 10 tahun, sampai Faraday (dan sebelumnya, secara independen, Joseph Henry) menemukan generator listrik yang dapat digunakan untuk menyalakan motor. Setahun setelah perkiraan laboratorium Faraday tentang generator, Hippolyte Pixii membangun model yang digerakkan dengan tangan. Sejak saat itu para insinyur mengambil alih dari para ilmuwan, dan perkembangan yang lambat pun terjadi; pembangkit listrik pertama dibangun 50 tahun kemudian.

Pada tahun 1873 James Clerk Maxwell telah memulai jalur pengembangan yang berbeda dengan persamaan yang menggambarkan medan elektromagnetik, dan dia meramalkan adanya gelombang elektromagnetik yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Heinrich R. Hertz mengkonfirmasi prediksi ini secara eksperimental, dan Marconi pertama kali memanfaatkan gelombang ini dalam mengembangkan radio (1895). John Ambrose Fleming menemukan (1904) tabung vakum penyearah dioda sebagai detektor untuk radio Marconi. Tiga tahun kemudian Lee De Forest membuat dioda menjadi amplifier dengan menambahkan elektroda ketiga, dan elektronik telah dimulai. Pemahaman teoritis menjadi lebih lengkap pada tahun 1897 dengan penemuan elektron oleh J. J. Thomson. Pada tahun 1910-11 Ernest R. Rutherford dan asistennya mempelajari distribusi muatan di dalam atom. Robert Millikan mengukur muatan pada satu elektron pada tahun 1913.

Tuan Edison dan Cahayanya

Thomas Alva Edison adalah salah satu penemu terbesar dari semua penemu dan biasanya dikreditkan dengan menciptakan bola lampu (bersama dengan Nicolas Tesla). Dia tiba di Boston pada tahun 1868. Di Boston dia menemukan orang-orang yang mengetahui sesuatu tentang arus listrik, dan, karena dia bekerja di malam hari dan memotong jam tidurnya, dia menemukan waktu untuk belajar. Dia membeli dan mempelajari karya-karya Faraday. Saat ini, muncullah penemuan pertama dari sekian banyak penemuannya, sebuah perekam suara otomatis, yang ia terima hak patennya pada tahun 1868. Hal ini mengharuskannya melakukan perjalanan ke Washington, yang ia lakukan dengan uang pinjaman, tetapi ia tidak dapat membangkitkan minat pada perangkat tersebut. "Setelah perekam suara," katanya, "Saya menemukan ticker saham, dan memulai layanan ticker di Boston; memiliki tiga puluh atau empat puluh pelanggan dan beroperasi dari sebuah ruangan di atas Gold Exchange." Mesin ini Edison berusaha menjualnya di New York, tetapi ia kembali ke Boston tanpa berhasil. Dia kemudian menemukan telegraf dupleks yang dengannya dua pesan dapat dikirim secara bersamaan, tetapi pada saat pengujian, mesin itu gagal karena kebodohan asistennya.

Tanpa uang dan hutang, Thomas Edison tiba lagi di New York pada tahun 1869. Tetapi sekarang keberuntungan berpihak padanya. Perusahaan Indikator Emas adalah sebuah perusahaan yang menyediakan harga emas di Bursa Efek melalui telegraf kepada para pelanggannya. Instrumen perusahaan itu rusak. Secara kebetulan, Edison berada di tempat untuk memperbaikinya, yang dia lakukan dengan sukses, dan hal ini menyebabkan pengangkatannya sebagai pengawas dengan gaji tiga ratus dolar sebulan. Ketika perubahan dalam kepemilikan perusahaan membuatnya keluar dari posisi itu, ia membentuk, dengan Franklin L. Pope, kemitraan Pope, Edison current, and Company, perusahaan insinyur listrik pertama di Amerika Serikat.

Thomas Edison segera mendirikan toko di Newark. Dia memperbaiki sistem telegrafi otomatis (mesin telegraf) yang digunakan pada waktu itu dan memperkenalkannya ke Inggris. Dia bereksperimen dengan kabel bawah laut dan membuat sistem telegrafi kuadrupleks, di mana satu kabel dibuat untuk melakukan pekerjaan empat kabel. Kedua penemuan ini dibeli oleh Jay Gould, pemilik Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould membayar 30.000 dolar untuk sistem quadruplex tetapi menolak untuk membayar telegraf otomatis. Gould telah membeli Western Union, satu-satunya pesaingnya. "Dia kemudian," tulis Edison, "menolak kontraknya dengan orang-orang telegraf otomatis dan mereka tidak pernah menerima satu sen pun untuk kabel atau paten mereka, dan saya kehilangan tiga tahun kerja keras. Tapi saya tidak pernah dendam terhadapnya karena dia begitu mampu di bidangnya, dan selama bagian saya berhasil, uang dengan saya adalah pertimbangan sekunder. Ketika Gould mendapatkan Western Union, saya tahu bahwa tidak ada kemajuan lebih lanjut dalam telegrafi yang mungkin terjadi, dan saya pergi ke jalur lain."

Pada tahun 1879, Thomas Edison berfokus pada penemuan bola lampu yang praktis, yang akan bertahan lama sebelum terbakar habis. Masalahnya adalah menemukan bahan yang kuat untuk filamen, kawat kecil di dalam bola lampu yang menghantarkan listrik. Akhirnya, Edison menggunakan benang katun biasa yang telah direndam dalam karbon. Filamen ini tidak terbakar sama sekali - filamen ini menjadi pijar; artinya, filamen ini bersinar.

Tantangan berikutnya adalah mengembangkan sistem kelistrikan yang dapat menyediakan sumber energi praktis bagi manusia untuk menyalakan lampu baru ini. Edison menginginkan cara untuk membuat listrik praktis dan murah. Dia merancang dan membangun pembangkit tenaga listrik pertama yang mampu menghasilkan listrik dan membawanya ke rumah-rumah penduduk.

Pembangkit Listrik Pearl Street Edison memulai generatornya pada tanggal 4 September 1882, di New York City. Sekitar 85 pelanggan di Manhattan bawah menerima daya yang cukup untuk menyalakan 5.000 lampu. Namun, pelanggannya membayar banyak untuk listrik mereka. Dalam dolar hari ini, biaya listriknya $5,00 per kilowatt-jam! Saat ini, biaya listrik sekitar 12,7 sen per kilowatt-jam untuk pelanggan perumahan, sekitar 11 sen untuk komersial, dan sekitar 7 sen per kilowatt-jam untuk industri.

Pertanyaannya: AC atau DC?

Titik balik era listrik datang beberapa tahun kemudian dengan pengembangan sistem daya AC (arus bolak-balik). Ilmuwan Kroasia, Nikola Tesla datang ke Amerika Serikat untuk bekerja dengan Thomas Edison. Setelah berselisih, Tesla menemukan medan magnet yang berputar dan menciptakan sistem kelistrikan arus bolak-balik yang digunakan sangat luas saat ini. Tesla bekerja sama dengan insinyur dan pebisnis George Westinghouse untuk mematenkan sistem AC dan menyediakan tenaga listrik yang dapat melakukan perjalanan jarak jauh bagi negara - persaingan langsung dengan sistem DC Thomas Edison. Tesla kemudian membentuk Tesla Electric Company, menciptakan Tesla Coil, yang masih digunakan di laboratorium sains dan teknologi radio saat ini, dan merancang sistem yang digunakan untuk menghasilkan listrik di Air Terjun Niagara.

Sekarang dengan menggunakan AC, pembangkit listrik bisa mengangkut listrik lebih jauh dari sebelumnya. Sementara pembangkit listrik DC (arus searah) Edison hanya bisa mengangkut listrik dalam jarak satu mil persegi dari Pembangkit Listrik Pearl Street-nya, pembangkit listrik Niagara Falls mampu mengangkut listrik lebih dari 200 mil!

Listrik tidak memiliki awal yang mudah. Sementara banyak orang senang dengan semua penemuan baru, beberapa orang takut akan listrik dan waspada membawanya ke rumah mereka. Mereka takut membiarkan anak-anak mereka berada di dekat sumber listrik baru yang aneh ini. Banyak kritikus sosial pada masa itu melihat listrik sebagai akhir dari cara hidup yang lebih sederhana dan tidak terlalu sibuk. Para penyair berkomentar bahwa lampu listrik kurang romantis dibandingkan lampu gas. Mungkin mereka benar, tetapi era listrik yang baru tidak bisa diredupkan.

Pada tahun 1920, sekitar dua persen energi AS digunakan untuk membuat listrik. Pada tahun 2017, dengan meningkatnya penggunaan teknologi yang ditenagai oleh listrik, hampir 40 persen.