Sejak kecil, Maxwell telah menunjukkan ketertarikannya dengan matematika dan fisika. Ia memiliki rasa keingintahuan yang tinggi tentang bagaimana sesuatu bisa terjadi dan bekerja.

Pada usia 14 tahun, ia menulis makalah ilmiah pertamanya. Faktanya, Maxwell adalah anak yang sangat pintar. Dia menulis makalah tersebut setelah bertemu dengan seniman dekoratif yang sedang mencari cara untuk menggambar oval. Ia menggeneralisasi definisi elips dan berhasil menghasilkan oval sejati yang identik dengan yang dipelajari pada abad ke-17 oleh René Descartes atau Renatus Cartesius.

Ayah Maxwell menunjukkan metode tersebut kepada James David Forbes, seorang fisikawan eksperimental di Universitas Edinburgh, yang menyadari bahwa itu benar. Forbes kemudian mempresentasikan makalah atas nama Maxwell pada pertemuan Royal Society of Edinburgh. Makalah dengan judul “On the Description of Oval Curves, and Those Having a Plurality of Foci” tersebut, merupakan pencapaian luar biasa bagi seseorang yang masih sangat muda.

Riwayat Pendidikan James Clerk Maxwell

Maxwell memulai pendidikan formalnya pada usia 8 tahun (1839) dengan home schooling. Ayahnya menyewa tutor berusia 16 tahun. Namun pendidikan ini tidak berhasil karena tutor tersebut memperlakukan Maxwell kecil dengan kasar, banyak mencelanya karena lamban dan bandel.

Tutor tersebut diberhentikan pada November 1841. Pada 12 Februari 1842, ayah Maxwell membawanya ke demonstrasi Robert Davidson tentang propulsi listrik dan gaya magnet. Hingga pada akhirnya Maxwell dikirim ke Akademi Edinburgh pada usia 10 tahun.

Pada tahun 1847, Maxwell berusia 16 tahun dan ia mulai menghadiri kelas-kelas di Universitas Edinburgh. Sebenarnya ia memiliki kesempatan berkuliah di Universitas Cambridge, namun memilih untuk memulai pendidikan sarjananya di Edinburgh. Pada tahun 1850, ia meninggalkan Skotlandia dan berkuliah di Universitas Cambridge.

Kemudian ia melanjutkan pendidikannya di Perguruan Tinggi Marischal, Aberdeen pada tahun 1856. Saat itu, James berusia 25 tahun dan terbilang 15 tahun lebih muda dibandingkan dengan profesor lain di Marischal.

Pada tahun 1860, saat melanjutkan pendidikan di King’s College, London, Maxwell sering menghadiri kuliah di Royal Institution. Ia berhubungan langsung dengan Michael Faraday dalam penelitian lebih lanjut mengenai induksi medan magnet.

Tahun 1865, Maxwell dan istrinya kembali ke Skotlandia dan meninggalkan King’s College. Tahun 1871, ia kembali ke Cambridge dan menghabiskan sisa hidupnya disana.

Beberapa Temuan Terkenal James Clerk Maxwell

Sebagai seorang ilmuwan terkenal, sangat disesalkan bahwa James Clerk Maxwell hanya memiliki umur yang pendek. Ia meninggal pada usianya yang ke 48 tahun. Banyak orang mengatakan seandainya ia memiliki umur yang lebih panjang, ia pasti dapat melihat pembuktian dari semua hipotesa hebatnya.

Sekitar tahun 1920, Einstein mengunjungi Cambridge. Seseorang berkomentar padanya, “Anda telah melakukan hal-hal hebat tetapi Anda berdiri di atas bahu Newton”. Lalu Einstein mengatakan, “Tidak, saya berdiri di atas bahu Maxwell”.

Pernyataan tersebut menjadi sorotan, dan sesuai dengan fakta bahwa banyak karya dan temuan James Clerk Maxwell telah digunakan sebagai dasar temuan-temuan hebat dari ilmuwan-ilmuwan setelahnya, termasuk Einstein. Berikut adalah beberapa contoh temuan-temuan tersebut.

• Teori Gelombang Elektromagnetik

Jika menyebut teori relativitas, kita pasti akan langsung teringat pada Einstein. Namun sebenarnya, pada tahun 1877, Maxwell lebih dulu memperkenalkan istilah ini ke dalam Fisika. Maxwell memberikan sebuah landasan bahwa cahaya merupakan fenomena elektromagnetis yang terdiri dari gelombang-gelombang elektromagnetik.

Gelombang elektromagnetik berjalan dalam ruang hampa dalam laju konstan yakni 1,0195 x 10⁹ ft/s atau 310.740.000 m/s (hasil perhitungan saat itu). Teori ini dibuktikan oleh Heinrich Rudolf Hertz pada tahun 1887 melalui “Percobaan Hertz” yang bermodalkan kumparan ruhmkorf dan kumparan loop.

Dari percobaan tersebut diperoleh nilai laju gelombang elektromagnetik yang mendekati hipotesa Maxwell, dan saat ini akrab kita kenal dengan kecepatan cahaya di ruang hampa yang bernilai 3 x 10⁸ m/s. Laju gelombang elektromagnetik inilah yang setelah itu digunakan Einstein dalam teori relativitas khususnya.

• Penemuan Lightfast Colour Photograph Pertama

Apa itu Lightfast Colour Photograph? Berasal dari kata lightfastness yakni sifat yang menunjukkan ketahanan suatu pewarna atau pigmen terhadap pemudaran yang bisa terjadi saat terkena cahaya.

Pada tahun 1855, Maxwell melakukan penelitian mengenai persepsi warna. Maxwell percaya bahwa kondisi cahaya yang dialami setiap pengamat itu berbeda-beda, sehingga kemampuan mata untuk mencocokkan warna asli pada setiap pengamat pun berbeda-beda.

Sehingga ia dan istrinya mengumpulkan sampel dengan melakukan pengukuran rinci variasi register warna di seluruh retina untuk ratusan pengamat dan menyimpulkan bahwa filter berwarna merah, hijau, dan biru dapat disatukan dan menghasilkan foto berwarna yang dapat diterima semua pengamat.

Dalam penelitian tersebut, Maxwell mengusulkan bahwa jika foto hitam putih dari sebuah objek atau pemandangan diambil melalui filter merah, hijau, dan biru, dan cetakan transparan dari foto tersebut diproyeksikan pada tiga proyektor dengan filter serupa, lalu ketiga hasilnya ditumpangkan, maka akan menghasilkan foto yang dirasakan oleh mata manusia sebagai gambaran lengkap dari semua warna dalam pemandangan tersebut. Teknologi inilah yang sekarang kita kenal dengan istilah RGB (Red, Green, Blue).

Dalam percobaannya membuktikan teorinya, suatu karya fisik terkenal RGB pertama yakni foto pita tartan yang diambil dari tiga filter merah, hijau, dan biru yang disatukan. Foto ini menjadi sebuah karya fotografi lightfast atau durable colour pertama di dunia. Karena temuannya ini, Maxwell dianugerahi penghargaan Royal Society’s Rumford Medal.

• Teori Cincin Saturnus

Dimulai dari pertimbangan Laplace yang mengatakan bahwa cincin planet Saturnus adalah cincin padat yang memiliki sabilitas tertentu. Agar tetap stabil, cincin harus berputar disekitar Saturnus. Laplace juga menjelaskan mengenai kepadatan cincin tersebut. Namun, Maxwell menemukan kelemahan dalam pendapat ini.

Dalam esainya, Maxwell menemukan beberapa jenis cincin padat yang tidak stabil. Untuk stabilitas, cincin ini harus dibebani pada satu titik dengan massa kira-kira 4½ kali massa cincin. Seperti yang dikatakan Maxwell, massa seperti itu pasti terlihat jelas oleh para astronom dan tidak ada laporan mengenai hal tersebut.

Selain itu, sedikit perubahan beban atau posisinya akan menghancurkan cincin. Pendapat lain bahwa cincin berwujud cairan, menurutnya gangguan cenderung memecah cairan menjadi tetesan, suatu saat akan menumpuk dan menghancurkan stabilitas cincin itu.

Sehingga Maxwell berpendapat bahwa cincin Saturnus tidak mungkin berupa sesuatu yang homogen. Cincin Saturnus adalah penampakan dari kumpulan beberapa partikel kecil yang berbeda-beda, yang mengorbit Saturnus dengan kecepatan yang berbeda-beda pula.

• Persamaan Maxwell

Persamaan Maxwell disebut-sebut sebagai temuan yang bersifat sangat fundamental terhadap teori-teori yang berkembang saat ini khususnya dalam bidang elektromagnetik. Awalnya, Maxwell menulis dua puluh persamaan dalam bukunya yang berjudul A Treatise on Electricity and Magnetism.

Kemudian persamaan-persamaan tersebut direduksi menjadi hanya empat persamaan diferensial parsial. Persamaan Maxwell ini menjadi dasar banyak temuan penting seperti gelombang radio, teori arus kelistrikan, teori medan magnet, cahaya dan optik, dll.

The post Biografi James Clerk Maxwell appeared first on HaloEdukasi.com.

Pengertian Persamaan Maxwell

Persamaan Maxwell adalah himpunan empat persamaan diferensial parsial yang mendeskripsikan sifat-sifat medan listrik dan medan magnet serta hubungannya dengan sumber-sumbernya, muatan listrik, dan arus listrik, menurut teori elektrodinamika klasik.

Empat persamaan yang dimaksud adalah rumusan yang diperoleh dari empat ketentuan/hukum yang terpisah yakni hukum Gauss, hukum Magnetisme Gauss, hukum Faraday, dan hukum Ampere-Maxwell. Berikut adalah definisi singkat dari keempat hukum tersebut.

1. Hukum Gauss adalah ketentuan yang menjelaskan tentang perilaku medan listrik sebagai akibat dari adanya muatan listrik, misalnya kecenderungan medan listrik bergerak dari muatan positif ke muatan negatif.
2. Hukum Magnetisme Gauss adalah ketentuan yang menjelaskan total pancaran medan magnet yang menembus suatu volume tertentu.
3. Hukum Faraday adalah hukum yang dicetuskan oleh Michael Faraday, menjelaskan proses induksi bagaimana sebuah medan magnet dapat menghasilkan medan listrik.
4. Hukum Ampere, yang menjelaskan bahwa medan magnet dapat dihasilkan dari dua cara : melalui adanya arus listrik (konsep awal hukum Ampere), dan dengan mengubah medan listrik (tambahan konsep oleh Maxwell)

Rumusan Persamaan Maxwell

Ada dua perumusan umum persamaan Maxwell. Perumusan pertama memisahkan muatan terikat dan arus terikat (yang muncul dalam konteks dielektrik dan/atau bahan magnet) dari muatan bebas dan arus bebas.

Pemisahan ini berguna untuk perhitungan yang melibatkan bahan dielektrik dan magnet. Perumusan pertama dijelaskan pada tabel 1 berikut.

Perumusan kedua memperlakukan semua muatan secara setara, menggabungkan baik muatan bebas dan terikat ke dalam muatan total (dan hal yang sama juga berlaku untuk arus).

Ini adalah pendekatan yang lebih mendasar atau mikroskopis, dan terutama berguna bila tidak ada bahan dielektrik atau magnet. Perumusan kedua dijelaskan pada tabel 2 berikut.

Tabel 3 berikut ini menyatakan definisi tiap lambang dan satuan SI-nya.

The post Persamaan Maxwell: Isi dan Rumusannya appeared first on HaloEdukasi.com.