listrik dan magnet

Tergerak oleh tulisan Priyadi 9 November lalu, saya bernostalgia sejenak dengan salah satu topik fisika favorit saya saat SMA dulu: Listrik dan Magnet. Dua fenomena yang awalnya dianggap sebagai dua entiti terpisah ini adalah fenomena alam yang paling sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Saya rasa 95% teknologi yang kita pakai sejauh ini dalam peradaban manusia adalah berdasarkan dua fenomena ini - sisanya 5% adalah gravitasi, radioaktif, dan nuklir.

Kenyataannya, dua fenomena ini sebenarnya adalah satu fenomena tunggal yang sekarang disebut elektromagnetik. James Clerk Maxwell pada tahun 1865 lewat publikasinya A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field membuktikan bahwa baik listrik dan magnet adalah satu entiti yang tidak bisa dipisahkan. Sebelum itu sudah ada empat hukum terpisah untuk menjelaskan listrik dan magnet: Hukum Gauss untuk listrik, Hukum Gauss untuk magnet, Hukum Faraday untuk induksi magnet, dan Hukum Ampere untuk induksi listrik. Saat itu orang sudah menyadari bahwa listrik mempengaruhi magnet dan magnet mempengaruhi listrik. Cuma tidak ada yang mengerti kenapa bisa begitu. Kuncinya adalah foton, partikel cahaya: interaksi listrik dan magnet sama-sama melibatkan foton.

Lain kesempatan, mudah-mudahan Allah SWT mengizinkan, kita bahas satu per satu percobaan yang dilakukan Gauss, Faraday, dan Ampere ini.

Kembali kepada tulisan Priyadi yang menyangsikan kebenaran teori (katakanlah demikian) bahwa medan magnet yang dihasilkan kereta api yang melintas di atas relnya mempengaruhi sistem penyalaan mobil sehingga menyebabkan mobil mogok. Kemudian bisa ditebak: kecelakaan. Priyadi menulis:

Apa benar seperti yang dikatakan? Saya sendiri sulit mempercayai penjelasan semacam ini. Pertama, saya tidak dapat menemukan pendapat lain di Internet yang dapat mengkonfirmasi teori ini. Kedua, jika teori ini memang benar, rasanya akan jauh lebih sering kita menyaksikan kecelakaan di perlintasan kereta api. Dan terakhir, jauh lebih sederhana dan lebih mungkin pendapat konvensional: mobil bisa mogok dimana saja, baik di tempat perlintasan kereta api maupun di tempat lain.

Kita bisa meninjau kasus ini dari hukum gaya Lorentz, seperti yang saya tulis dalam komentar #76 di tulisan tersebut. Tentu saja saya tidak ingin mengulangi apa yang sudah saya tulis di sana. Alih-alih, saya mau sedikit bernostalgia dengan gaya listrik dan magnet ini. Mari kita mulai dengan gaya Lorentz. Gaya Lorentz adalah gaya total yang dihasilkan oleh benda bermuatan di dalam