Dalam fisika, gaya elektromagnetik merupakan pengaruh yang mempengaruhi partikel bermuatan listrik. Bersamaan dengan gravitasi, ini adalah gaya yang paling sering ditemui manusia setiap hari, dan ini menjelaskan sebagian besar fenomena yang dikenal orang. Ia bertanggung jawab atas listrik, magnet, dan cahaya; itu memegang elektron dan proton bersama-sama dalam atom; dan memungkinkan atom untuk terikat bersama untuk membentuk molekul dan mendorong reaksi kimia. Gaya ini juga bertanggung jawab atas soliditas benda padat dan merupakan alasan mereka tidak dapat melewati satu sama lain.
Gaya elektromagnetik adalah salah satu dari empat gaya fundamental alam. Tiga lainnya adalah gaya gravitasi, gaya nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah. Gaya nuklir kuat adalah yang terkuat dari semua ini, tetapi hanya beroperasi pada jarak yang sangat pendek. Gaya elektromagnetik adalah yang terkuat kedua dan, seperti gravitasi, beroperasi pada jarak yang tidak terbatas.
Hukum kuadrat terbalik
Seperti gravitasi, gaya elektromagnetik mengikuti hukum kuadrat terbalik. Ini berarti bahwa kekuatan gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumbernya. Jadi, misalnya, jika seseorang bergerak sejauh 5 satuan dari sumber gaya, intensitasnya dikurangi menjadi 1/25.
Muatan Positif dan Negatif
Tidak seperti gravitasi, gaya elektromagnetik hanya dirasakan oleh benda-benda yang memiliki muatan listrik, yang bisa positif atau negatif. Benda-benda dengan jenis muatan yang berbeda akan menarik satu sama lain, tetapi benda-benda yang memiliki jenis muatan yang sama akan tolak-menolak. Ini berarti bahwa gaya dapat menarik atau menolak, tergantung pada muatan yang terlibat. Karena sebagian besar objek, sebagian besar waktu, tidak memiliki muatan listrik keseluruhan, mereka tidak merasakan gaya elektromagnetik, yang menjelaskan mengapa gravitasi, meskipun gaya yang jauh lebih lemah, mendominasi dalam skala besar.
Ketika dua bahan yang berbeda bergesekan, elektron dapat berpindah dari satu ke yang lain, meninggalkan satu dengan muatan positif dan yang lainnya dengan muatan negatif. Keduanya kemudian akan menarik satu sama lain, dan mungkin tertarik pada benda yang netral secara elektrik. Ini dikenal sebagai listrik statis dan dapat ditunjukkan dengan berbagai eksperimen sederhana, seperti menggosok balon dengan sepotong bulu dan menempelkannya ke dinding — balon itu ditahan di sana oleh gaya tarik elektrostatik.
Arus listrik mengalir ketika elektron bergerak sepanjang kawat atau konduktor lain dari daerah dengan kelebihan elektron ke satu di mana ada defisit. Arus dikatakan mengalir dari negatif ke positif. Dalam rangkaian sederhana menggunakan baterai, elektron mengalir dari terminal positif ke terminal negatif ketika rangkaian selesai.
Pada skala atom, gaya tarik-menarik antara proton bermuatan positif di dalam inti dan elektron bermuatan negatif di luar menyatukan atom dan memungkinkan mereka untuk terikat satu sama lain untuk membentuk molekul dan senyawa. Proton dalam nukleus ditahan di tempatnya oleh gaya nuklir kuat, yang, pada skala yang sangat kecil ini, mengatasi tolakan elektromagnetik.
Electromagnetic Fields
Konsep medan elektromagnetik pertama kali dikembangkan oleh ilmuwan Michael Faraday pada awal abad ke-19. Dia menunjukkan bahwa benda-benda bermuatan listrik dan magnet dapat mempengaruhi satu sama lain di kejauhan. Misalnya, arus listrik yang mengalir melalui kumparan kawat dapat membelokkan jarum kompas dan menginduksi arus di kumparan lain yang berdekatan. Dia juga menunjukkan bahwa medan magnet yang berubah dapat menghasilkan arus listrik dalam kawat. Ini membentuk hubungan antara listrik dan magnet dan keberadaan medan yang bervariasi dengan jarak di sekitar benda bermuatan listrik atau magnet.
Kemudian pada abad ke-19, fisikawan James Clerk Maxwell menghasilkan serangkaian persamaan yang menjelaskan tidak hanya hubungan antara listrik dan magnet, tetapi juga menunjukkan bahwa cahaya adalah gangguan medan elektromagnetik seperti gelombang. Dia mencapai kesimpulan ini ketika dia menghitung kecepatan perjalanan pengaruh elektromagnetik dan menemukan bahwa ini selalu kecepatan cahaya. Implikasinya adalah bahwa cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik yang merambat sebagai gelombang. Hal ini menyebabkan teori elektrodinamika klasik, di mana gelombang elektromagnetik dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak. Pergerakan kumparan kawat dalam medan magnet dapat menghasilkan gelombang radio energi rendah, sedangkan gerakan elektron yang lebih energik dalam kawat panas dapat menghasilkan cahaya tampak.
Elektrodinamika kuantum
Dengan penyelidikan Einstein tentang efek fotolistrik, di mana cahaya dapat melepaskan elektron dari permukaan logam, muncul penemuan bahwa radiasi elektromagnetik (EMR) dapat berperilaku sebagai partikel dan juga gelombang. Partikel ini disebut foton. Elektron dalam atom dapat memperoleh energi dengan menyerap foton dan kehilangan energi dengan memancarkannya. Dengan cara ini, EMR dapat dijelaskan sebagai emisi foton ketika elektron mengalami penurunan tingkat energi.
Menurut teori kuantum, keempat gaya alam dapat dijelaskan dalam bentuk pertukaran partikel, seperti foto dalam kasus gaya elektromagnetik. Untuk menjelaskan gaya ini dengan cara yang konsisten dengan teori kuantum, teori elektrodinamika kuantum dikembangkan. Idenya adalah bahwa gaya elektromagnetik dimediasi oleh foton “virtual” yang hanya ada sekilas selama interaksi antara partikel bermuatan. Ini menjelaskan semua interaksi elektromagnetik dan pengujian ketat telah membuktikan bahwa itu adalah teori yang sangat akurat.