KESETROOM

Mahasiswa jurusan elektronik umumnya mengasunsikan bahwa energi listrik mengalir didalam kabel. lain halnya dengan Mahasiswa fisika! Normalnya energi listrik  tidak mengalir didalam metal. Faktanya, Joule (energi) dikirim dari baterai dan generator bertempat di bidang kosong. mereka dibentuk dari medan elegtromagnetik yang mengilingi kabel. Diagram-diagram dibawah akan menunjukan secara detail

Sementara suatu kumparan dapat menyimpan energi didalam medan magnetik dibagian luar lilitan dan sementara kapasitor bisa menyimpan energi listrik didalam lapisan isolasi antara pelat metal, sirkuit listrik mengangani energi sedikit berbeda. Secara keseluruhan sirkuit listrik melmilikinya sekaligus, sebagai kumparan/lilitan dan kapasitor. Kapasitor menyebakan e-field (medan listrik) antara dua bagian sirkuit sederhana dengan perbedaan potensial. dan kumparan yang menyebabkan medan magnet mengelilingi setiap bantalan arus kabel. Bentuk dari medan ini akan menunjukkan bahwa EM enerrgi yang mengalir diantara suatu sirkuit tidaklah terpaku terhadap elektron-elektron individu, juga tidak berrgerak mengikuti elektron lambat didalam suatu kabel. Malah energi EM ini mengalir cepat melalui baian yang mengelilingi bagain metal dalam suatu circuit.

Contoh, ketika sebuah baterai mentenagai suatu bohlam lampu, baterai mengeluarkan energi listrik "ke angkasa" (bukan didalam kabel atau bagaian metal). medan energi EM kemudian ditangkap oleh kabel dan diarahkannya. Medan energi mengalir paralel pada kabel, dan akhirnya masuk kedalam filamen bohlam lampu. Dan memandu populasi muatan listrik metal bergerak maju, melawan gaya hambatan oleh "gesekan" electron. Elektron-elektron di dalam metal  sejenak mempercepat sebelum akhirnya bertabrakan dengan atom tungsten. Dalam hal ini energi listrik dikonversi menjadi energi panas. Dan secara keseluruhan, suatu sirkuit listrik seperti saluran untuk energi listrik, tapi saluran ini tidak memilki dinding.

Gambar 1. SEBUAH RANGKAIAN SEDERHANA

Baterai terhubung dengan resistor/hambatan seperti bohlam lampu.  Baterai mengubah bahan kimia didalamnya dan menggunakannya menyebabkan resitor panas.

Gambar 2. ALUR KONDUKTIF : ARUS LISTRIK

Semua material konduktif mengandung muatan yang dapat bergerak. Resistor dan elektrolit baterai keduanya konduktif. Ketika kita merangkaikannya dengan menggunakan kabel, kita mengetahui bahwa suatu sirkuit listrik adalah suatu siklus tertutup (compete/closed circuit) yang penuh dengan suatu "cairan" listrik.

Gambar 3. MEDAN MAGNET DISEBABKAN KARENA ARUS YANG MENGALIR

Suatu arus listrik yang melingkar adalah elektromagnet. Garis medan magnet membentuk cincin disekitar konduktor. Perhatikan gambar garis medan magnet digambarkan terlihat miring agar terlihat Pada kenyataanya kita harus melihatnya pada bagian tepi. (nama fisika untuk medan magnet adalah B-field)

Gambar 3A. MEDAN MAGNET DISEBABKAN OLEH LOOP/UTARAN ARUS LISTRIK

Ini adalah pandangan yang lebih baik,  pandangan 3 dimensi. Untuk lebih akurat kita harus menggambarkannya lebih dari dua pola (pola B-field) . Diantara dua pola gambar yang ketiga, dan diantaranya gambar lagi dan lagi, sehingga akan terlihat seperti "tabung" fuks magnet menglilingi kabel.

Gambar 4. DUA MUATAN KONDUKTOR : MUATAN

 Semua yang terhubung pada satu terminal baterai akan mendapatkan potensial listrik yang sama (Voltase). Sebuah sirkuit bertindak seperti dua konduktor terpisah, ketidakseimbangan muatan positif dan negatif satu dengan dengan yang lain

Gambar 5. MEDAN LISTRIK DISEBABKAN OLEH MUATAN-MUATAN YANG BERLAWANAN

Dua kabel yang bermuatan bertindak sebagai metal pada kapasitor. "Garis daya" dari e-field dikeluarkan dari konduktor bermuatan dan mengalir ke lainnya. Ini adalah pandangan samping dari e-field pada bidang sirkuit. pada gambar 3 dimensi penuh, kita bisa melihat garis-garis menyebar keluar secara radial membentuk  bintang dari setiap kabel.

Gambar 5. MEDAN LISTRIK DISEBABKAN OLEH MUATAN-MUATAN YANG BERLAWANAN

Lagi, berikut adalah tampilan 3 Dimensi. Dia bagian dari sirkuit bertindak sebagai kabel dengan muatan berlawanan degan fluks e-field yang menghubungkan. Seperti yang gambar 3A kita gambarkan pola ketiga diantaranya dan seterusnya hingga keseluran kabel titutupi oleh lembaran fluks elektrostatik yang membusur diantara dua kabel

Gambar 6. E-FIELD DAN B-FIELD BERSAMAAN

Gambar 6A. E-FIELD DAN B-FIELD BERSAMAAN

Gamabr 3 Dimensi dari 2 medan. Tambah dan tambaha lagi pola-pola tersebut , hingga bidang kosong dipenuhi "rambut" . Catatan, hampir semua aliran energi ada hadir diantara kedua kabel...  tapi sangat sedikit juga melingkupi "sepasang kabel" secara keseluruhan. Juga perludiperhatikan Fluks E dan B juga selalu 90 derajat satu dengan yang lain. Sedikit dapat kita simpulan E dan B, gelombang selalu tegak lurus.

Gambar 7 . ALIRAN ANERGI (ARAH MEDAN)

Energi elektromagnetik mangalir keluar dari baterai ke bidang kosong disekitar sirkuit. Mengalir paralel ke kabel penghubung, kemudian mauk kedalam resistro. Medan dari aliran energi ditemukan dengan mengkalikan e-field dan b-filed (E x B vektor cross product)

Gambar 8. AIRAN MEDAN ENERGI DENGAN E-FIELD ABU-ABU

Perhatikan aliran energi selalu tegak lurus terhadap pola garis e-field

Gambar 9. AIRAN MEDAN ENERGI DENGAN B-FIELD ABU-ABU

Aliran energi pun selalu tegak lurus dengan pola garis B-field

Gambar 10 SUATU CIRCUIT SEDERHANA

Dari gambar diatas hanya diperlihatkan dalam potongan 2 dimensi. Medan yang sebenarnya dalam 3
dimensi, dan akan tampak seperti gumpalan rambut.