Hipotesis Maxwell

Hipotesis Maxwell memberikan kesimpulan tentang hubungan listrik danmedan magnet. Gejala-gejala kelistrikan dan kemagnetan erat hubungannya satu sama lain. Hipotesis Maxwell mengamati tentang gejala-gejala sebagai berikut.

1. Muatan medan listrik dapat menghasilkan medan listrik disekitarnya, yang besarnya diperlihatkan oleh hukum Coulumb.
2. Arus listrik atau muatan yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet disekitarnya yang besar dan arahnya ditunjukkan oleh hukum Bio-Savart atau hukum Ampere.
3. Perubahan medan magnetik dapat menimbulkan GGL induksi yang dapat menghasilkan medan listrik dengan aturan yang diberikan oleh hukum induksi Faraday.

Pada ketiga teori ini terdapat hubungan antara listrik dengan medan magnet. Muatan listrik yang diam menghasilkan medan magnet. Muatan listrik yang bergerak dapat menghasilkan medan magnetik. Perubahan medan magnetik akan menghasilkan medan listrik. Dinamo yang digerakkan dapat menghasilkan aliran listrik yang digunakan untuk menyalakan lampu.

Dinamo tersusun atas magnet dan lilitan kawat di sekelilingnya. Ketika magnet bergerak di sekitar lilitan, maka menyebabkan arus mengalir. Coba kita amati jarum kompas yang didekatkan pada aliran listrik, jarum kompas akan menyimpang dari kedudukan semula. Hal ini berarti jarum kompas mendapat gaya/tarikan magnet dari kabel yang berarus listrik.

Hipotesis Maxwell

Maxwell mengemukakan sebuah hipotesis bahwa perubahan medan magnet pada dinamo dapat menimbulkan medan listrik dan sebaliknya perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet. Adapun percobaan yang digunakan Maxwell dalam hipotesanya adalah dua bolam isolator yang diikat pada ujung pegas. Kedua bolam diberi muatan listrik berbeda, yaitu muatan positif dan negatif. Perubahan listrik yang diberikan pada pegas terhadap waktu akan menghasilkan medan magnet yang berbeda pula.

Proses berantai dari perubahan medan listrik dan medan magnet yang berbentuk gelombang menjalar ke segala arah. Gelombang ini disebut gelombang elektromagnetik. Gelombang ini dapat berupa cahaya gelombang radio, sinar-X, sinar gamma atau yang lainnya. Hal ini dapat diilustrasikan sebagai bak air yang tenang diberi sentuhan sedikit, maka terjadi gelombang menyebar ke segala arah. Gelombang elektromagnetik tersusun atas perambatan medan listrik E dan medan magnet B yang saling tegak lurus satu sama lain. Perhatikan gambar berikut:

Persamaan Matematis Dalam Hipotesis Maxwell

Menurut perhitungan Maxwell, kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada dua besaran, yaitu permitivitas listrik (ε_o) dan permeabilitas magnet (μ_o). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

kita ketahui bahwa, nilai ε_o sebesar 8,85 × 10^–12 C²/Nm² dan nilai μ_o sebesar 12,60 x 10^–6 wb/Am. Jika kedua nilai ini kita masukkan ke persamaan di atas, maka diperoleh nilai kecepatan gelombang elektromagnetik sebesar 3 × 10¹⁸ m/s. Besar kecepatan ini sama dengan besar kecepatan perambatan cahaya di ruang hampa berdasarkan hipotesis maxwell.