Jika kamu mengambil fisika dasar, kamu belajar tentang “gayab-gaya dasar.” Itu kira-kira seperti ini: Semua interaksi adalah hasil dari satu atau lebih dari lima gaya dasar: inti nuklir kuat, inti nuklir lemah, gravitasi, listrik, dan magnetik. “Melakukan fisika,” maka, berarti mengidentifikasi gaya yang sedang bermain.
Ada masalah, namun, yang mungkin tidak disebutkan: Gaya yang kamu amati tergantung pada sudut pandangmu—”kerangka acuanmu.” Lihat keluar jendela. Pohon, rumah, halaman—mereka semua diam, kan? Tapi lihat tempat yang sama dari luar angkasa dan itu bergerak seribu mil per jam. Itu terlihat diam bagi kamu sebelumnya karena kamu bergerak bersamanya.
Kita memiliki masalah yang sama dengan medan listrik dan magnetik. Tergantung pada kerangka acuanmu, apa yang tampak sebagai gaya magnetik dari satu tempat tampak sebagai gaya listrik dari tempat lain.
Apakah otakmu sudah meleleh? Tunggu saja—ini semakin aneh. Untuk memahami apa yang terjadi di sini, mari kita pertama-tama melihat gaya listrik dan magnetik secara terpisah.
Gaya Listrik
Lihat semua benda di sekitarmu? Semuanya. Semuanya terbuat dari hanya tiga hal: proton, elektron, dan neutron. Itu cukup liar saat kamu memikirkannya. Dua dari partikel dasar ini memiliki muatan listrik: elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif.
Jika sebuah benda memiliki lebih banyak elektron daripada proton, itu akan memiliki muatan negatif bersih. Jadi, kaos kaki di pengering yang menempel pada semua hal? Itu mengambil elektron tambahan dengan menggosokkan terhadap pakaian lain. Jika sebuah benda kehilangan elektron, itu memiliki muatan positif.
Kita bisa menghitung gaya elektrostatik antara dua benda bermuatan dengan hukum Coulomb. Ini mengatakan bahwa gaya di antara mereka tergantung pada hasil kali muatan mereka dan seberapa jauh mereka berjarak. Untuk mengilustrasikannya, saya membangun alat canggih ini di bawah, yang memiliki dua blok busa kecil menggantung di tali. Saya memberi keduanya muatan negatif, yang berarti mereka akan tolak-menolak. Lihat sendiri: