Mengenal Listrik Statis
Listrik adalah sesuatu yang tidak asing lagi bagi kita. Namun, ketika ditanyakan kepada siswa kelas 9, apakah listrik itu? Bagaimana sejarahnya, dan seterusnya, maka cukup banyak peserta didik yang tidak mampu menjelaskannya dengan baik.
Kalaupun ada yang menjawab, biasanya menjawab, listrik adalah lampu atau listrik adalah PLN, dsb. Karena itu, kita coba membahas lebih jauh tentang listrik. Kali ini fokus pada listrik statis.
Pengertian Listrik
Kata “listrik” ( electricity) berasal dari kata elektron (electron) yang dalam bahasa Yunani berarti amber. Sedangkan amber adalah pohon damar yang telah mengeras. Sejak dahulu diketahui bahwa jika kita menggosok amber dengan kain maka amber akan menarik dedaunan di sekitarnya. Peristiwa ini disebut juga sebagai gejala kelistrikan.
Terdapat berbagai pengertian tentang listrik, yaitu:
1. Listrik merupakan aliran elektron dari atom ke atom pada sebuah penghantar.
2. Listrik dapat pula diartikan sebagai suatu daya yang muncul karena adanya suatu gesekan atau dikarenakan sebab lain dari suatu proses kimia.
3. Listrik adalah kondisi dari partikel sub-atomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.
4. Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel.
5. Listrik memungkinkan terjadinya fenomena alam/fisika, seperti petir, medan listrik, dan arus istrik.
6. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik, seperti komputer.
7. Listrik dapat disimpan, misalnya pada sebuah aki atau baterai
8. Listrik mengalir dari kutub positif baterai/aki ke kutub negatif.
Secara umum, kelistrikan merupakan sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik.
Pengertian Listrik Statis
Listrik statis merupakan keseimbangan muatan listrik dalam sutu kesatuan. Hal ini bisa dijelaskan pada saat kamu menggosok mistar plastik pada rambut sehingga memiliki muatan negatif sedangkan rambut memiliki muatan positif.
Secara garis besar, pembahasan tentang listrik statis meliputi enam bagian, yakni:
- Muatan listrik
- Cara pemberian muatan
- Jenis benda berdasarkan daya hantarnya
- Hukum Coulomb pada listrik statis
- Penerapan listrik statis dalam kehidupan manusia
- Kelistrikan pada mahkluk hidup
Muatan Listrik
Muatan listrik terdiri atas tiga jenis, yaitu muatan positif, muatan negatif, dan netral. Kapan suatu benda bermuatan positif, negatif dan netral?
Perhatikan sifatnya muatan listrik dan interaksi antar muatannya berikut ini.
Sifat Muatan Listrik
Sifat muatan listrik meliputi struktur atom dan interaksi antar muatan.
Struktur Atom
Menurut Rutherford ( 1871 – 1937), atom tersusun atas bagian yang disebut inti atom(nukleon) dan kulit atom . Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan posif dan neutron yang tidak bermuatan atau netral. Kulit atom terdiri atas elektron-elektron yang bermuatan negatif . Elektron-elektron berputar mengelilingi inti dengan aturan tertentu.
Atom dalam keadaan normal bersifat netral, artinya jumlah muatan positif (proton) sama dengan jumlah muatan negatif (elektron). Sebuah benda akan bermuatan positif jika atom-atomnya kekurangan elektron, atau dengan kata lain jumlah proton lebih banyak dari jumlah elektron . Demikian juga sebaliknya.
Jadi sebuah benda netral akan bermuatan listrik jika atom-atom dalam benda tersebut mengalami kekurangan atau kelebihan elektron. Besarnya muatan listrik suatu benda bergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron pada benda tersebut.
Interaksi Dua Buah Muatan Listrik
Interaksi antara dua muatan yang berlainan jenis yang saling didekatkan akan berbeda dengan dua muatan sejenis yang saling didekatkan. Interaksi antara dua buah muatan listrik yang saling didekatkan disebut gaya listrik. Gaya yang terjadi antara dua buah muatan listrik disebut gaya elektrostatis.
Penggaris yang digosokkan pada kain wol akan bermuatan negatif, sementara batang kaca yang digosokkan pada kain sutra akan bermuatan positif. Jadi dapat disimpulkan bahwa muatan yang sejenis jika didekatkan akan tolak-menolak, sedangkan dua muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik.
Penggaris plastik yang semula dalam keadaan netral (tidak bermuatan listrik), sehingga tidak mampu menarik serpihan kertas kecil. Ketika penggaris plastik digosok kain wol berarti memberikan energi kepada elektron untuk berpindah.
Perpindahan elektron terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris plastik akan bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari kain wol. Akibatnya penggaris plastik kelebihan elektron. Pindahnya elektron pada kain wol mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan positif.
Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas kecil.
Pemberian Muatan
Terdapat dua metode pemberian muatan, yaitu: menggosok, konduksi dan induksi.
Menggosokkan dua benda adalah satu metode untuk membuat benda bermuatan listrik. Metode ini dikenal sebagai metode gesekan.
Metode kedua untuk memberi muatan listrik pada suatu benda adalah metode konduksi. Dalam konduksi terjadi kontak langsung dari kedua benda sehingga sejumlah elektron mengalir melalui satu benda ke benda lainnya Bahan tertentu mengijinkan sejumlah elektron untuk mengalir secara bebas pada keseluruhan bahan.
Bahan seperti ini disebut konduktor.
Hampir semua jenis logam adalah konduktor yang baik. Hampir semua bahan non logam, kecuali karbon, sangat sukar atau bahkan sama sekali tidak menghantarkan muatan listrik (bahan isolator).
Dalam bahan-bahan yang tergolong isolator, elektron-elektron pada setiap atom diikat dengan kuat, sehingga pada keadaan normal elektron tidak bebas bergerak, karena elektron tidak bebas bergerak maka bahan isolator sukar menghantarkan listrik.
Walaupun elektron-elektron dalam bahan isolator tidak bebas bergerak, elektron tersebut dapat dipindahkan dengan cara menggosok.
Peristiwa pemisahan muatan listrik pada benda netral akibat benda bermuatan listrik didekatkan disebut induksi listrik. Induksi (pengaruh) listrik ini dapat digunakan untuk membuat benda netral menjadi bermuatan listrik.
Benda bermuatan negatif jika didekatkan benda netral akan menarik semua muatan positif benda netral ke salah satu ujung, akibatnya ujung yang lain bermuatan negatif. Jika muatan negatif dihubungkan dengan bumi kemudian diputus, benda netral tadi akan berubah menjadi benda bermuatan positif
Hukum Coulomb
Hukum Coulomb meliputi empat hal, yaitu:
- Gaya Coulomb
- Kuat Medan Listrik
- Energi Potensial Listrik
- Potensial Listrik
Gaya Coulomb
Pada interaksi antar dua muatan yang tolak - menolak, tiap-tiap muatan mempunyai gaya listrik yang arahnya berlawanan dan saling menjauh. Demikian halnya pada interaksi tarik-menarik, tiap-tiap muatan mempunyai gaya listrik yang arahnya berlawanan tetapi saling mendekat.
Hubungan antara gaya tarik atau gaya tolak antara kedua muatan, ditulis dalam hukum Coulomb yang berbunyi :
"Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak dua muatan listrik sebanding dengan besarnya masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan”.
Jika besarnya gaya tarik atau gaya tolak ditulis dengan huruf F , muatan listrik Q , dan jarak antarmuatan r , maka bunyi hukum Coulomb dapat ditulis secara matematis :
Medan Listrik
Medan listrik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik. Medan listrik dinyatakan pula sebagai garis-garis gaya dengan arah dari muatan positif ke muatan negative.
Energi Potensial Listrik
Energi potensial listrik adalah kerja per satuan muatan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik lain.
Rumusnya adalah:
Potensial Listrik
Potensial listrik adalah energi atau usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain.
Penerapan Listrik Statis
Melansir Buku IPA Kelas IX (2018) penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari antara lain.
Mesin Fotokopi
Penerapan prinsip listrik statis pada mesin fotokopi adalah untuk mentransfer gambar ke kertas dengan penggunaan toner atau tempat bubuk hitam halus. Toner dibuat dengan muatan negative untuk memudahkan penarikan bubuk oleh muatan positif pada kertas.
Pengendap Elektrostatis pada Cerobong Asap
Untuk membersihkan gas pembuangan pada cerobong asap maka digunakan pengendap elektrostatis. Tujuannya adalah untuk
menjaga kebersihan lingkungan dan mengurangi dampak negatif dari emisi industri.
Komponen utama alat ini tediri atas kawat yang bermuatan negatif dan pelat logam yang bermuatan positif. Pemberian muatan listrik pada jelaga di asap agar jelaga dapat melekat pada pengendap dan terpisah dari asap.
Pengecatan mobil
Peranan listrik statis dalam pengecatan mobil adalah untuk menarik partikel-partikel cat ke permukaan mobil secara efisien. Dalam proses penyemprotan, partikel cat yang bermuatan positif dapat ditarik oleh permukaan mobil yang bermuatan negatif.
Tujuannya agar menghasilkan pengecatan yang merata dan halus serta mudah menempel.
Demikian pembahasan tentang Listrik Statis, semoga bermanfaat.
0 Komentar