KONSEP LISTRIK STATIS

KONSEP LISTRIK STATIS

 Pengertian listrik statis

Listrik adalah kekuatan dasar di alam dan petir menunjukkan betapa kuatnya listrik. Sedangkan pengertian Listrik statis (listriktidak mengalir)  adalah listrik yang tidak mengalir dan perpindahan arusnya terbatas. Listrik statis atau elektrostatiska merupakan bagian dari ilmu listrik yang mempelajari sifat -sifat muatan listrik. Dari pelajaran listrik statis, kita dapat mengetahui bahwa elektron adalah muatan listrik negatif yang mudah berpindah melalui bahan konduktor serta sulit berpindah melalui bahan isolator. Namun demikian, pemanfaatan listrik lebih banyak berkaitan dengan muatan listrik yang bergerak (listrik dinamis), seperti pemanfaatan listrik dalam kehidupan seharai- hari, baik di rumah, di kantor, di perusahaan, maupun di industri kecil dan besar.

 Sejarah listrik statis

Ilmu pengetahuan tentang listrik bermula dari pengamatan yang dilakukan oleh Thales dari Miletus pada tahun 600 SM, bahwa batu ambar yang digosok dengan kain berbulu dapat menarik potongan jerami yang ada didekatnya. Pengatahuan tentang magnetisme kembali kepada pengamatan bahwa batu-batuan yang terdapat secara alami (yakni, magnetik) akan menarik besi. Kedua ilmu pengetahuan ini berkembang agak terpisah sampai tahun 1820, ketika Hans Christian Oersted (1777 – 1851) mengamati hubungan antara keduanya, bahwa arus listrik di dalam sebuah kawat dapat mempengaruhi sebuah jarum kompas magnetik. Ilmu pengetahuan baru mengenai elektromagnetisme dikembangkan lebih jauh oleh banyak peneliti, dan salah seorang yang paling penting diantaranya adalah Michael Faraday (1791 – 1867). James Clerk Maxwell (1831 – 1879) merumuskan hukum-hukum elektromagnetisme di dalam bentuk yang kita kenal seperti sekarang.

Percobaan yang umum untuk membuktikan adanya listrik statis antara lain :

1. Ketika batang plastic digosok-gosokan pada rambut kering atau kain wol, electron-elektron dari rambut/kain wol menuju batang plastic, sehingga batang plastic kelebihan electron dan batang plastic menjadi bermuatan negative dan dapat menarik potongan-potongan kecil kertas, 

2. Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, electron-elektron batang kaca menuju kea rah kain sutra sehingga batang kaca kekurangan electron, dan batang kaca menjadi bermuatan potitif.

Pengosongan Muatan Listrik

Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut pengosongan listrik statis. Petir merupakan salah satu contoh proses pengosongan. Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut petir.

Proses Terjadinya Petir

1. Sebelum terjadi petir, muatan listrik terbentuk di dalam awan ketika butiranbutiran air saling menggosok satu sama lain.
2. Kemudian terjadi pemisahan muatan di dalam awan. Bagian bawah awan menjadi bermuatan lebih negatif, menyebabkan muatanmuatan positif terinduksi ke permukaan tanah.
3. Terjadi sambaran petir dari awan ke tanah ketika muatan negatif (elektron) meloncat dari awan bagian bawah ke titik tertinggi di atas tanah yang bermuatan positif.

Manfaat/Penerapan Listrik Statis

1. Alat Penggumpal Asap untuk Mengurangi Polusi

2. Pengecatan Mobil

3. Mesin Fotokopi

4. Mesin listrik

5. Printer laser

6. Cat semprot

Ada beberapa cara untuk membuat benda bermuatan listrik antara lain :

1. Menggosok

a. Menggosok penggaris plastik dengan kain wool –> Penggaris menjadi bermuatan listrik jenis negatif.
b. Menggosok kaca dengan kain sutera –> Kaca menjadi bermuatan listrik jenis positif.

Mengapa dengan menggosokkan benda ke benda lain dapat membuat benda bermuatan listrik? Apakah semua benda jika digosokkan akan bermuatan listrik?

Muatan listrik pada sebuah benda, sangat dipengaruhi olah muatan listrik atom-atom penyusunnya. Ada atom-atom yang cenderung melepas elektron, tetapi ada juga atom-atom yang cenderung mengikat elektron. Jika dua benda tersusun dari atom-atom yang memiliki perbedaan sifat tersebut saling digosokkan maka, maka interaksi itu akan lebih mudah membuat benda bermuatan listrik.

Jika kain sutera digosokkan pada kaca, maka elektron-elektron kaca akan berpindah menuju sutera, sehingga kaca menjadi bermuataan positif. sementara itu kain sutera menjadi bermuatan negatif karena mendapat tambahan elektron

Jika kain wool digosokkan pada plastik, maka elektron-elektron kain wool akan berpindah menuju plastik, sehingga plastik menjadi bermuataan negatif. sementara itu kain wool menjadi bermuatan positif karena kehilangan elektron-elektronnya.

2. Induksi

Bagaimana proses pemuatan listrik dengan induksi?

Induksi dapat dilakukan dengan cara mendekatkan benda yang bermuatan listrik ke benda netral. Akibatnya benda netral akan terpolarisasi. Jika benda netral yang telah terpolarisasi di hubungkan dengan tanah (di ground kan), maka elektron-elektronnya akan mengalir menuju tanah. Setelah penghantar yang menuju tanah di hilangkan dan benda bermuatan listrik dijauhkan, maka benda netral akan menjadi kekurangan elektron (bermuatan positif). Induksi dalam jumlah muatan tertentu dapat mengakibatkan muatan listrik melompati gap (jarak pemisah), dalam hal ini dapat menimbulkan lintasan bunga api. Salah satu peristiwa yang besar adalah terjadinya petir.

Sifat Muatan Listrik –> Muatan listrik dapat menarik benda-benda kecil

Potongan kertas kecil-kecil dapat menempel pada penggaris yang bermuatan listrik karena adanya gaya listrik. Jika gaya listrik lebih besar dari gaya gravitasi benda maka benda akan menempel pada penggaris, sebaliknya jika gaya listrik kurang dari gaya gravitasi, maka benda tidak akan menempel.Interaksi antara dua muatan listrikbaik berupa gaya tolak atau gaya tarik dapat digambarkan dengan menggunakan garis-garis gaya listrik

Hukum Coulomb

Pada tahun 1785, seorang ahli fisika Prancis bernama Charles Augustin de Coulomb melakukan penelitian mengenai gaya yang  ditimbulkan oleh  dua benda yang bermuatan listrik.  Berdasarkan penelitian yang dilakukan disimpulkan bahwa:

“Besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik (yang kemudian disebut gaya Coulomb) berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.”

Jika dua benda berada di ruang vakum(hampa) bermuatan Q₁ dan Q₂ dan memiliki jarak antara keduanya r, seperti pada gambar berikut ini !

2 gaya yang searah maka resultan gaya dijumlah dari gaya tersebut

 gaya yang berlawanan maka resultan gaya selisih dari gaya tersebut

 Gaya listrik yang timbuldiantara kedua muatan diatas rumusnya :

 

demikian materi tentang listrik statis.