Apa Itu Listrik Statis?
Saat usia anak-anak, tentu anda tidak asing dengan permainan dengan menggunakan penggaris yang di gunakan bersama dengan sobekan kertas yang kemudian penggaris tersebut di gosok-gosokan ke rambut. Setelah anda dekatkan apa yang terjadi?
Yang terjadi potongan kertas akan terangkat oleh penggaris yang baru digosok-gosokan karena terdapat muatan listrik yang bersifat statis. Listrik statis yaitu sekumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang terdapat pada permukaan benda. Muatan benda yang di hasilkan akan tetap ada sampai dengan benda tersebut melepaskan muatan listriknya. Dapat di katakan bahwa listrik statis berkaitan dengan gejala kelistrikan yang diam dan tidak mengalir. Sehingga listrik statis ini tidak bisa mengalir dari tempat satu ke tempat dalam waktu yang singkat.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian dan Sifat Cermin Cekung
Pengertian Listrik Statis
Listrik statis merupakan energi yang dimiliki oleh benda bermuatan listrik. Muatan listrik bisa negatif atau positif. Semua zat terbentuk dari atom-atom. Setiap atom mempunyai inti atom yang terdiri dari proton dan elektron yang mengelilinginya. Proton mempunyai muatan listrik positif, dan elektron mempunyai muatan listrik negatif.
Ketika dua zat seperti balon dan tangan kamu saling digosokkan, elektron ditarik dari material yang mempunyai daya tarik yang lemah (tangan) dan menempel pada material yang mempunyai daya tarik yang kuat (balon). Hal ini menyebabkan kedua material menjadi bermuatan listrik. Material yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif dan material mendapatkan elektron menjadi bermuatan negatif. Balon dan tangan merupakan listrik netral (jumlah muatan positif dan negatifnya sebanding) sebelum digosok.
Karena jumlah muatan positif dan negatifnya sama. Setelah digosok, balon mempunyai muatan negatif berlebih dan tangan mempunyai muatan positif yang berlebih. Muatan listrik yang tidak sejenis saling tarik menarik, sehingga muatan negatif balon ditarik ke muatan positif tangan karena perbedaan muatannya. Perhatikan dalam gambar bahwa tidak ada perubahan jumlah muatan total gabungan. Penggosokan menyebabkan elektron-elektron yang ada bergerak dari satu obyek ke obyek yang lain.
-
Susunan Atom
Thales Militus, seorang ilmuwan Yunani, menemukan gejala listrik yang diperoleh dengan menggosok batu ambar, yang dalam bahasa Yunani disebut elektron.
Setelah digosok ternyata batu ambar tersebut dapat menarik benda-benda kecil yang berada di dekatnya. Sifat seperti ini dalam ilmu listrik disebut elektrifikasi. Listrik yang terjadi pada batu ambar yang digosok disebut listrik statis yaitu listrik yang tidak mengalir.
-
Teori Atom
Suatu zat terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut atom. Atom berasal dari kata atomos, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Tetapi, dalam perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi.
Atom terdiri atas dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom. Inti atom bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif yang disebut elektron.
Inti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang bermuatan positif dannetron yang tidak bermuatan(netral).
- Suatu atom dikatakan netral apabila di dalam intinya terdapat muatan positif(proton) yang jumlahnya sama dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya.
- Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih banyak daripada muatan negatif(elektron) pada kulit atom yang mengelilinginya.
- Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih sedikit daripada jumlah muatan negatif(elektron) pada kulit atom.
Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun atas 1 proton dan 1 elektron. Karena jumlah proton dan elektronnya sama, maka atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral. Atom helium terdiri atas 2 proton, 2 netron dan 2 elektron. Karena jumlah proton dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai atom netral.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Perpindahan Kalor (Konduksi, Konveksi, Radiasi)
Konsep Dasar Listrik Statis
Saat potongan kertas kecil di dekatkan dengan penggaris yang sudah digosok-gosokan maka hal tersebut termasuk dalam konsep dasar listrik statis. Muncul aliran listrik karena adanya perpindahan electron dari benda satu ke benda yang lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positive dan muatan negative. Muatan listrik di katakan positive apabila benda tersebut mengandung proton yang lebih banyak dari pada jumlah electron, begitu juga sebaliknya dengan muatan negative. Sedangkan benda yang tidak mempunyai muatan listrik disebut dengan netral.
Benda yang memilki muatan yang sejenis akan saling tolak menolak saat di dekatkan satu sama lain dan sebaliknya saat benda mempunyai muatan yang berbeda akan saling tarik menarik.
Kejadian seperti hal potongan kertas kecil dapat berinteraksi dengan penggaris yang sebelumnya penggaris digosok-gosok bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis “muatan listrik” ini, karena jika berbicara tentang listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis “electrostatic” membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis “diam atau tidak bergerak”.
Muatan listrik timbul sebab adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat dua muatan listrik yaitu muatan positif dan negatif, dapat dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak dibanding jumlah elektron dan begitu pula sebaliknya, sedangkan bila benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.
Benda yang mempunyai muatan yang sejenis akan saling tolak-menolah jika didekatkan satu sama lain, tidak sama dengan benda yang memiliki muatan yang berbeda akan saling tarik-menarik. Interaksi yang terjadi antar muatan listrik dapat dijelaskan dengan gaya coulomb.
Medan listrik suatu muatan listrik disebut memiliki medan listrik, medan listrik merupakan daerah di sekitar benda yang bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Dapat juga disebut medan listrik ialah suatu daerah dimana gaya listrik masih bekerja. Medan listrik adalah efek yang timbul oleh muatan listrik dalam suatu benda.
Arah medan listrik dari benda yang bermuatan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan tersebut, dan sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.
Muatan Listrik
Muatan listrik, (Q) adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Satuan Muatan listrik adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. Muatan Listrikadalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Muatan listrik dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan).
Menurut Benyamin Franklin, ada dua muatan lisrik :
- Muatan listrik positif
- Muatan listrik negatif
Sifat Muatan Lisrik
- Dua muatan yang sejenis apabila didekatkan maka akan tolak menolak
- Dua muatan yang tidak sejenis apabila didekatkan maka akan tarik menarik
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Hujan Asam : Pengertian, Proses, Manfaat, dan Dampaknya
Interaksi Benda Bermuatan Listrik
- Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif.
- Ketika ebonit digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke ebonit, sehingga ebonit tersebut bermuatan listrik negatif.
- Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca bermuatan positif
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Sumber Daya Alam
Hukum Coulomb
Pada tahun 1785, Charles Agustin Coulomb menemukan hukum dasar tentang gaya listrik antara dua partikel yang bermuatan.
Hasil penelitiannya dikenal dengan Hukum coulomb, yang berbunyi : “Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda”.
Secara matematis Hukum Newton dituliskan :
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian dan Bentuk Energi
Induksi Listrik
Induksi listrik adalah peristiwa pemisahan muatan pada suatu benda karena pada benda tersebut didekati benda lain yang bermuatan listrik.
Contoh : Benda netral didekati benda bermuatan negatif, maka muatan-muatan negatif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan positif mendekati benda yang menginduksi.
Benda netral didekati benda bermuatan positif, maka muatan-muatan positif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan negatif mendekati benda yang menginduksi.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Gelombang
Elektroskop
Elektroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda.
Prinsip kerja elektroskop berdasarkan induksi listrik, yaitu jika sebuah benda bermuatan listrik disentuhkan kepala elektroskop maka muatan yang sejenis dengan benda bermuatan listrik tadi akan ke daun elektroskop. Akibatnya kedua daun elektroskop akan bermuatan sejenis sehingga tolak menolak(daun elektroskop membuka)
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Kuantum Dalam Dunia Fisika
Medan Listrik
Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis-garis gaya listrik.
Sifat-sifat garis gaya listrik
- Garis gaya listrik berasal dari muatan positif menuju muatan negatif
- Garis gaya listrik tidak pernah berpotongan
- Semakin rapat garis gaya listrik, semakin kuat medan listriknya.
- Untuk menghitung kuat medan listrik digunakan persamaan
Contoh Listrik Statis
Sebenarnya kita sering kali menjumpai contoh listrik statis dalam kehidupan kita sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Adapun contoh seperti berikut ini :
- Saat Anda menyisir rambut, tanpa disadari terkadang rambut akan terbawa berdiri sendiri beriringan dengan gerakan sisir. Hal tersebut terjadi karena ada interaksi muatan antar sisir dengan rambut.
- Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil.
- Debu yang tertempel pada layar tv
- Kain sutra yang digosok-gosok dengan batang kaca. Akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut. Karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif
- Menggosokan balon dengan tangan
- Penggaris plastik digosok dengan kain woll. Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan ada perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik. Sehingga penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.
- Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri.
- Kain sutra yang di gosokan dengan batang kaca, maka akan terjadi reaksi tarik menarik antara kedua benda tersebut. Hal ini dikarenakan adanya electron pada batang kaca yang berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca tersebut akan bermuatan positif dan batang kaca bermuatan negative.
