Senin, 12 Maret 2012

Listrik Statis

LISTRIK STATIS

Listrik statis merupakan salah satu materi pelajaran yang dipelajari di sekolahan. Anda tentu masih ingat apa itu listrik statis, bukan? Nah, bagi yang sedikit lupa tentang apa itu listrik statis, kali ini penulis akan membahas seputar listrik statis.
Listrik statis merupakan fenomena fisika yang menunjukkan adanya interaksi dari benda-benda yang bermuatan listrik. Muatan listrik dari benda tersebut dapat bermuatan negatif maupun positif. Contoh dari fenomena listrik statis antara lain batu ambar yang jika digosok-gosokkan dengan kain sutra, akan bermuatan listrik.
Hal tersebut dapat diketahui jika batu ambar didekatkan dengan kertas-kertas kecil, lalu kertas-kertas tersebut tertarik oleh batu ambar. Ya, contoh listrik statis sederhana dapat dilakukan dalam kehidupan sehari-hari. 
Contoh lain dari fenomena listrik statis adalah petir. Petir merupakan pertunjukan loncatan listrik statis yang dapat dilihat. Petir terjadi ketika atau menjelang hujan turun. Petir merupakan loncatan muatan yang bisa menimbulkan listrik. Listrik yang ditimbulkan petir bersifat listrik statis.

Listrik Statis, Proton dan Elektron

Semua zat terdiri atas atom-atom. Setiap atom pun tersusun dari inti atom. Di dalam inti atom, terdapat proton dan inti atom yang dikelilingi oleh elektron-elektron. Proton memiliki muatan listrik positif. Sementara itu, elektron memiliki muatan listrik negatif.
Dalam ilmu fisika, muatan listrik statis terdiri atas dua macam, yakni listrik bermuatan positif dan listrik bermuatan negatif. Jika kedua mutan listrik tersebut didekatkan, akan terjadi peristiwa tarik-menarik. Akan tetapi, jika kedua muatan listrik yang sama atau sejenis didekatkan, akan terjadi peristiwa tolak-menolak.
Seperti telah dijelaskan di atas, zat tersusun atas atom-atom. Nah, dalam listrik statis pun, atom merupakan bagian terkecil dari suatu benda yang tidak dapat dibagi lagi. Akan tetapi, seiring berkembangnya ilmu pengetahuan, atom ternyata masih dapat dibagi-bagi lagi. Setiap atom tersusun dari inti atom dan elektron. Inti atom atau sering disebut nekleus terdiri atas proton dan elektron. Dalam listrik statis, massa proton lebih besar dibandingkan dengan massa elektron.
Pada listrik statis, gaya ikat inti atom terhadap elektron antara bahan satu dengan lain berbeda. Karena sesuatu hal, elektron bisa lepas dari lintasannya dan berpindah ke atom lain. Perpindahan elektron mengakibatkan perubahan muatan suatu atom. Berdasarkan hal tersebut, atom dikelompokkan menjadi tiga, yaitu atom bermuatan negatif, atom bermuatan positif, dan atom netral.
Atom disebut bermuatan negatif jika kelebihan elektron. Sementara itu, atom disebut bermuatan positif jika kekurangan elektron, dikatakan atom netral jika jumlah proton dan elektronnya sama. Muatan listrik tidak dapat dilihat oleh mata, tetapi efek dari mutan listrik statis dapat dirasakan dan diamati gejalanya.

Listrik Statis dan Hukum Coulomb

Satuan muatan listrik statis adalah Coulomb. Hukum Coulomb menerangkan mengenai gaya listrik dalam ilmu fisika. Hukum Coulomb berbunyi, “Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antar dua mutan listrik sebanding dengan besar muatan yang berinteraksi dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua mutan tersebut”.

Induksi pada Listrik Statis

Induksi listrik statis termasuk fenomena fisika. Induksi listrik terjadi jika suatu benda yang asalnya tidak bermuatan listrik (netral) menjadi bermuatan listrik. Hal tersebut terjadi karena adanya pengaruh dari gaya listrik atau dari benda yang bermuatan lain yang didekatkan pada benda tersebut.

Elektroskop pada Listrik Statis

Elektroskop adalah sebuah alat yang bisa dipakai untuk mendeteksi muatan listrik statis. Elektroskop  bekerja berdasarkan prinsip induksi listrik. Elektrometer merupakan elektroskop yang dapat mendeteksi muatan dan mengukur jumlah muatan listrik yang ada pada suatu benda. Sifat elektroskop pada listrik stastis seperti berikut ini.
  • Jika  benda  bermuatan positif didekatkan pada sebuah elektroskop netral, maka pada bagian kepala elektroskop berkumpul muatan negatif dan di bagian daunnya berkumpul muatan positif. Hal tersebut mengakibatkan daun elektroskop akan mengembang.
  • Jika benda yang bermuatan positif didekatkan pada sebuah benda bermuatan negatif, di bagian kepala elektroskop akan berkumpul muatan negatif dan di bagian daunnya tidak ada muatan. Hal tersebut menyebabkan daun elektroskop akan menguncup.
  • Jika benda bermuatan positif didekatkan pada sebuah elektroskop positif, pada bagian kepala elektroskop tidak ada muatan dan pada bagian daunnya berkumpul muatan positif. Hal ini mengakibatkan daun elektroskop akan mengembang.

Penerapan Listrik Statis

1. Petir atau Halilintar

Sebelum hujan turun, awan dalam keadaan netral, maksudnya jumlah proton dan elektron sama. Saat hujan turun, terjadi gesekan antara partikel-partikel di awan dengan udara sehingga gesekan tersebut menghasilkan awan yang bermuatan listrik statis. Proses pelepasan muatan listrik yang ada di awan secara tiba-tiba akan menghasilkan bungan api listrik yang dikenal dengan nama petir.
Orang yang pertama kali menyatakan bahwa petir termasuk listrik statis adalah Benjamin Franklin pada 1700. Saat menyelidikinya, Benjamin Franklin mengungkapkan bahwa listrik statis dapat bergerak cepat bergantung pada media perantara atau bahan tertentu. Selain itu, bentuk permukaan yang runcing pun akan lebih banyak menarik elektron dari pada permukaan datar.

2. Generator Van de Graff

Generator Van de Graff merupakan mesin pembangkit listrik yang biasa digunakan untuk penelitian di laboratorium. Genertor ini dapat menghasilkan listrik statis. Meskipun sudah jarang ditemui dalam kehidupan sehari-hari, segala hal tentang generator ini melalui uraian di bawah ini. Generator Van de Graff terdiri atas:
  • Dua ujung runcing yang ada di bagian atas dan bawah,
  • Sebuah silinder logam yang terdapat di bagian bawah,
  • Sebuah silinder politilen yang terdapat di bagian atas,
  • Sabuk karet yang menghubungkan kedua silinder, dan
  • Konduktor berongga berbentuk rongga.
Sistem kerja generator Van de Graff sama dengan cara menghasilkan listrik statis dengan cara menggosok (metode gesekan). Gesekan antara sabuk karet dengan silinder logam bagian bawah menimbulkan muatan listrik negatif pada sabuk karet.
Gesekan antara sabuk karet dengan silinder politilen bagian atas akan menghasilkan muatan listrik positif pada sabuk karet. Selanjutnya, gerakan sabuk karet ke atas membawa muatan negatif mengalir ke kubah melalui ujung runcing di bagian atas.
Lalu, elektron akan tersebar menuju permukaan kubah, sedangkan kubah bagian dalam tidak ada elektron. Sementara itu, gerakan sabuk karet ke bawah membawa muatan positif. Muatan positif tersebut mengalir melalui ujung runcing bawah ke tanah untuk dinetralkan.
Sementara silinder logam bawah dijalankan dengan motor listrik sehingga sabuk karet terus bergerak dan menghasilkan listrik bermuatan negatif mengalir ke kubah. Proses tersebut membuat muatan listrik yang besar pada kubah generator Van de Graff. Listrik statis yang dihasilkan generator ini dapat mencapai 20.000.000 volt.

Manfaat Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari

Selain Generator van de Graff, manfaat dari listrik statis pun diaplikasikan pada beberapa alat. Alat yang memanfaatkan listrik statis antara lain sebagai berikut.
  • Mesin Fotokopi, dan 
  • Printer (pencetak laser).

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar