LISTRIK STATIS

Listrik Statis

Listrik statis adalah berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda. Percobaan yang umum untuk membuktikan adanya listrik statis adalah percobaan dengan menyisir rambut yang kering dengan sisir. Adanya listrik statis dibuktikan dengan tertariknya rambut kering tersebut ke arah sisir. Hal ini terjadi karena adanya listrik statis antara rambut kering dan sisir. Pada mulanya rambut dan sisir bersifat netral. Suatu atom bersifat netral, karena jumlah proton dan elektron sama. Pada saat kita menggosokkan sisir pada rambut, sejumlah atom di dalam rambut terganggu, sejumlah elektron di dalam rambut terlepas dan berpindah ke sisir. Akibatnya, sisir memperoleh tambahan elektron, dan sisir itu tidak lagi netral, tetapi memiliki muatan negatif. Rambut kehilangan elektron, sehingga rambut itu bermuatan positif.

Terjadinya Listrik Statis Pada Sisir Dan Rambut Kering

 

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 itu ditunjukkan oleh sambaran petir pada berikut :

 

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.

Pengosongan Listrik Statis Tanpa Menimbulkan Kerusakan

Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir. Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, melalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain. Penangkal petir itu merupakan contoh pengosongan muatan listrik statis yang tidak menimbulkan kerusakan.

MUATAN LISTRIK.

Muatan listrik dapat dibuktikan pada percobaan penggaris palstik yang digosokan ke rambut kering atau kain wol. Adanya muatan listrik ditunjukan dengan tertariknya rambut kering tersebut ke arah penggaris tersebut. Muatan listrik yang ada pada penggaris tersebut adalah muatan listrik diam (muatan listrik statis). Apabila suatu benda menunjukkan sifat kelistrikan seperti ada peristiwa di atas, dikatakan bahwa benda tersebut bermuatan listrik. Benda-benda bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas, gabus atau benda-benda lain yang ringan. Pada saat penggaris digosok dengan kain wol sehingga mampu menarik sobekan kertas-kertas kecil, berarti penggaris tersebut bermuatan listrik. Muatan tersebut diam pada penggaris tersebut, kemudian disebut muatan listrik statis atau muatan listrik diam.

Teori Atom Tentang Muatan Listrik

Menurut teori atom, setiap atom terdiri atas tiga macam partikel. Ketiga macam partikel tersebut digambarkan dengan model atom seperti gambar di bawah ini.

Ketiga macam partikel penyusun atom yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak di pusat atom, sedangkan elektron selalu bergerak mengelilingi proton dan neutron dengan lintasan tertentu. Hal ini terjadi karena massa proton dan neutron jauh lebih besar daripada elektron.

Oleh karena itu, proton dan neutron disebut sebagai inti atom (nukleon). Inti atom mempunyai gaya tarik. Hal inilah yang menyebabkan proton dan neutron dapat rekat menjadi satu serta elektron dapat bergerak mengelilingi inti pada lintasannya.

Kekuatan ikatan elektron pada atomnya berbeda untuk bahan yang berbeda. Karena sesuatu hal, elektron suatu atom dapat lepas dan berpindah ke atom lain. Hal ini mengakibatkan perubahan sifat atom. Berdasarkan kenyataan ini, maka dapat dibedakan atom menjadi tiga macam :

1. atom netral, yaitu atom yang mempunyai jumlah proton sama dengan elektron,
2. atom bermuatan positif, yaitu atom netral yang melepaskan elektron (kekurangan elektron).
3. atom bermuatan negatif, yaitu atom netral yang menangkap elektron (kelebihan elektron).

Hukum Coulomb Tentang Muatan Listrik

Secara singkat dapat dinyatakan bahwa elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan atau netral. Satuan muatan listrik dalam SI dinyatakan dengan Coulumb disingkat C, satuan tersebut diambill dari nama seorang fisikawan Perancis Charles Augustin Coulumb (1736-1806) yang telah banyak berjasa pada bidang fisika terutama pada listrik statis. Satuan muatan listrik bisa juga digunakan satuan yang lebih kecil yaitu mikrocoulumb (μ C) yang besarnya :

1 μ C = 10^-6 C

Charles Augustine Coulumb mengemukakan bahwa dua muatan listrik sejenis akan tolak-menolak dan tidak sejenis akan tarik menarik.

Dari hasil percobaan menunjukkan bahwa besarnya gaya tolak-menolak atau tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan benda masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda. Itulah yang dinamakan Hukum Coulumb.

Secara matematis hukum Coulumb tersebut dapat dituliskan :

Dimana:

F = gaya tolak-menolak atau tarik-menarik satuannya Newton
Q₁, Q₂ = muatan listrik satuannya Coulumb
r = jarak kedua muatan satuannya meter
k = konstanta pembanding 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Apabila dua muatan listrik masing-masing 1 Coulumb, berjarak 1 m, maka akan mengalami gaya listrik antara dua muatan listrik tersebut sebesar 9 x 10⁹ N.

Sekian dulu ya?