MATERI FISIKA : Listrik Statis

Pengertian dan Sejarah Listrik Statis

Listrik statis (dalam bahasa inggris disebut electrostatic) adalah ilmu yang mempelajari pengumpulan muatan listrik dan sifat-sifatnya pada suatu benda. Jika dilihat dari asal katanya, kata listrik diikuti dengan kata "statis" yang berarti "diam". Hal ini mengisyaratkan bahwa listrik statis berkaitan dengan gejala kelistrikan yang diam atau tidak mengalir. Listrik statis tidak dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain, melainkan hanya menyala sekejap di satu tempat. Jadi, listrik statis tidak dapat menghasilkan arus listrik.

Dalam sejarah kelistrikan, listrik inilah yang pertamakali ditemukan oleh para ahli terdahulu. Listrik yang kita nikmati sekarang ini merupakan hasil pengembangan dari listrik statis ini. Listrik statis pertama kali ditemukan oleh ahli matematika berkebangsaan Yunani Kuno, Thales of Miletus (625-547 SM). Kala itu, beliau mengambil batu berwarna kuning yang disebut dengan batu ambar. Thales kemudian menggosok-gosokkan batu tersebut dengan kain wol. Tanpa diduga, bulu ayam yang berada di sekitarnya tertarik dan menempel.

Dalam penggosokan tersebut, ternyata Thales telah memberikan muatan listrik ke batu ambar melalui kain wol. Muatan inilah yang menyebabkan bulu ayam yang berada di sekitar batu ambar tertarik dan menempel pada batu ambar tersebut. Inilah kemudian menjadi sejarah awal ditemukannya listrik statis.

Contoh Proses Terjadinya Listrik Statis

Peristiwa listrik statis dapat terjadi baik pada isolator maupun konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses gesekan (gosokan). Diistilahkan dengan charging by friction, atau menjadi bermuatan karena gesekan. Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat electron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan. Materi yang melepaskan elektronnya, menjadi bermuatan positif, sebaliknya bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena proses gesekan atau gosokan.

Setelah materi menjadi bermuatan listrik maka terjadilah peristiwa listrik statis, seperti penggaris plastik bermuatan menarik serpihan kertas. Penggaris plastik yang awalnya tidak bermuatan atau netral digosok-gosok dengan kain wol, elektron-elektron yang ada pada kain wol akan berpindah ke penggaris plastik tersebut. Akibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda yang bermuatan listrik negatif. Ketika penggaris tersebut didekatkan ke sobekan kertas, sobekan kertas akan tertarik oleh penggaris. Hal tersebut menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang bermuatan listrik positif.

Selain penggaris plastik, contoh peristiwa listrik statis yang lain adalah rambut panjang berdiri saat menyentuh kubah generator Van de graff, terjadinya petir dengan kilat cahaya disertai suara guruh, dan sebagainya. Pada hakikatnya fenomena listrik statis ini terjadi sebagai upaya pelepasan muatan (discharge) dari materinya yang bermuatan listrik untuk kembali menjadi netral.

Manfaat/Penerapan Listrik Statis

Penerapan listrik statis sudah dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan tersebut mendatangkan manfaat bagi kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh penerapan dari listrik statis:

1. Alat Penggumpal Asap untuk Mengurangi Polusi Pada tahun 1906, seorang kimiawan Amerika, Frederick Gardner Cottrel, berhasil menemukan suatu alat yang berfungsi untuk menggumpalkan asap yang keluar dari cerobong asam pabrik sehingga dapat menekan polusi udara. Alat sederhana ini bekerja berdasarkan prinsip gaya Coulomb dan induksi muatan. Caranya adalah dengan memasang dua logam yang mempunyai muatan besar tetapi berlawanan tanda pada cerobong asap pabrik. Partikel asap yang mengalir melewati cerobong akan terinduksi sehingga memiliki muatan induksi. Muatan yang dihasilkan ada yang positif dan ada yang negatif. Partikel asap tersebut akan tarik menarik sehingga membentuk partikel yang lebih besar dan berat. Bertambahnya berat partikel mengakibatkan partikel tidak ikut mengalir ke atas bersama asap. Partikel itu akan jatuh di dasar cerobong. 2. Pengecatan Mobil Pada saat cat disemprot, butiran halus cat akan memiliki muatan karena bergesekan dengan udara. Permukaan mobil yang akan dicat diberi muatan yang berlawanan dengan muatan butir-butir cat agar butiran cat dapat tertarik ke permukaan mobil tersebut. Cara ini sangat efektif diterapkan pada permukaan yang tidak rata. Hal ini terjadi karena butir cat menempel dengan mengikuti medan listrik yang ada. Akibatnya, butir-butir cat akan menutupi semua permukaan mobil yang mungkin tersembunyi dari semprotan cat. Dengan demikian, cara ini dapat menghasilkan hasil pengecatan yang rata dan menjangkau tempat yang tersembunyi. 3. Mesin Fotokopi Mesin fotokopi memiliki bagian utama berupa pelat foto konduktif. Pelat ini tidak mampu menghantarkan listrik ketika berada dalam ruang yang gelap. Pelat konduktif ini baru akan menghantarkan listrik jika dikenai cahaya. Mula-mula pelat foto konduktif diinduksi dengan menggerakkan kawat bermuatan listrik negative di sepanjang permukaannya. Dengan begitu, di permukaan pelat foto itu akan terbentuk muatan induksi yang bermuatan positif. Ketika kertas yang akan difotokopi disinari, pantulan cahaya mengenai pelat foto konduktif yang telah mengandung muatan induksi. Akibatnya, terbentuk muatan listrik persis seperti pada kertas yang akan dikopi. Kemudian, tinta yang bermuatan negatif disemprotkan pada pelat. Selanjutnya, tinta itu dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopinya. Ketas ini dipanaskan agar tinta menempel kuat. Bahaya Listrik Statis Selain memiliki manfaat, ternyata listrik statis juga dapat mendatangkan bahaya akibat aktivitasnya. Misalnya, seperti yang terjadi petir dan kebakaran atau ledakan tangki minyak. Berikut ini penjelasannya mengapa sehingga terjadi seperti itu: 1. Petir (Halilintar) Udara panas yang naik ke langit saat hari sedang cerah dapat mengandung muatan. Muatan ini akan diberikan ke butiran air di awan. Jika melintas di atas gedung, awan bermutan negatif besar menimbulkan induksi pada atap gedung. Karena muatan induksi berlawanan dengan muatan awan, mengakibatkan tarik-menarik antara keduanya. Jika kedua muatan ini sangat besar, maka akan menimbulkan aliran elektron dalam jumlah banyak ke atap gedung. Aliran itu berbentuk loncatan bunga api listrik yang disebut petir. Petir selalu mencari jalan tersingkat untuk sampai ke bumi. Dengan begitu, muatan listrik yang dikandung awan mendung dapat ternetralkan. Olehnya itu, gedung tinggi, pepohonan, dan bahkan orang yang berdiri ditengah lapangan saat hujan dapat menjadi sasaran petir. 2. Kebakaran/Ledakan Tangki Minyak Tangki minyak ketika dalam keadaan kosong akan mengandung banyak uap gas yang rentan terbakar. Uap ini dapat meledak atau terbakar jika ada loncatan bunga api yang ditimbulkan aktivitas listrik statis. Olehnya itu, orang yang bekerja di dalam atau dekat tangki harus memakai pakaian khusus anti listrik statis.

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tetap (statis), ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau permukaan benda. Muatan listrik akan tetap ada sampai benda kehilangan dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik.

Disimpulkan dari hal ini bahwa listrik statis berhubungan dengan gejala kelistrikan yang diam alias tidak mengalir. Listrik statis tidak bisa mengalir dari satu tempat ke tempat lain atau hanya bisa ada sekejap pada suatu tempat, berbeda dengan Listrik Dinamis.

Konsep Dasar Listrik Statis
Kejadian seperti kenapa potongan kertas kecil bisa berinteraksi dengan penggaris yang telah digosok-gosok bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis (muatan listrik) ini. Karena berbicara mengenai listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis (diam).

Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif, dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak daripada jumlah elektron, dan begitupun sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.

Benda yang mempunyai muatan yang sejenis akan saling tolak-menolak ketika didekatkan satu sama lain, sebaliknya benda yang mempunyai muatan yang berbeda akan saling tarik-menarik. Interaksi yang terjadi antar muatan listrik bisa dijelaskan dengan Gaya Coulomb,

 

Medan Listrik

Suatu muatan listrik dikatakan mempunyai medan listrik. Medan listrik adalah daerah di sekitar benda yang bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Atau bisa disebut medan listrik adalah suatu daerah dimana gaya listrik masih bekerja. Medan listrik merupakan efek yang timbul oleh muatan listrik dalam suatu benda.

Arah medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik bisa digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif mempunyai garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan tersebut. Dan sebuah muatan negatif mempunyai garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.

Rumus Listrik Statis

Berikut ini rumus-rumus listrik statis beserta uraian penjelasan.

Contoh Listrik Statis

Sebetulnya sering kita jumpai contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Berikut ini contohnya.

1. 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.
2. Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil.
3. Debu yang tertempel pada layar tv
4. 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
5. Menggosokan balon dengan tangan
6. 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.
7. Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri.

Selesai sudah pembahasan lengkap mengenai artikel listrik statis, semoga dengan ini Anda jadi mengetahui pengertian, rumus beserta contoh dalam penerapan sehari-hari listrik statis.