LISTRIK STATIS

 

Pengertian Listrik Statis, Rumus, Contoh Listrik Statis Beserta Penjelasannya Lengkap – Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik jumlah tertentu yang tetap atau statis, ketidakseimbangan muatan listrik di dalam maupun permukaan benda. Muatan listrik akan tetap ada sampai benda kehilangan dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik. Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari suatu benda ke benda lain

Listrik statis terjadi ketika benda-benda yang memiliki aliran listrik saling berpautan tanpa adanya sumber daya listrik atau dengan kata lain benda tersebut dapat menghasilkan proton maupun elektron tanpa menggunakan elemen pembangkit energi listrik.

Listrik statis dapat ditimbulkan oleh dua benda yang memiliki muatan listrik berbeda. Muatan listrik pada benda timbul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif.

Pengertian lainnya, listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik dalam atau pada permukaan benda. Muatan listrik tetap ada sampai benda kehilangannya dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik. Listrik statis kontras dengan arus listrik, yang mengalir melalui kabel atau konduktor lainnya dan mentransmisikan listrik.

Lebih singkatnya, listrik statis berhubungan dengan gejala kelistrikan yang diam atau tidak mengalir. Listrik statis tidak bisa mengalir dari suatu tempat ke tempat lain atau hanya bisa ada sekejap pada suatu tempat, berbeda dengan listrik dinamis.

Suatu muatan listrik statis dibuat setiap kali dua permukaan terhubung dan terpisah, dan setidaknya salah satu permukaan memiliki resistensi yang tinggi terhadap arus listrik (dan karena itu adalah isolator listrik). Efek listrik statis yang akrab bagi kebanyakan orang karena orang dapat merasakan, mendengar, dan bahkan melihat percikan sebagai kelebihan muatan dinetralkan saat dibawa dekat dengan konduktor listrik yang besar misalnya, dialirkan ke tanah (ground).

Listrik statis adalah suatu fenomena kelistrikan yang sering terjadi di mana partikel bermuatan ditransfer atau berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain.

Contohnya adalah saat kita menyisir rambut, tanpa terasa rambut akan terangkat mengikuti arah sisiran. Peristiwa ini ternyata merupakan fenomena listrik statis.

sebuah benda tersusun atas atom yang bermuatan. Muatan positif, muatan negatif dan netral.

• Muatan positif disebut proton (terletak di inti atom)
• Muatan negatif dinamakan elektron (terletak di kulit atom)
• Muatan netral dikenal neutron (berada di inti atom)

Muatan-muatan ini disebut muatan listrik. Muatan listrik adalah muatan dasar yang pada suatu benda, hingga dapat mengalami gaya pada benda lain yang juga memiliki muatan listrik pada suatu jarak berdekatan. Muatan listrik disimbolkan “q “ dengan satuan C (Coulomb).

Misalkan, saat kita menggosok mistar ke rambut. Awalnya rambut muatan netral. Saat digosok ke rambut, elektron rambut beripindah ke mistar sehingga muatan mistar menjadi negatif. Perpindahan elektron ini menyebabkan perbedaan muatan rambut dan sisir sehingga tidak seimbang.

 

Hukum yang menjelaskan interaksi dua benda yang bermuatan listrik dikenal dengan hukum Couloumb. Hukum ini menyatakan bahwa

“Ketika ada dua benda bermuatan listrik sejenis atau beda jenis, muatan q1 dan q2 yang terpisahkan jarak r, maka akan terjadi gaya tarik menarik atau gaya tolak-menolak”

Jika kedua benda bermuatan sejenis maka terjadi gaya tolak menolak. Jika kedua benda bermuatan beda jenis maka akan terjadi gaya tarik menarik. Berikut adalah rumusnya:

 

 

 

 

Konstanta k

Dalam rumus listrik sering ditemui konstanta k sebagai ganti dari ${\displaystyle \!1/4\pi \epsilon _{0}}$ (dalam tulisan ini tetap digunakan yang terakhir), di mana konstanta ${\displaystyle k\!}$ tersebut bernilai 

${\displaystyle \!k={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\approx 8.99\times 10^{9}}$ N m² C^-2

yang kerap disebut konstanta kesetaraan gaya listrik 

Fenomena Listrik Statis dalam Sehari-hari

Berikut contoh-contoh fenomena listrik statis yang dapat kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

• Saat 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
• Ketika mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan akan berdiri.
• 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.

Selain penggaris dan robekan kertas, masih banyak contoh lain bagaimana sebuah muatan listrik bekerja dalam kehidupan sehari hari. Contoh sederhananya seperti ketika seseorang tengah menyisir rambutnya menggunakan sisir rambut. Disadari atau tidak, rambut secara otomatis akan bergerak beriringan pada setiap pergerakan sisirnya. Fenomena tersebut dapat terjadi ketika adanya interaksi muatan antara rambut dan sisir.

Contoh lain listrik statis yaitu banyaknya debu yang menempel pada layar televisi. Akibatnya, anda harus lebih rajin membersihkan layarnya agar gambar dapat terlihat lebih jelas. Bahkan anda juga bisa merasakan muatan adanya daya tarik menarik, ketika mencoba mendekatkan kulit tangan ke televisi yang baru saja dimatikan. Dengan adanya muatan listrik, secara otomatis bulu halus pada tangan akan berdiri. 

Setiap benda umumnya terdiri dari partikel yang disebut atom, dimana inti atom tersebut tersusun atas proton dan neutron serta dikelilingi oleh neutron. Ketika salah satu elektron tersebut lebih dominan dan bertemu dengan elektron dengan muatan dominan berbeda, kemungkinan besar akan terjadi suatu daya tarik menarik. Hal inilah yang kemudian dinamakan  muatan listrik, yang ternyata cukup familiar ditemukan di kehidupan manusia.

1. Terbentuknya petir saat hujan.

Pada saat akan hujan, kumpulan awan membentuk awan besar sehingga terjadi pergesekan antara awan satu dengan awan lainnya.

Pergesakan ini mengakibatkan elektron bergerak bebas hingga membentuk gesekan muatan listrik yang turun dari awan ke dataran bumi untuk dinetralkan.

2. Gosokan kain sutra dengan kaca.

Kain sutra yang digosok-gosokkkan dengan batang kaca. Maka akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut.

Hal ini karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif.

3. Gosokan batang plastik dengan kain wol.

Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan terjadi perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik, yang menyebabkan penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.

4. Tangan didekatkan dengan layar Televisi.

Ketika tangan didekatkan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Maka rambut halus yang ada di tangan akan berdiri.

5. Mesin Fotokopi.

Mesin foto kopi memiliki komponen pelat logam berlapiskan selenium yang terletak dibagian tengah dan terdapat baki pengembang dengan toner (bubuk hitam halus) didalamnya.

Prinsip kerja mesin foto kopi adalah pelat  bermuatan postif dan akan menarik partikel bermuatan negatif dari toner. Pola toner kemudian dipindahkan keatas kertas kosong dan dipanggang diatasnya

6. Percikan api pada ban truk dengan jalan raya.

Adanya gesekan antara ban mobil atau truk dengan jalan menghasilkan muatanlistrik  yang negatif sedangkan bagian badan logam mobil atau truk yang berdekatan dengan ban menjadi bermuatan positif karena adanya induksi.

Hal ini dapat berakibat pada munculnya percikan api dan berakibat bahaya yaitu dapat membakar muatan mobil yang mudah terbakar sepeti bensin.

7. Cat Semprot.

Metode dari cat semprot yaitu adanya gesekan antara butiran cat dari aerosol dengan mulut pipa semprot dan udara sehingga menghasilkan muatan. Bila benda yang akan di cat di beri muatan yang berlawanan, maka butiran cata akan tertarik ke badan benda.

 

 MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan.Medan listrik termasuk dalam medan vektor. Arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami benda muatan.medan listrik, .

 Garis gaya listrik merupakan garis lengkung yang dibayangkan sebagai lintasan yang ditempuh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik.

Garis gaya listrik adalah garis khayal yang bermula dari benda bermuatan negatif dan berakhir pada benda bermuatan negatif.

Arah garis gaya listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan positif adalah keluar dari benda, sedangkan arah garis gaya listrik dari benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke dalam benda.

 

Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Kuat medan listrik pada suatu titik dalam medan listrik merupakan gaya per satuan muatan listrik pada titik tersebut.

Medan listrik didefinisikan sebagai suatu konstan perbandingan antara muatan dan gaya

Dengan :

E = Kuat medan listrik (N/C)

F = Gaya Coulomb (F)

q = Muatan listrik benda (C)

 

 Energi potensial listrik

 Energi potensial listrik memiliki definisi sebagai usaha yang dilakukan untuk bisa melawan gaya listrik dan memindahkan benda dari posisi 1 ke dalam posisi 2.

 Energi potensial listrik, atau energi potensial elektrostatik, adalah energi potensial (diukur dalam joule) yang dihasilkan dari gaya-gaya Coulomb konservatif dan diasosiasikan dengan konfigurasi sejumlah muatan-muatan titik dalam sebuah sistem yang didefinisikan. Suatu objek dapat memiliki energi potensial listrik karena dua elemen utama: muatan listriknya sendiri dan posisi relatifnya terhadap objek bermuatan listrik lainnya.

 

Penerapan Energi Potensial Listrik dalam Kehidupan Sehari-Hari

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia selalu membutuhkan energi untuk bergerak, bekerja, bernafas, dan juga mengerjakan banyak kegiatan. 

Dengan adanya energi, maka menyebabkan motor dan juga mobil agar bisa berjalan, membuat pesawat bisa terbang, dan masih banyak lagi yang lainnya.

Berbagai macam contoh energi potensial yang dihasilkan dalam kehidupan sehari-hari diantaranya adalah gas yang belum dimasukkan ke dalam tabung, kemudian dihubungkan dengan kompor menjadi salah satu bentuk dari energi potensial kimia.

Karet yang belum ditarik juga berpotensi akan menghasilkan energi potensial elastis. Lampu yang belum dialiri listrik juga berpotensi menghasilkan energi potensial listrik.

Nilai dari energi potensial sebuah muatan saat muatan tersebut berada dalam posisi tertentu tidak diketahui. Akan tetapi, muatan tersebut dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

Dari sini akan diketahui perubahan energi potensial muatan tersebut. Jadi, itu artinya telah terjadi perubahan energi potensial.

 

 

Konsep energi potensial listrik, mirip dengan konsep energi potensial garavitasi. Untuk itu kita akan menurunkan rumus Energi Potensial Listrik sebagai berikut :

Usaha yang dilakukan gaya (Fw), untuk memindahkan muatan penguji +q’, dari titik P ke Titik Q adalah W =- Fw . S = -Fw.Δr=-F.(r2-r1)

W  adalah besaran skalar, gaya F diberi tanda (-) negatif karena gaya Coulomb berlawanan arah dengan arah perpindahah Fw=Fq = gaya Coulomb.

W = -k.Q q’/r1  2 x (r2-r1) = – kQ.q’/r1.r2 (r2-r1)

W = -k Q.q'(1/r1 – 1/r2)= k Q.q'(1/r2-1/r1)

W = k Q.q'(1/r2-1/r1) = Δ EP = EP2 – EP1

Jadi usaha yang dilakukan W= pertambahan energi Potensial.

Jika titik Q, berada di jauh tak terhingga,sehingga r2= ˜ dan 1/r2=0 maka Energi Potensial Listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: Energi Potensial Listrik dari dua muatan Q dan q’ adalah :

Ep = k Q.q’/r,     EP termasuk besaran skalar

E= Energi Potensial Listrik satuannya Joule

k = Konstanta = 9.109 N C-2 m2, r= jarak (m)

Q + muatan sumber, q’= muatan uji (Coulomb)

 

Potensial listrik

 Potensial listrik dapat didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik dapat pula diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan penguji.

 

Potensial listrik adalah energi potensial per satuan muatan penguji , rumus potensial listrik sebagai berikut :  V = Ep /q’  atau seperti pada gambar berikut

Potensial listrik di titik P dirumuskan :

V = k Q/r

V = Potensial Listrik (Volt)

k = Konstanta Listrik = 9.109 NC-2 m2

Q = Muatan sumber (Coulomb)

r = jarak dari muatan sampai titik P

 

 

 https://passinggrade.co.id/kuat-medan-listrik/

https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_potensial_listrik

 https://tienkartina.wordpress.com/2010/10/24/energi-potensial-dan-potensial-listrik/