LISTRIK STATIS

KOMPETENSI DASAR :

3.4 Menjelaskan konsep listrik statis dan gejalanya  dalam  kehidupan  sehari - hari 

4.4 Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik statis dalam kehidupan sehari - hari 

INDIKATOR :

1.    Menganalisis benda bermuatan dan tidak bermuatan

2.    Menentukan jenis-jenis muatan listrik.

3.    Menyimpulkan interaksi dua muatan listrik

4.    Menyimpulkan faktor-faktor yang mempengaruhi besar gaya Coulomb dua muatan listrik

5.    Menghitung gaya Coulomb.

MATERI :

Pernahkah kalian mencoba menggosok-gosokkan penggaris plastik ke rambut, kemudian didekatkan pada sobekan kertas? Apa yang terjadi pada sobekan kertas tersebut? Mengapa demikian?

Pernahkah kalian melihat ada petir yang menyambar bangunan seperti pada gambar di bawah ini? Mengapa hal ini dapat terjadi? 

Apakah kalian mengetahui penyebab terjadinya petir?

Dua peristiwa diatas merupakan fenomena listrik statis. Lalu, Apakah yang dimaksud dengan listrik statis? Bagimanakah bisa terjadi listrik statis?

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

Listrik statis adalah suatu kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tidak mengalir atau tetap (statis). Listrik statis timbul karena benda-benda yang beraliran listrik saling berpautan / berinteraksi tanpa adanya sumber daya listrik. Dengan kata lain, benda tersebut dapat menghasilkan proton dan elektron tanpa menggunakan pembangkit listrik. 

Tahukah kalian apa itu proton dan elektron itu?

Untuk mengetahuinya, mari kita menyelidikinya.

Salah satu metode untuk mengetahui fenomena listrik statis dapat dilihat pada link berikut : https://id.wikihow.com/Membuat-Listrik-Statis

ATOM DAN MUATANNYA 

Sebuah benda tersusun atas atom. Atom merupakan suatu dasar materi yang terdiri atas inti atom yang dikelilingi oleh elektron. Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan tertentu (berada di kulit atom). 

Partikel-partikel penyusun atom dapat bermuatan positif, negatif atau netral, dengan rincian :

Elektron → muatan negatif

Proton → muatan positif

Neutron → muatan netral

Muatan-muatan diatas 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).

Listrik statis yang memuat muatan positif dan negatif memenuhi sifat-sifat muatan listrik. Suatu atom dikatakan netral apabila jumlah proton di inti sama dengan jumlah elektron di kulit, dikatakan bermuatan positif apabila jumlah proton di inti lebih banyak daripada jumlah elektron di kulit, dan dikatakan bermuatan negatif jika jumlah proton di inti lebih sedikit daripada jumlah elektron di kulit.

Dari sifat-sifat muatan tersebut, dapat memungkinkan terjadi interaksi. Interaksi tersebut bisa jadi tarik-menarik atau tolak-menolak.

Dalam konteks ini, listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik  di dalam atau pada permukaan benda .

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. 

Contoh Soal Listrik Statis

1. Dua buah muatan titik masing-masing +3μm dan -4μm terpisah 3 cm satu sama lain. Tentukan gaya tarik menarik kedua muatan tersebut!

Jawaban:

Fenomena listrik statis terjadi karena adanya perpindahan elektron. Benda menjadi bermuatan karena elektronnya dipindahkan dari benda satu ke benda lain. 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.

Dalam listrik statis terdapat fenomena perpindahan muatan. Selama proses penggosokan dua benda satu sama lain, muatan tidaklah diciptakan. Kondisi muatan didasarkan pada perpindahan muatan. Salah satu benda kehilangan elektron, sementara yang lainnya memperoleh elektron. Pada penggosokan batang kaca dengan sutera, misalnya, elektron dipindah atau ditransfer dari kaca ke sutera.

Jika benda bermuatan positif didekatkan pada benda netral, benda bermuatan menarik muatan yang berlawanan dan menolak muatan yang sejenis dalam benda netral tersebut. Akibatnya, salah satu sisi benda netral (yang lebih dekat dengan benda bermuatan positif) menjadi bermuatan negatif sedangkan sisi lainnya menjadi bermuatan positif. Proses ini disebut dengan pengisian muatan dengan induksi.

Ketika benda bermuatan dikontakkan secara langsung dengan benda netral, muatan mulai mengalir dari benda bermuatan menuju benda netral hingga keduanya memiliki jumlah muatan yang sama atau berada dalam kesetimbangan. Proses ini disebut dengan pengisian muatan dengan konduksi.

Ada tiga cara untuk memberi muatan pada listrik statis, yaitu: penggosokan, konduksi dan induksi. Penjelasannya kita lanjut di bawah ya.

Penggosokan

Benda-benda di bawah ini dapat memiliki muatan listrik dengan cara digosok dengan benda lain. Simak tabel di bawah ini.

Konduksi

Cara yang kedua adalah dengan konduksi. Apa itu konduksi? Konduksi adalah mendekatkan benda yang bermuatan listrik ke benda yang tidak bermuatan listrik. Dengan begitu, benda yang tadinya tidak memiliki muatan listrik akan memiliki muatan listrik.

Induksi

Terakhir adalah dengan induksi yaitu memisahkan muatan listrik di dalam suatu penghantar. Caranya adalah dengan mendekatkan benda yang bermuatan listrik ke penghantar yang dinamakan dengan elektroskop.

Fenomena Listrik Statis dalam Sehari-hari

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

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.