Listrik Statis – Proses, Medan, Hukum Coulomb, Gaus & Contoh – Untuk pembahasan kali ini kami akan mengulas mengenai Listrik Statis yang dimana dalam hal ini meliputi proses, medan, hukum coulomb, gaus dan contoh, nah agar lebih dapat memahami dan mengerti simak ulasan selengkapnya dibawah ini.
Muatan Listrik
Jika sebuah benda mengalami kekurangan atau kelebihan elektron maka benda tersebut dapat dikatakan bermuatan listrik. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif.Jika suatu benda kekurangan elektron maka benda tersebut bermuatan positif (+), sebaliknya jika suatu benda kelebihan elektron maka benda tersebut bermuatan negatif (-). Benda yang mempunyai jumlah muatan negatif sama dengan jumlah muatan positifnya disebut benda netral. Jika dua benda bermuatan listrik didekatkan maka akan terjadi interaksi sebagai berikut:
- muatan listrik yang sejenis maka benda akan saling tolak menolak
- muatan listrik yang tidak sejenis maka benda akan saling tarik menarik
Menggosok permukaan benda dengan benda lainnya dapat menghasilkan muatan listrik positif maupun negatif, misalnya:
- Penggaris digosok berulang kali dengan kain wol, setelah itu penggaris akan bermutan listrik negatif karena muatan elektron dari kain
- wol berpindah ke penggaris. Sedangkan kain wol akan bermuatan positif.Batang kaca yang digosok dengan kain sutera atau dengan kain wol, menghasilkan muatan listrik positif pada kaca dan muatan listrik negatif pada kain sutera atau kain wol. Karena kain sutera atau kain wol menerima muatan elektron dari batang kaca tersebut.
- Ketika ebonit digosokkan berulang kali dengan kain wol, ebonit tersebut akan menghasilkan muatan listrik negatif karena elektron pada kain wol berpindah ke ebonit.
Baca Juga Artikel yang Mungkin Berkaitan : Listrik Dinamis
Setelah bermuatan listrik, muatan tersebut akan diam di dalam benda sehingga muatan listrik tersebut dinamakan muatan listrik statis.
Elektroskop adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui keberadaan muatan listrik pada suatu benda.
Bagian-bagian elektroskop, yaitu terdiri dari:
- Kepala/Knop
- Batang logam/konduktor
- Daun logam yang dapat membuka (mekar) dan menutup (kuncup)
- Selubung
Induksi dapat membuat elektroskop menjadi bermuatan listrik. Dengan cara induksi tersebut akan diperoleh muatan listrik yang berbeda jenis dengan muatan lisrik benda yang digunakan untuk menginduksi.
Elektroskop yang telah bermuatan listrik dan diketahui jenis muatannya dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan listrik suatu benda. Suatu benda yang didekatkan pada elektroskop akan berakibat pada daun logam. Jika daun lebih mekar maka benda tersebut bermuatan sejenis dengan muatan listrik elektroskop.Sebaliknya jika daun lebih kuncup berarti benda yang didekatkan bermuatan tidak sejenis dengan muatan elektroskop.
Pengertian Listrik Statis
Listrik berasal dari bahasa inggris electricityatau electricatauelectrical. Listrik adalah suatu kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton yang mengalir melalui penghantar dalam sebuah rangkaian yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya.
Suatu interaksi dari benda-benda yang bermuatan listrik merupakan fenomena fisika yang dinamakan listrik statis. Pada listrik statis akan dibahas mengenai muatan listrik yang berada dalam keadaan diam (statis). Gejala listrik statis pertama kali ditemukan oleh orang Yunani,
Baca Juga Artikel yang Mungkin Berkaitan : Fungsi Kapasitor
yaitu ketika mereka mengamati peristiwa batu yang dapat menarik benda kecil dan ringan (Sri.S, 2012). Jika penggaris didekatkan pada potongan kertas kecil-kecil maka potongan kertas tersebut tentu akan tertarik oleh sisir plastik. Gejala kelistrikan seperti ini disebut dengan listrik statis.
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). 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 akan menjadi bermuatan positif jika melepaskan elektronnya, sebaliknya jika materi tidak melepaskan elektronnya maka materi tersebut akan 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.
Hukum Coulomb
Pada waktu cuaca mendung atau hujan, sering terjadi petir. Bagaimana petir terjadi? Petir merupakan loncatan muatan listrik akibat perbedaan potensial yang sangat besar dari awan ke bumi yang disertai energi yang sangat besar. Muatan listrik di awan merupakan muatan listrik statis. Bagaimana muatan itu terbentuk?
Baca Juga Artikel yang Mungkin Berkaitan : Pengertian Dan 4 Macam Energi Potensial
Pada tahun 1785, seorang ahli fisika Prancis bernama Charles Augustin de Coulomb melakukan penelitian mengenai gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bermuatan listrik. Berdasarkan penelitian yang dilakukan disimpulkan bahwa:
“Besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik (yang kemudian disebut gaya Coulomb) berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.”
Jika dua benda berada di ruang vakum (hampa) bermuatan Q1 dan Q2 dan memiliki jarak antara keduanya r, seperti pada gambar berikut ini !
Secara matematis:
Keterangan:
F = gaya tarik manarik/tolak menolak (newton)
q = muatan listrik (coulomb)
r = jarak antara kedua muatan
k = konstanta = 1/4πεo = 9 x 109 N.m2/C2
εo= permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara = 8,85 x 10-12 C2/Nm2
Medan Listrik
Medan listrik adalah daerah atau ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi Gaya Coulomb (gaya listrik).
Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yang arahnya keluar (menjauhi) untuk muatan positif dan masuk (mendekati) untuk muatan negative.
Jadi besar gaya listrik dapat juga ditulis:
Jika suatu titik daerah atau ruang dipengaruhi oleh beberapa medan listrik, maka kuat medan listrik di daerah titik tersebut adalah jumlah dari kuat medan listrik yang di hasilkan oleh tiap muatan usmber pada titik tersebut.
Baca Juga Artikel yang Mungkin Berkaitan : Akibat Rotasi Bumi
Hukum Gaus
Hukum gaus menjelaskan hubungan fluks listrik (jumlah garis medan yang menembus suatu permuakaan tertutup) dengan jumlah muatan listrik yang dilimgkungi oleh permukaan tertutup itu. Hukum ini digunakan untuk menentukan kuat medan listrik pada bola konduktor dan pada keping sejajar.
Fluks listrik ( ɸ ) adalah sejumlah garis medan ( E ) yang menembus tegak lurus suaru bidang (A).
Dinyatakan secara matematis:
Jika medan listrik menembus bidang tidak tegak lurus, tetapi ,membentuk sudut θ terhadap bidang, maka besarnya fluks listrik menjadi :
Berdasarkan konsep fluks listrik tersebut, Gauss mengemukakan hukumnya sebagai berikut:
“jumlah garis gaya dari suatu medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu”
Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus:
Contoh Listrik Statis
Sebetulnya sering kita jumpai contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari, berikut ini contohnya yaitu:
-
Penangkal Petir
Sebelum terdengar petir tentu kita lihat kilat.Kilat adalah cahaya yang timbul karena gerak elektron yang bergesekan dengan udara.Akibatnya, udara yang dilalui kilat terbelah dan memuai dengan cepat sehingga dapat menghasilkan suara yang menggelegar, yang disebut petir. Cara kerja penangkal petir adalah sebagai berikut:
- Jika di sekitar penangkal penangkal petir terdapat awan bermuatan negative, batang logam penangkal petir mengalami induksi sehingga bermuatan positif (muatan hasil induksi berlawanan dengan muatan benda yang menginduksi).
- Jika petir menyambar batang logam, muatan negative petir berpindah ke batanglogam dan diteruskan kebumi melalui kabel penangkal petir.
- Bersamaan itu, muatan positif logam meloncat keawan petir sehingga menjadi netral.
Baca Juga Artikel yang Mungkin Berkaitan : Kromatografi Adalah
-
Generator Van de Graff
Generator Van de Graff menggunakan prinsip listrik statis yang mampu menghasilkan tegangan sangat tinggi, yakni sekitar 20.000.000 volt, dengan gesekan yang ditimbulkan karet dapat menggerakkan generator.
-
Cat semprot
Agar mobil dapat dicat dengan rata, maka badan mobil diberi muatan listrik yang berbeda dengan muatan listrik pada cat.Dengan demikian cat dapat menempel kuat dan merata pada mobil.
-
Alat penggumpal asap
Untuk menanggulangi polusi udara dari cerobong asap pabrik, seorang ahli kimia Amerika yang bernamaFrederick Gardner Cottrel membuat alat penggumpal asap yang terdiri dari dua logam yang memiliki muatan yang berlawanan sehingga partikel-partikel asap terinduksi dan terjadi gaya tarik menarik antara partikel sehingga massa partikel bertambah besar dan membentuk gumpalan hitam yang mudah dibersihkan.
-
Mesin fotokopi
Mesin fotokopi pertama yang dipasarkan adalah Xerox Corporation pada tahun 1959 dengan memanfaatkan prinsip muatan induksi serta gaya Coulomb. Bagian utama mesin fotokopi adalah pelat foto konduktif yang dalam keadaan gelap tidak menghantar listrik.Pelat baru aktif jika dikenai cahaya.
Baca Juga Artikel yang Mungkin Berkaitan : Sublimasi Adalah
Rumus Listrik Statis
Nah berikut ini rumus-rumus listrik statis beserta penjelasannya dibawah ini:
Demikianlah pembahasan mengenai Listrik Statis – Proses, Medan, Hukum Coulomb, Gaus & Contoh semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan kalian semua,, terima kasih banyak atas kunjungannya.
