Menurut konsep kelistrikan daerah yang kekurangan elektron disebut

Listrik Statis – Listrik statis merupakan listrik dengan muatan dalam keadaan diam atau statis, berbeda dengan listrik dinamis yang muatan listriknya senantiasa bergerak. Secara makna, listrik jenis statis merupakan ketidakseimbangan muatan listrik dalam atau di permukaan benda. Sementara itu, muatan listrik tetap ada sampai hilang karena dilepas.

Listrik berasal dari bahasa Yunani, yakni elektron yang berarti batu amber. Amber sendiri merupakan pohon damar yang membatu. Sifat batu ini menarik benda-benda kecil setelah digosokkan, yang kemudian dikembangkan oleh seorang ilmuwan Yunani bernama Thales of Miletus dengan eksperimen yang menghasilkan penemuan suatu muatan listrik.

Pengertian Listrik Statis

Apa yang dimaksud dengan listrik statis? Secara umum, listrik statis adalah kumpulan dari muatan listrik dalam jumlah yang tetap atau keseimbangan muatan listrik di suatu benda. Seperti halnya saat menggosokkan penggaris plastik ke rambut, penggaris ini akan bermuatan negatif, sementara rambut akan bermuatan positif.

Pelepasan muatan saat menggosokkan kedua bahan ini membuat keduanya dialiri listrik bermuatan negatif. Muatan listrik merupakan kuantitas fisika yang berkaitan dengan efek listrik dan lain lain, terkait dalam materi. Muatan dapat dinetralkan dengan cara penggesekan menunjukkan bahwa muatan seperti tidak menghilangkan efek satu sama lain.

Besar muatan listrik akan bergantung pada kekurangan atau kelebihan jumlah elektronnya, semakin banyak kelebihan dan kekurangan elektron benda, maka semakin besar muatan listriknya. Menurut teori elektron, elektron yang berpindah dari satu atom ke atom lain dinamakan dengan elektron bebas, sementara benda yang bisa memindahkan elektron bebas disebut konduktor.

Sebuah 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 ketika dibawa dekat dengan konduktor listrik yang besar (misalnya dialirkan ke tanah).

Coulomb merupakan satuan dalam mengukur besar atau kecilnya suatu muatan listrik. Muatan listrik ada yang positif dan negatif. Kelebihan elektron pada sebuah benda menyebabkan benda tersebut memiliki muatan listrik negatif, dan bila benda itu bermuatan postif maka benda tersebut kekurangan elektron. Jumlah muatan negatif dan postif pada sebuah benda sama maka benda tersebut memiliki muatan netral. 1 Elektron = -1,6 x 10-19 coulomb 1 Proton = -1,6 x 10-19 coulomb.

Konsep Listrik Statis

Sebagaimana dilansir dari laman Britannica.com, pengertian listrik statis yaitu suatu fenomena listrik yang ditimbulkan ketika partikel bermuatan ditransfer dari satu benda ke benda lain.Perpindahan muatan ini terjadi karena adanya dua buah benda yang saling bergesekan. Sebagaimana debu yang terbang bersama udara bergesek dengan permukaan layar TV. Dari gesekan tersebutlah, terjadi perpindahan muatan elektron.

Nah, ketika muatan elektron berpindah, kedua benda bisa mengalami kelebihan elektron sehingga bermuatan negatif. Juga kekurangan elektron sehingga bermuatan positif. Karena ada perbedaan sifat muatan inilah, kedua benda berujung saling tarik-menarik.

Nah, itu konsep dari listrik statis, lantas apa bedanya dengan listrik dinamis? Adapun perbedaan listrik statis dan dinamis yakni listrik statis cenderung diam atau tidak bergerak sedangkan listrik dinamis dapat bergerak atau mengalir.

Maksudnya seperti apa? Oke, coba kita lakukan percobaan, ya. Sekarang coba ambil penggaris plastik, lalu gosokkan ke rambut. Ketika penggaris plastik digosokkan ke rambut, akan terjadi perpindahan elektron dari rambut ke penggaris, sehingga penggaris plastik menjadi bermuatan listrik. Nah, muatan listrik pada penggaris ini tidak akan mengalir sehingga disebut dengan listrik statis.

Sekarang coba dekatkan penggaris tersebut ke potongan kertas kecil-kecil. Apa yang terjadi? Potongan kertas akan menempel pada penggaris plastik karena terjadi perpindahan muatan listrik.Namun, ini hanya berlangsung sementara. Setelah muatan listrik pada penggaris plastik dan potongan kertas itu sama, maka kedua benda tersebut akan tolak menolak. Akibatnya, potongan kertas akan terlepas dari penggaris.

Lantas, bagaimana dengan listrik dinamis? Pada listrik dinamis terjadi aliran muatan listrik. Contohnya, ketika kalian menekan saklar di posisi ON, maka akan terjadi aliran listrik yang menyebabkan lampu menyala. Namun, ketika kalian menekan saklar di posisi OFF, maka lampu akan mati karena aliran listriknya terhenti.

Muatan Listrik

Oke, lanjut ke pembahasan tentang muatan listrik, yuk. Intinya, di dalam materi listrik statis itu kita membicarakan tentang suatu benda atau atom yang memiliki muatan listrik. Oleh karena itu, sebaiknya kita kenalan dulu dengan yang namanya atom. Kalian pasti sudah sering mendenger tentang atom? Pertama-tama, coba kalian amati gambar atom di bawah ini.

Seperti yang kalian lihat gambar atom di atas, atom terdiri atas dua bagian, yakni inti atom dan kulit atom.Inti atom tersusun atas dua macam partikel, yakni proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan/netral). Sementara itu, kulit atom tersusun atas partikel-partikel bermuatan negatif yang disebut elektron.

Lantas, kenapa ada benda yang bermuatan negatif dan ada juga yang positif? Well, pada dasarnya atom itu muatannya netral. Namun, atom akan berubah menjadi positif atau negatif apabila ada perpindahan elektron.

Suatu atom dikatakan netral apabila jumlah proton dan elektronnya sama.
Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah protonnya lebih banyak dibanding elektron.
Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila jumlah protonnya lebih sedikit dibandingkan jumlah elektronnya.

Rumus Listrik Statis

Di dalam listrik statis, ada beberapa rumus yang biasanya digunakan. Berikut merupakan rumus listrik statis yang perlu kalian ketahui.

1. Potensial Listrik

Potensial listrik merupakan usaha per satuan muatan yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan dari satu titik ke titik lainnya. Nah, besarnya potensial listrik di suatu titik dapat dihitung dengan rumus potensial listrik:

Keterangan:
V = potensial listrik ( volt)
Q = muatan sumber (C)
k = koefisien (9 x 109 Nm2/C2)
r = jarak terhadap sumber muatan (m)

2. Energi Potensial Listrik

Energi potensial listrik merupakan energi atau usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lainnya. Untuk menghitungnya elo bisa menggunakan rumus energi potensial seperti di bawah ini:

Keterangan:
Ep = energi potensial muatan uji
k = koefisien (9 x 109 Nm2/C2)
r = jarak terhadap sumber muatan (m)
q1dan q2 = muatan masing-masing partikel (C)

Nah, ketika suatu muatan pindah dari satu titik ke titik lainnya, maka usahanya bisa kalian hitung menggunakan rumus usaha di bawah ini:

Keterangan:
Δ = beda potensial (volt)
W = usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan q

3. Kapasitor

Kapasitor merupakan salah satu peralatan listrik yang digunakan untuk menyimpan energi dalam waktu singkat untuk dibebaskan dengan cepat. Nah, besarnya kapasitas kapasitor dapat dihitung menggunakan rumus kapasitor seperti di bawah ini:

Keterangan:
C = kapasitas kapasitor (Farad atau f)
q = muatan antara dua keping (C)
V = beda potensial antara dua keping (volt)
A = luas penampang keping (m2)
𝜀 = permitivitas dielektrik bahan

4. Medan Listrik

Medan listrik merupakan daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik (Gaya Coulomb). Intinya, suatu muatan itu dapat memancarkan medan listrik.Untuk muatan positif, arah medan listrik bergerak keluar dari muatan sumber. Sebaliknya, kalau muatan negatif bergerak masuk ke dalam.

Benda bermuatan yang menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber. Sedangkan, muatan lain yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik muatan sumber disebut sebagai muatan uji. Berikut ini merupakan rumus kuat medan listrik:

Atau:

Keterangan:
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (N)
r = jarak muatan uji terhadap muatan sumber (m)
Q = besar muatan sumber (C)
q = besar muatan uji (C)

5. Gaya Coulomb

Salah satu rumus listrik statis yang sering muncul di ujian adalah tentang Gaya Coulomb. Apa itu Gaya Coulomb? Hukum Coulomb pada dasarnya yakni hukum yang menjelaskan perihal hubungan yang ada di dalam muatan listrik. Seperti yang telah diketahui, bahwa muatan listrik dibagi menjadi dua jenis, yakni muatan positif dan muatan negatif.

Hukum ini menjelaskan mengenai kondisi ketika dua muatan listrik dengan jarak tertentu saling berinteraksi dan melakukan gaya Tarik menarik atau tolak menolak. Salah satu faktor yang menjadi pengaruh dari besarnya gaya hukum coulomb sendiri adalah besar dari muatan listrik benda tersebut. Gaya tarik menarik akan terjadi apabila muatan listrik yang berlainan (+-) bertemu, sedangkan gaya tolak menolak akan muncul ketika muatan listrik sejenis (++/–) saling bertemu.

Rumus matematis yang digunakan untuk menentukan besar gaya coulomb yaitu sebagai berikut:

Keterangan:
F = gaya coulomb (N)
k = koefisien (9 x 109 Nm2/C2)
r = jarak antar muatan (m)
q1 dan q2 = muatan masing-masing partikel (C)

Sejarah Listrik Statis

Di era budaya sekitar laut Mediterania ditemukan beberapa benda, seperti batang amber, jika digosok dengan bulu kucing maka bulu kucing tersebut dapat menarik benda ringan seperti bulu. sekitar tahun 600 BC. seorang ilmuwan bernama Thales membuat beberapa percobaan pada listrik statis dimana ia menemukan bahwa amber magnetik kebalikan dari mineral sehingga tidak perlu digosok. Pada saat itu Thales belum terlalu mengamati efek magnet yang tarik-menarik, hingga perkembangan sains membuktikan adanya hubungan antara magnetisme dan listrik.

Contoh Listrik Statis

Terdapat beberapa contoh dari listrik yang dapat ditemui dalam aktivitas sehari-hari, selain dengan menggosokkan penggaris plastik ke kepala. Baik yang disadari maupun tanpa sadar dilakukan, contoh listrik statis adalah sebagai berikut ini.

Salah satu contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari yang sering dijumpai adalah petir. Lantas, apa hubungan listrik statis dengan petir? Jadi, petir bisa terjadi karena adanya perpindahan elektron. Ketika langit dalam keadaan kelebihan elektron, maka petir pun muncul mengarah ke daerah yang elektronnya lebih sedikit. Agar kelebihan elektron tersebut segera tersalurkan, akhirnya petir mencari objek yang paling dekat dengan awan. Itulah yang menyebabkan petir sering sekali menyambar benda-benda tinggi. Bisa dikatakan kalau petir merupakan salah satu contoh bahaya listrik statis.
Ketika menyisir rambut, tanpa disadari rambut akan berdiri sendiri seiring gerakan sisir, hal ini dapat terjadi karena munculnya interaksi muatan antara sisir dengan rambut.
Kain sutra yang digosok pada batang kaca, hal ini akan membuat kedua benda bereaksi saling tarik-menarik, terjadi karena loncatan elektron dari batang kaca ke kain sutra.
Penggaris plastik yang digosok-gosokkan pada kain wol, kedua benda ini memiliki muatan netral namun saat keduanya digosokkan akan muncul loncatan elektron dari kain ke penggaris.
Dekatkan tangan ke layar TV yang baru dimatikan, perhatikan bulu-bulu atau rambut yang ada pada tangan akan berdiri, hal ini diakibatkan karena adanya aliran statis.

Penyebab Listrik Statis

Listrik statis dapat terjadi karena adanya perpindahan muatan pada dua benda yang secara sengaja maupun tidak sengaja teraliri aliran statis. Terdapat setidaknya tiga cara yang bisa dilakukan untuk memberi muatan pada aliran statis, diantaranya seperti penggosokan, konduksi dan induksi, berikut penjelasan masing-masing.

1. Penggosokan

Ada beberapa benda yang bisa bermuatan listrik statis, seperti kain sutra dengan kaca. Kaca memiliki daya listrik positif, sementara kain sutera listrik negatif. Proses munculnya elektron dari kaca yang berpindah ke kain sutera.

2. Konduksi

Secara makna, konduksi merupakan pendekatan benda yang bermuatan listrik ke benda yang tidak bermuatan. Hal ini membuat benda yang tadinya tidak memiliki muatan listrik bisa mendapatkan muatan listrik.

3. Induksi

Induksi yaitu memisahkan muatan listrik di dalam suatu penghantar, cara yang bisa dilakukan adalah dengan mendekatkan benda bermuatan listrik ke benda lain dalam kondisi netral. Peristiwa konduksi ini ditemui ketika menyelidiki muatan listrik suatu benda menggunakan elektroskop.

Teori induksi memiliki konsep muatan positif yang ditarik ke elektroskop, muatan negatif menuju daun-daun elektroskop. Daun-daun elektroskop ini saling menjauh karena memiliki muatan sejenis, meskipun perlu diketahui bahwa aliran statis tidak bisa dialirkan, berbeda dengan listrik dinamis yang dapat dialirkan dalam suatu rangkaian listrik.

Manfaat Listrik Statis

Tidak hanya membahayakan, aliran statis juga memiliki manfaat dalam kehidupan sehari-hari, seperti:

1. Cat Semprot

Listrik statis bisa dimanfaatkan untuk cat semprot, yakni saat terjadinya gesekan dengan mulur pipa semprot dan udara. Butiran cair dari aerosol akan menjadi muatan, jika benda yang akan dicat diberi muatan maka butiran cat akan tertarik ke badan benda. Sementara itu, permukaan mobil yang akan dicat akan diberikan muatan yang berlawanan dengan butiran cat. Sehingga, butiran-butiran cat tersebut dapat tertarik ke permukaan mobil dan menempel dengan sempurna.

2. Printer Laser

Dimanfaatkan pada bagian-bagian yang terdiri atas fuser, drum photoreceptor, corona, wire, laser dan toner. Ketika drum bermuatan positif berputar, laser yang bersinar akan melintasi permukaan yang tidak bermuatan, laser akan menggambar pada kertas yang bermuatan negatif.

Bahaya Listrik Statis

Mampu menimbulkan percikan api, seperti saat mobil atau truk berjalan, gejala statis ini ditandai dengan gesekan ban dan jalan akan menimbulkan muatan negatif. Sementara logam yang berdekatan dengan ban bisa bermuatan positif dengan cara induksi, api akan memercik jika kedua muatan berlawanan ini bertemu.

Rekomendasi Buku & Artikel Terkait

Buku Terkait

Buku Fisika
Buku Elektronik
Buku Rumus Fisika & Kimia
Buku Sains
Buku Kimia

Materi Terkait Fisika

Bunyi Gaung
Contoh Benda Gas
Faktor yang Berpengaruh pada Besarnya Tekanan
Macam Besaran Pokok
Sifat Benda Cair
Sifat Benda Gas
Sifat Cahaya
Sifat Benda Padat
Contoh Benda Padat
Perubahan Fisika dan Kimia
Perubahan Wujud Benda
Pengertian Gema Dan Bunyi Pantul
Pengertian Sumber Bunyi
Perbedaan Antara Gaya dan Gerak
Hukum Hooke
Hukum Newton
Hukum Ohm
Hukum Archimedes
Kondensasi
Perbedaan Rangkaian Seri dan Paralel
Mengembun
Muatan Listrik
Oksidasi
Pengertian Suhu
Pengertian Kalor
Pengertian Gaya
Pengertian Gaya Magnet
Tekanan
Teori Atom Dalton
Karakteristik Magnet
Alat Ukur Jangka Sorong

—

Demikian pembahasan mengenai pengertian listrik statis, contoh, manfaat, dan bahaya yang perlu diketahui. Ingin belajar lebih lanjut mengenai ilmu pengetahuan alam dengan integrasi teknologi terkini? Gramedia percaya dengan kekuatan sistem integrasi dapat memastikan bahwa setiap siswa dikembangkan dan dididik secara holistik – mulai dari akademis hingga pembentukan karakter dan menumbuhkan kecintaan belajar seumur hidup.

Referensi

Dhogal (1986). Basic Electrical Engineering Volume 1. New York: Tata McGraw-Hill.
Ponto, Hantje (2018). Dasar Teknik Listrik. Sleman: Deepublish.
Soebyakto (2017). Fisika Terapan 2. Tegal: Badan Penerbit Universitas Pancasakti Tegal.

BACA JUGA: