Pengertian Listrik Statis Beserta Rumus, Contoh Penerapan Dan Contoh Soal Listrik Statis.

Listrik statis merupakan 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. 

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 (ground)).

Pengertian Listrik Statis.

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.

Sedangkan muatan listrik adalah kuantitas fisika yang berkaitan dengan efek listrik dan hal lainnya yang terkait dalam material. Penetralan muatan yang diperoleh karena penggosokan menunjukkan bahwa muatan seperti tidak menghilangkan efek satu sama 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.

Medan Listrik

Medan listrik adalah saerah yang ada di sekitar benda yang bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Lebih singkatnya, 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 suatu benda bermuatan listrik bisa digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan dan muatan negatif memiliki garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.

Fenomenan Perpindahan Muatan.

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.

Pada tahun 1909, Robert Millikan menemukan bahwa muatan listrik selalu muncul sebagai kelipatan integral dari sejumlah muatan dasar ‘e’. Dalam istilah modern, muatan listrik ‘q’ dikatakan terkuantisasi di mana ‘q’ digunakan sebagai variabel muatan. Muatan listrik muncul sebagai “paket” diskrit dan kita dapat menuliskan q = n x e, di mana n adalah bilangan bulat. Dalam sistem satuan (SI), satuan muatan disebut dengan Coulomb dan disimbolkan dengan C.

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.

Konsep Dasar Listrik Statis

Kejadian potongan kertas kecil bisa berinteraksi dengan penggaris yang telah digosok-gosok dapat dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis (muatan listrik). Karena membahas tentang listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis (diam).

Terdapat 2 (dua) muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif, dikatakan bermuatan positif jika proton lebih banyak daripada jumlah elektron, dan begitupun sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral. Benda yang bermuatan sejenis akan saling tolak menolak saat didekatkan dan sebaliknya, jika berbeda muatan akan saling tarik menarik. Interaksi antar muatan listrik dijelaskan dalam Gaya Coulumb.

Rumus Listrik Statis.

Penerapan Listrik Statis.

Ada beberapa penerapan dari gejala kelistrikan ini yang diterapkan pada teknologi untuk membantu kehidupan manusia. Beberapa diantaranya yaitu pada generator Van de Graff. Alat ini menghasilkan listrik statis dengan cara menggosokkan pita karet pada roda pemutar. Selain sepeda generator, mesin fotokopi juga merupakan salah satu penerapan dari listrik statis. 

Muatan listrik yang terjadi pada mesin fotokopi yaitu adanya daya tarik pada mesin fotokopi tersebut. Seperti yang sudah kita ketahui bahwa suatu muatan yang berbeda akan saling tarik menarik. Pada mesin fotokopi, benda yang memiliki matan negative yaitu toner sedangkan yang bermuatan positif yaitu pelat.

Contoh Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari.

.

Berikut beberapa contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya yaitu:

• 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.

Contoh Soal Listrik Statis

1. Titik X berada dalam medan listrik. Kuat medan listrik di titik X = 0,7 NC-1. Apabila di titik X diletakkan benda bermuatan listrik 0,35 C, maka berapakah gaya Coulomb yang bekerja pada benda tersebut ?

Pembahasan.

E = 0,7 NC-1

q = 0,35 C

Penyelesaian

F = q E

F = (0,35 C)(0,7 NC-1)

F = 0,245 N

Jadi gaya Coulomb yang bekerja pada benda tersebut adalah 0,245 N.

2. Diketahui 2 buah muatan masing-masing sebesar 8,1 C dan 10 C terpisah dengan jarak 9 m. Misal k = 9 × 109 Nm2 C–2 , Hitunglah besar gaya Coulomb yang terjadi pada kedua muatan !

Pembahasan.

q1 = 8,1 C

q2 = 10 C

Jarak antara muatan: r = 9m.

Konstanta Coulomb (k) = 9 × 109 Nm2 C–2

Penyelesaian:

F = k . q1 q2 /r2 

F = (9 × 109 Nm2 C–2 ).(8,1 C) (10 C) / (9m)2

F = (9 × 109 Nm2 C–2 ).(81 C2) / (81m2)

F = 9 × 109 N

Jadi, besar gaya Coulomb yang terjadi pada kedua muatan adalah 9 × 109 N.

3. Diketahui suatu titik bermuatan q terletak di titik X dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan positif mengalami gaya sebesar 0,07 N. Apabila besar kuat medan di titik X adalah 2 x 10 –2 NC –1, maka hitunglah besar muatan q!

Pembahasan.

Gaya listrik: F = 0,07 N

Kuat medan listrik: E = 2 x 10 –2 NC –1 = 0,02 NC –1

Penyelesaian

F = q E

q = F / E = 0,07 N / 0,02 NC –1 = 3,5 C

Jadi, besar muatan q adalah 3,5 Coulomb.

4. Sebuah titik bermuatan q terletak di titik Y dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan positif, mengalami gaya sebesar 0,03 N. Apabila diketahui muatan tersebut sebesar +5 × l0–6 Coulomb, tentukan besar medan listrik di titik Y tersebut.

Pembahasan.

Gaya listrik (F) = 0,03 N

Muatan listrik (q) = +5 × l0–6 C = 0,000005 C

E = F / q

E = 0,03 N / 0,000005 C

E = 6.000 N/C

E = 6 × 103 NC-1

Jadi, besar medan listrik di titik Y adalah 6 × 103 NC-1.

Demikianlah artikel yang menjelaskan tentang " Pengertian Listrik Statis Beserta Rumus, COntoh Penerapan dan Contoh Soal Listrik Statis.". Semoga melalui tulisan ini memberikan pemahaman kepada pembaca yang sedang mempelarinya. Mohon maaf jika ada kesalahan dan silahkan tinggal tanggapan maupun kritikan yang sifatnya memperbaiki untuk yang akan datang. Terima kasih dan semoga bermanfaat.