Pengertian Listrik Statis – Pembangkit listrik atau energi listrik merupakan salah satu bentuk energi utama yang dibutuhkan oleh peralatan listrik atau energi yang tersimpan dalam arus dalam ampere (A) dan tegangan dalam volt (V), selama kebutuhan tersebut mengkonsumsi energi listrik dalam watt (W) untuk menggerakkan motor, menyalakan cahaya lampu, mengalirkan energi pada pemanas air, mendinginkan ac, atau mengaktifkan kembali perangkat mekanis untuk menghasilkan bentuk energi lain.
Energi listrik menggerakkan peralatan rumah tangga, peralatan kantor, mesin industri, kereta api, lampu jalan, perapian, peralatan masak, dan banyak lagi. Energi yang dihasilkan dapat berasal dari berbagai sumber, seperti air, minyak bumi, batubara, angin, panas bumi, nuklir, surya dan lain-lain. Satuan dasar energi listrik adalah Joule, sedangkan yang lainnya adalah KWh (Kilowatt Hours). Listrik untuk industri dan rumah tangga dihasilkan dari pembangkit tenaga listrik, seperti PLTA, PLTN, PLTD (solar), PLTM, PLTS (tenaga surya), PLTU dan lain-lain.
Energi listrik merupakan kebutuhan penting dalam kehidupan sehari-hari. Berbagai kebutuhan hidup membutuhkan listrik untuk terus beroperasi. Beberapa pekerjaan rumah tangga seperti menyetrika, mencuci, dan menyimpan makanan semuanya membutuhkan listrik.
Untuk usaha lain, seperti meja tulis, laptop, komputer dan printer sering digunakan, yang tentunya sangat bergantung pada daya yang dihasilkan dari energi listrik. Listrik yang digunakan berasal dari stasiun pembangkit. Energi listrik yang dihasilkan kemudian diangkut ke rumah, sekolah, pabrik dan kantor menggunakan kabel konduktif.
Dalam ilmu fisika tentang energi yang berasal dari listrik diketahui ada dua jenis energi listrik yaitu listrik statis dan listrik dinamis keduanya pasti memiliki perbedaan yang cukup signifikan walaupun berasal dari satu sumber tenaga yang sama. Nah, pada kali ini kita akan lebih fokus membahas tentang energi listrik statis. Selanjutnya pembahasan mengenai apa itu pengertian listrik statis? definisi, cara kerja, serta pemanfaatannya dalam kehidupan akan kami ulas pada pembahasan di bawah ini.
Daftar Isi
Pengertian Listrik Statis
Listrik statis adalah listrik dengan muatan dalam keadaan diam atau statis, tidak seperti elektro mobilitas dimana muatan selalu bergerak. Dalam arti, listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau di permukaan benda. Selama waktu ini, muatan tetap sampai hilang saat dilepaskan.
Listrik berasal dari kata Yunani, khususnya elektron yang berarti (Amber). Kata amber sendiri berasal dari pohon damar yang membatu. Sifat batu ini untuk menarik benda-benda kecil setelah digosok, hal ini kemudian dikembangkan oleh seorang ilmuwan Yunani bernama Thales of Miletus dengan eksperimen yang berujung pada penemuan muatan listrik
Secara umum pengertian listrik statis adalah kumpulan muatan listrik dalam suatu satuan tetap jumlah atau keseimbangan muatan listrik dalam satu kesatuan. Sama seperti ketika Anda menggosok penggaris plastik pada rambut Anda, itu akan memiliki muatan negatif, dan rambut akan memiliki muatan positif.
Pelepasan ketika kedua bahan ini digosokkan menyebabkan keduanya bermuatan listrik positif dan bermuatan negatif. Muatan adalah besaran fisika yang berhubungan dengan listrik dan efek lain yang berhubungan dengan materi. Muatan-muatan yang dapat dinetralkan dengan cara gesekan menunjukkan bahwa muatan-muatan ini tidak saling meniadakan.
Besarnya muatan akan tergantung pada kekurangan atau kelebihan jumlah elektron, semakin banyak suatu benda semakin besar muatannya. Menurut teori elektron, elektron yang berpindah dari satu atom ke atom lain disebut elektron bebas, dan benda yang dapat mentransfer elektron secara bebas disebut konduktor.
Muatan statis dihasilkan setiap kali dua permukaan bergabung dan dipisahkan, dan setidaknya salah satu permukaan memiliki resistensi tinggi terhadap arus (dan karenanya merupakan isolator). Efek listrik statis sudah tidak asing lagi bagi kebanyakan orang karena orang dapat merasakan, mendengar, dan bahkan melihat percikan api ketika kelebihan muatan dinetralkan ketika didekatkan dengan penghantar listrik yang besar (misalnya: Bumi).
Coulomb adalah satuan ukuran untuk besar muatan listrik. Ada muatan negatif dan positif. Kelebihan elektron pada suatu benda membuat benda tersebut bermuatan negatif, dan jika benda tersebut bermuatan positif, maka benda tersebut kekurangan elektron. Jika jumlah muatan positif dan negatif pada suatu benda sama, maka benda tersebut memiliki muatan netral. 1 elektron = -1,6 x 10-19 coulomb 1 proton = -1,6 x 10-19 coulomb.
Sejarah Listrik Statis
Selama era budaya di sekitar Laut Mediterania, ditemukan bahwa beberapa benda, seperti tongkat amber, jika digosok dengan bulu kucing, dapat menarik benda-benda ringan seperti bulu. sekitar 600 SM. seorang ilmuwan bernama Thales melakukan percobaan pada listrik statis, di mana ia menemukan bahwa amber bersifat magnetis tidak seperti mineral, sehingga tidak perlu digosok. Pada saat itu, Thales belum benar-benar mengamati efek magnet gravitasi, sampai perkembangan ilmiah membuktikan hubungan antara magnet dan listrik.
Sejarah penemuan listrik berawal dari penelitian seorang filsuf Yunani bernama Thales dari Miletus sekitar tahun 600 SM. Saat itu, Thales menemukan batu alam yang mampu menarik benda-benda yang terbuat dari besi (sekarang disebut magnet). dia terus bereksperimen dengan batu lain sampai dia menemukan satu titik pada kesimpulan bahwa jika amber digosok dengan wol, itu bisa menarik serpihan cahaya.
Hal ini terjadi karena amber (dalam bahasa Yunani untuk elektron) membawa muatan listrik, atau listrik statis seperti yang umum digunakan saat ini. Singkatnya, Thales bisa disebut sebagai bapak penemu listrik statis. Untuk berabad berikutnya, listrik tetap menjadi topik yang menarik.
Baru pada tahun 1600 ilmuwan Inggris William Gilbert menemukan bahwa ambar bukanlah satu-satunya objek yang mampu menarik objek cahaya. Gilbert juga menyebut peristiwa ini dengan istilah Latin baru, electrius, yang kemudian diserap ke dalam bahasa Inggris oleh electric dan electricity.
Belakangan, ilmuwan seperti Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray dan C. F. du Fay juga melakukan penelitian terkait kelistrikan. Terobosan baru akhirnya datang pada abad ke-18, ketika Benjamin Franklin melakukan penelitian ekstensif tentang listrik.
Seorang ilmuwan Amerika melakukan percobaan dengan menempelkan kunci logam ke tali layang-layang selama badai petir dan menemukan bahwa listrik setara dengan kilat. Setelah penemuan bersejarah ini, orang-orang bersemangat untuk mencoba memanfaatkan kekuatan listrik dengan cara yang sangat sederhana untuk menerangi rumah mereka.
Cara Kerja Listrik Statis
Pengertian Listrik statis adalah hasil dari penumpukan listrik yang terjadi ketika dua benda non-logam saling bergesekan. Elektrifikasi ini biasanya terjadi ketika partikel bermuatan berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Misalnya saat menyisir, rambut tidak akan terasa seperti terangkat ke arah sisir.
Ada tiga cara kerja untuk memberikan muatan energi pada listrik statis, yaitu, gesekan, konduksi, dan induksi.
1. Gesekan
Manakah dari benda berikut yang menjadi teraliri listrik dengan menggosok dengan benda lain? Misalnya, beberapa benda dapat bermuatan statis, seperti sutra dan kaca. Kaca bermuatan positif sedangkan sutra bermuatan negatif. Proses ini terjadi ketika elektron dari kaca ditransfer ke kain sutra.
2. Konduksi
Cara membuat benda teraliri listrik adalah dengan konduksi. Pengertian konduksi adalah memindahkan benda bermuatan listrik ke benda tidak bermuatan. Dengan cara ini, benda yang sebelumnya tidak bermuatan listrik akan mendapatkan muatan.
3. Induksi
Induksi adalah cara memberikan muatan listrik pada benda. Dalam arti, induksi memisahkan muatan dalam konduktor. Caranya adalah dengan mendekatkan satu benda bermuatan dengan benda lain yang berada dalam keadaan netral. Peristiwa konduktif ini sering dijumpai ketika kita mempelajari muatan suatu benda menggunakan elektroskop.
Rumus Listrik Statis
Ada beberapa rumus yang biasa digunakan untuk menyelesaikan masalah yang melibatkan listrik statis. Rumus tersebut akan kami uraikan dibawah ini:
1. Gaya Coulomb
Gaya Coulomb adalah besarnya gaya listrik yang terjadi antara dua benda bermuatan listrik. Besaran aliran listrik yang berbeda akan menarik dan besaran aliran listrik yang sama akan menolak. Oleh karena itu, besaran gaya tarik menarik atau tolak menolak dapat dibuat sesuai dengan persamaan: F = k q1.q2 / r2 Keterangan: F = gaya total (N) k = koefisien (9 x 109 Nm2 / C2) j = jarak antara muatan (m) q1 dan q2 = muatan masing-masing partikel (C)
2. Medan listrik
Medan listrik adalah area di sekitar partikel bermuatan yang dikenai gaya listrik (gaya Coulomb). Arah medan listrik sedemikian rupa sehingga muatan positif menjauhi muatan sumber. Ketika muatan negatif bergerak ke dalam. Pengisi daya yang menghasilkan listrik disebut muatan sumber. Pada saat yang sama, beban lain yang ditempatkan di bawah pengaruh medan listrik dari beban sumber disebut beban uji. Berikut rumusnya: E=k Q/r2 atau E=F/q Keterangan: E = kuat medan listrik (N/C) F = gaya coulomb (N) r = jarak dari muatan uji ke sumber muatan (m) Q = muatan sumber (C) q = muatan uji (C)
3. Potensial
Energi potensial adalah kerja per satuan muatan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik lain . Rumusnya adalah: V = k Q / r Keterangan: V = potensial (volt) Q = muatan sumber (C) k = koefisien (9 x 109 Nm2 / C2) r = jarak ke sumber muatan (m) )
4. Listrik Potensial
Energi atau usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Rumus berikut adalah: Ep = k q1.q2 / r Keterangan: Ep = energi potensial beban uji k = koefisien (9 x 109 Nm2 / C2) r = jarak ke sumber beban (m) q1 dan q2 = listrik produk setiap partikel (c).
5. Kapasitor
Kapasitor adalah salah satu perangkat listrik yang digunakan untuk menyimpan energi dalam waktu singkat agar cepat lepas. Rumusnya adalah: C = ???? oA / d Keterangan: C = kapasitansi kapasitor (Farad atau f) q = muatan antara dua bagian (C) V = beda potensial antara dua bagian (voltA = penampang ruangan (m2)? ??? = dielektrik yang diijinkan dari bahan
Contoh Listrik Statis
Ada beberapa contoh listrik yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, selain dari gesekan penggaris plastik ke kepala. Baik dilakukan secara sadar atau tidak sadar, contoh listrik statis adalah sebagai berikut.
Contoh umum listrik statis dalam kehidupan sehari-hari adalah:
1. Petir
Jadi apa hubungan antara listrik statis dan petir? Oleh karena itu, petir dapat terjadi karena perpindahan elektron. Saat langit dalam keadaan kelebihan elektron, petir juga muncul menuju daerah dengan elektron lebih sedikit. Agar kelebihan elektron segera ditransfer, petir akhirnya mencari objek yang paling dekat dengan awan. Inilah sebabnya mengapa petir sering menyambar benda-benda besar. Dapat dikatakan bahwa petir adalah contoh bahaya listrik statis.
2. Saat menyisir rambut
Rambut tanpa sadar berdiri sesuai dengan gerakan sisir, yang dapat terjadi karena kekuatan interaksi antara sisir dan rambut.
3. Sebuah kain sutra digosokkan pada batang kaca
Hal ini akan menyebabkan kedua benda saling tarik menarik, hal ini disebabkan oleh adanya lompatan elektron dari batang kaca ke kain sutra.
4. Sebuah penggaris plastik digosokkan pada kain wol
Kedua benda tersebut bermuatan netral tetapi ketika digosokkan elektron melompat dari kain ke penggaris.
5. Dekatkan tangan Anda ke layar TV yang baru saja dimatikan
Perhatikan akan muncul bulu-bulu di lengan atau tangan Anda, hal ini disebabkan adanya arus listrik statis.
6. Dalam sistem saraf
Ternyata di dalam tubuh manusia juga mengalir aliran listrik. Bukti akan hal ini terlihat dari susunan saraf pusat yang mengatur segala aktivitas yang terjadi di dalam tubuh manusia. Sistem saraf pusat adalah sistem koordinasi tubuh yang terdiri dari jutaan sel saraf atau neuron.
Pada neuron atau neuron, merupakan struktur terkecil dalam sistem saraf, yang berfungsi untuk menyalurkan muatan listrik berupa ion dari dendrit ke akson. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa ada listrik di dalam tubuh manusia.
7. Listrik pada Hewan
Sifat listrik juga dapat ditemukan pada hewan tertentu. Dimana, ada hewan yang mampu menghasilkan listrik dan ada juga hewan yang mampu memanfaatkan arus listrik yang mengelilinginya. Contoh hewan dengan sifat listrik termasuk belut listrik, pari listrik, dan hiu martil.
8. Penggunaan Listrik di Lingkungan
Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak dapat memisahkan penggunaan listrik statis. Hal ini terlihat dari beberapa aplikasi yang dapat diterapkan dalam kehidupan manusia seperti penangkal petir, electrostatic precipitator untuk cat mobil, mesin fotokopi, printer laser dan masih banyak lagi yang lainnya.
Pemanfaatan Listrik Statis dalam Kehidupan
1. Cat mobil
Saat cat disemprotkan, partikel cat halus menjadi bermuatan saat bergesekan dengan udara. Kendaraan yang dicat menerima muatan yang berlawanan dengan partikel cat, sehingga tetesan cat akan tertarik ke kendaraan.
Metode ini berguna jika kendaraan memiliki permukaan yang tidak rata. Karena partikel cat akan menempel dan mengikuti medan listrik yang ada.
Akibatnya, tetesan cat akan menutupi semua bagian kendaraan yang mungkin tersembunyi dari lapisan semprot. Dengan demikian, metode ini akan membuat lapisan cat merata dan menjangkau tempat-tempat tersembunyi.
2. Mesin Fotokopi
Mesin fotokopi pertama kali dirancang oleh seorang fisikawan Amerika bernama Chester F. Carlston. Mesin ini menggunakan prinsip beban induksi serta gaya Coulomb.
Bagian utama dari mesin fotokopi adalah pelat fotokonduktor. Panel ini tidak menghantarkan listrik saat berada di ruangan gelap. Lembaran baru akan menghantarkan listrik saat terkena cahaya.
Awalnya, pelat fotokonduktor diinduksi dengan menggerakkan konduktor bermuatan negatif di sepanjang permukaannya. Oleh karena itu, pelat terbentuk dengan muatan positif yang diinduksi.
Jika kertas yang akan disalin disinari, cahaya yang dipantulkan akan mengenai pelat fotokonduktif yang sudah berisi muatan induksi. Akibatnya, muatan listrik yang terbentuk persis seperti di atas kertas direproduksi.
Tinta bermuatan negatif disemprotkan ke pelat. Tinta kemudian ditransfer ke jenis kertas lain untuk membuat fotokopi. Lapisan kertas ini akan dipanaskan agar tinta menempel dengan kuat. Listrik statis mempengaruhi beberapa perangkat elektronik.
3. Printer Inkjet
Printer ini bekerja dengan menyemprotkan partikel tinta halus ke permukaan kertas. Dengan beberapa titik injeksi, bahan yang akan dicetak akan memperlihatkan bentuknya.
Namun, untuk melakukannya, printer harus mengontrol posisi pancaran tinta yang jatuh dengan menerapkan gaya elektrostatis. Tetesan tinta kecil dibebankan saat disemprotkan melalui saluran kecil di kepala cetak.
Kemudian partikel akan melewati dua pelat logam. Jika kedua pelat menerima potensial listrik, tetesan tinta akan menjadi bermuatan.
Dengan menyesuaikan beban pada pelat, printer mengontrol arah jatuhnya tetesan tinta yang terisi. Jika partikel tinta bermuatan positif, maka akan ditarik ke pelat yang bermuatan negatif dan ditolak oleh pelat yang bermuatan positif. Dengan demikian, tetesan tinta akan diarahkan ke atas.
4. Pengumpul asap
Pengumpul asap berguna untuk mengurangi polusi udara dari cerobong asap pabrik. Penggunaan alat ini dicapai dengan memasang dua logam dengan tanda besar yang berlawanan pada cerobong asap pabrik yang dipasang.
Partikel asap yang mengalir melalui cerobong asap akan diinduksi untuk memiliki muatan induksi. Muatan yang dihasilkan adalah positif dan negatif.
Partikel asap ini akan saling tarik menarik membentuk partikel yang lebih besar dan lebih berat. Peningkatan berat akan mencegah partikel terbang bersama asap. Partikel akan jatuh ke dasar cerobong asap.
Selain melebur bersama, partikel asap bermuatan juga tertarik ke logam aktif di dalam cerobong asap.
Partikel ini kemudian beragregasi pada logam dan membentuk gumpalan yang lebih besar. Karena itu, massa mudah dibersihkan dan dapat mengurangi polusi udara.
Kesimpulan
Sekian pembahasan singkat mengenai pengertian listrik statis Tidak hanya sekedar definisinya saja, tetapi bagaimana sejarah awal penemuan listrik statis ditemukan, rumus listrik statis, cara kerja dari listrik statis,contoh listrik statis sampai pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari.
Demikian ulasan mengenai apa itu pengertian listrik statis. Buat Grameds yang mau mempelajari semua hal tentang pengertian listrik statis dan ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan fisika lainnya, kamu bisa mengunjungi Gramedia.com untuk mendapatkan buku-buku terkait.
Sebagai #SahabatTanpaBatas, Gramedia selalu memberikan produk terbaik, agar kamu memiliki informasi terbaik dan terbaru untuk kamu. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.
Penulis: Pandu Akram
Artikel terkait:
Sumber Energi Listrik & Alternatif yang Dapat Dikembangkan di Indonesia
