Listrik Statis – Proses, Medan, Hukum Coulomb, Gaus & Contoh
Listrik Statis – Proses, Bidang, Hukum Coulomb, Gauss & Contoh – Untuk pembahasan kali ini kita akan mengulas tentang Listrik statis yang dalam hal ini meliputi proses, bidang, hukum Coulomb, gaus dan contohnya, agar anda lebih paham dan mengerti simak ulasan selengkapnya dibawah ini.
Muatan listrik
Jika suatu 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 memiliki jumlah muatan negatif yang sama dengan jumlah muatan positif disebut benda netral. Jika dua benda bermuatan listrik didekatkan, interaksi berikut akan terjadi:
- muatan listrik sejenis maka benda akan saling tolak menolak
- muatan listrik yang tidak sama maka benda-benda akan saling tarik-menarik
Menggosok permukaan suatu benda dengan benda lain dapat menghasilkan muatan listrik positif atau negatif, misalnya:
- Penggaris digosok berulang kali dengan kain wol, setelah itu penggaris menjadi bermuatan negatif karena muatan elektron dari kain tersebut
- wol dipindahkan ke penggaris. Sedangkan kain wol akan bermuatan positif. Batang kaca yang digosok dengan sutra atau wol menghasilkan muatan listrik positif pada kaca dan muatan listrik negatif pada kain sutra atau wol. Karena kain sutera atau wol menerima muatan elektron dari batang kaca.
- Ketika ebonit digosok berulang kali dengan kain wol, ebonit akan menghasilkan muatan listrik negatif karena elektron pada wol berpindah ke ebonit.
Baca Juga Artikel Terkait : Listrik dinamis
Setelah dialiri listrik, muatan tersebut akan diam di dalam benda sehingga disebut muatan listrik muatan listrik statis.
Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda.
Bagian-bagian elektroskop, yang terdiri dari:
- Kepala/Kenop
- Batang logam/konduktor
- Daun logam yang dapat membuka (mekar) dan menutup (tunas)
- Sarung
Induksi dapat membuat elektroskop menjadi bermuatan listrik. Melalui induksi, jenis muatan listrik yang berbeda akan diperoleh dari muatan listrik benda yang digunakan untuk menginduksinya.
Elektroskop yang bermuatan listrik dan diketahui jenis muatannya dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan listrik suatu benda. Benda yang didekatkan dengan elektroskop akan menghasilkan daun logam. Jika daunnya lebih terbuka, maka benda tersebut bermuatan muatan listrik yang sama dengan elektroskop. Sebaliknya, jika daun lebih bertunas, berarti benda yang didekatkan tidak bermuatan muatan yang sama dengan elektroskop.
Pengertian Listrik Statis
Electricity berasal dari kata bahasa Inggris electrical atau electric atau electrical. Listrik adalah suatu kondisi di mana partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, mengalir melalui konduktor dalam suatu rangkaian yang menyebabkan gaya tarik dan tolak.
Interaksi benda bermuatan listrik adalah fenomena fisik yang disebut listrik statis. Pada listrik statis, kita akan membahas tentang muatan listrik yang dalam keadaan diam (statis). Fenomena listrik statis pertama kali ditemukan oleh orang Yunani,
Baca Juga Artikel Terkait : Fungsi Kapasitor
yaitu ketika mereka mengamati peristiwa batuan yang dapat menarik benda-benda kecil dan ringan (Sri.S, 2012). Jika penggaris didekatkan dengan potongan kertas yang kecil maka potongan kertas tersebut pasti akan tertarik oleh sisir plastik tersebut. Gejala kelistrikan seperti ini disebut listrik statis.
Proses Listrik Statis
Listrik statis dapat terjadi pada isolator dan konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah bahan menjadi bermuatan akibat proses gesekan (gesekan). Gesekan atau gesekan antara kedua bahan ini akan membuat elektron dari atom bahan yang satu berpindah ke atom bahan yang lain, sehingga kedua bahan tersebut menjadi bermuatan.
Bahan akan bermuatan positif jika melepaskan elektronnya, sebaliknya jika bahan tidak melepaskan elektronnya maka bahan akan bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena adanya gesekan atau gesekan.
Setelah bahan menjadi bermuatan listrik, terjadilah listrik statis, seperti penggaris plastik bermuatan yang menarik selembar kertas. Penggaris plastik yang awalnya tidak bermuatan atau netral digosok dengan wol, elektron yang ada di dalam wol akan berpindah ke penggaris plastik. Akibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda bermuatan listrik negatif.
Ketika penggaris didekatkan dengan secarik kertas, maka secarik kertas akan tertarik oleh penggaris. Hal ini menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda cahaya disekitarnya yang bermuatan positif.
hukum Coulomb
Saat cuaca mendung atau hujan, petir sering terjadi. Bagaimana petir bisa terjadi? Petir adalah lompatan muatan listrik akibat beda potensial yang sangat besar dari awan ke bumi yang disertai dengan energi yang sangat besar. Muatan listrik di awan merupakan muatan listrik statis. Bagaimana muatan terbentuk?
Baca Juga Artikel Terkait : Pengertian dan 4 Macam Energi Potensial
Pada tahun 1785, seorang fisikawan Prancis bernama Charles Augustin de Coulomb melakukan penelitian tentang gaya yang diciptakan oleh dua benda bermuatan listrik. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, disimpulkan bahwa:
“Besarnya gaya tarik-menarik atau tolakan antara dua benda bermuatan listrik (yang kemudian disebut gaya Coulomb) berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut.”
Jika dua benda berada dalam ruang hampa (vakum) bermuatan Q1 dan Q2 dan memiliki jarak antara mereka r, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut!
Secara matematis:
Informasi:
F = gaya tarik/tolak (newton)
q = muatan listrik (coulomb)
r = jarak antara dua muatan
k = konstanta = 1/4πεHai = 9×109 Nm2/C2
εHai= permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara = 8,85 x 10-12 C2/Nm2
Medan listrik
Medan listrik adalah luas atau ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh Gaya Coulomb (gaya listrik).
Medan listrik dijelaskan oleh garis-garis gaya listrik yang arahnya keluar (menjauh) untuk muatan positif dan masuk (mendekati) untuk muatan negatif.
Jadi besarnya gaya listrik juga dapat ditulis :
Jika suatu daerah atau ruang titik dipengaruhi oleh beberapa medan listrik, maka kuat medan listrik pada daerah titik tersebut merupakan penjumlahan dari kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh masing-masing sumber muatan pada titik tersebut.
Baca Juga Artikel Terkait : Karena Rotasi Bumi
hukum Gaus
Hukum Gaus menjelaskan hubungan antara fluks listrik (jumlah garis medan yang melewati permukaan tertutup) dan jumlah muatan listrik yang dikelilingi oleh permukaan tertutup tersebut. Hukum ini digunakan untuk menentukan kuat medan listrik dalam konduktor bola dan pelat paralel.
Fluks listrik ( ɸ ) adalah sejumlah garis medan ( E ) yang menembus tegak lurus 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, Gauss mengemukakan hukumnya sebagai berikut:
“Jumlah garis gaya dari medan listrik yang menembus permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut.
Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus:
Contoh Listrik Statis
Sebenarnya kita sering menjumpai contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari namun mungkin kita tidak menyadarinya, berikut contohnya:
-
Penangkal petir
Sebelum terdengar suara petir, tentunya kita melihat kilat. Petir adalah cahaya yang timbul karena gerakan elektron yang bergesekan dengan udara. Cara kerja penangkal petir adalah sebagai berikut :
- Jika ada awan bermuatan negatif di sekitar penangkal petir, batang logam penangkal petir diinduksi sehingga bermuatan positif (muatan yang dihasilkan induksi berlawanan dengan muatan benda penginduksi).
- Jika petir menyambar batang logam, muatan negatif petir berpindah ke batang logam dan diteruskan ke bumi melalui kabel penangkal petir.
- Bersamaan dengan itu, muatan positif logam melompat ke dalam awan sehingga menjadi netral.
Baca Juga Artikel Terkait : Kromatografi adalah
-
Generator Van de Graff
Generator Van de Graff menggunakan prinsip listrik statis yang mampu menghasilkan tegangan yang sangat tinggi yaitu sekitar 20.000.000 volt, dengan gesekan yang dihasilkan oleh karet yang dapat menggerakkan generator.
-
Cat semprot
Agar mobil dapat dicat secara merata, pada body mobil diberi muatan listrik yang berbeda dengan muatan listrik pada cat. Dengan cara ini cat dapat menempel dengan kuat dan merata pada mobil.
-
Penghisap asap
Untuk mengatasi polusi udara dari cerobong asap pabrik, seorang ahli kimia Amerika bernamaFrederick Gardner Cottrel membuat alat penggumpalan asap yang terdiri dari dua logam yang memiliki muatan berlawanan sehingga partikel asap terinduksi dan terjadi gaya tarik menarik antar partikel sehingga massa partikel bertambah dan membentuk gumpalan hitam yang mudah dibersihkan.
-
Mesin fotocopy
Mesin fotokopi pertama yang dipasarkan adalah Perusahaan Xerox pada tahun 1959 dengan memanfaatkan prinsip muatan induksi dan gaya Coulomb. Bagian utama dari mesin fotokopi adalah pelat foto konduktif yang tidak menghantarkan listrik dalam gelap. Pelat baru aktif saat terkena cahaya.
Baca Juga Artikel Terkait : Sublimasi Adalah
Rumus Listrik Statis
Nah berikut ini rumus listrik statis beserta penjelasannya dibawah ini :
Demikianlah pembahasan mengenai Listrik Statis – Proses, Bidang, Hukum Coulomb, Gauss & Contoh Semoga ulasan ini dapat menambah wawasan dan pengetahuan bagi anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya.
