Memahami Listrik Statis dan Pemanfaatannya - IPA MTs

LISTRIK STATIS DAN PEMANFAATANNYA

Bismillahirrahmaanirrahiim.

Pernah dengar kata listrik statis?. Mungkin ada yang pernah dengar dan ada juga yang tidak pernah dengar, tetapi kalian pernah mengalaminya dalam aktivitas kalian sehari-hari tanpa kalian sadari. Nah loh, kok bisa?

Kalian pernah lihat petir?. Petir merupakan salah satu contoh listrik statis yang menghasilkan ribuan volt tegangan listrik. Petir terbentuk dari gesekan atom-atom di udara yang jumlahnya milyaran sehingga terjadi loncatan elektron. Gesekan dan loncatan elektron tersebut menghasilkan suara, cahaya dan listrik.

Mungkin kalian juga pernah bermain sedotan plastik yang digosokkan ke rambut kemudian ditempelkan ke tembok dan ajaibnya sedotan tersebut menempel di tembok. Mungkin juga kalian pernah menggosokkan penggaris plastik ke rambut lalu didekatkan ke serpihan kertas dan kertas tersebut menempel ke penggaris plastik tersebut.

Bagaimana bisa sedotan menempel di tembok atau serpihan kertas menempel ke penggaris plastik?. Postingan kali ini akan menjelaskan gejala sederhana listrik statis.

Definisi Listrik Statis

Listrik berasal dari bahasa Inggris yaitu electric yang berasal dari bahasa Yunani yaitu elektron. Berarti listrik erat kaitannya dengan elektron. Elektron merupakan salah satu kandungan dalam atom selain proton dan neutron. Elektron di dalam struktur atom terdapat di kulit atom. Baca selengkapnya tentang elektron di postingan "Memahami Atom, Ion dan Molekul".

Listrik statis dapat didefinisikan sebagai elektron yang berpindah atau loncat dari satu benda ke benda lain. Elektron tersebut tidak mengalir di dalam kabel atau penghantar melainkan meloncat atau berpindah. Nah inilah yang membedakan antara listrik statis dan listrik dinamis.

Baca juga :

Berlatih soal pewarisan sifat

Sejumlah istilah dalam persilangan

Muatan Listrik Statis

Muatan listrik merupakan kandungan listrik yang terdapat di dalam benda. Muatan listrik ini tergantung kepada jumlah elektron di dalam inti atomnya. Kandungan elektron di dalam inti atom dari suatu benda dapat berkurang atau bertambah setelah terjadi peristiwa yang menyebabkan elektron di dalam benda tersebut berpindah.

Berdasarkan muatan listriknya, benda dikelompokkan menjadi tiga kelompok yaitu 

  1. benda bermuatan listrik positif, dimana jumlah proton lebih banyak dari elektronnya karena elektron berpindah ke benda lain.
  2. benda bermuatan listrik negatif, dimana jumlah proton lebih sedikit dari elektronya karena mendapatkan tambahan elektron dari benda lain.
  3. benda netral dimana jumlah proton dan elektron sama.

Ketika suatu benda bermuatan listrik didekatkan dengan benda lain yang bermuatan listrik maka akan terjadi hal-hal berikut ini:

  1. Benda bermuatan listrik sejenis akan tolak menolak. Bila benda bermuatan listrik positif didekatkan dengan benda yang bermuatan listik sama maka akan terjadi tolak menolak. Begitu pula bila benda bermuatan listik negatif didekatkan dengan benda bermuatan negatif maka akan terjadi tolak menolak.
  2. Benda bermuatan listrik tidak sejenis akan tarik menarik. Bila benda bermuatan listik positif didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatif, maka akan terjadi tarik menarik antar benda bermuatan tersebut. Begitu juga dengan benda yang bermuatan listrik negatif didekatkan dengan benda bermuatan positif maka akan tarik menarik.
  3. Benda bermuatan listrik didekatkan dengan benda netral maka akan terjadi pemisahan muatan listrik pada benda netral tersebut lalu benda netral tersebut dapat menempel pada benda bermuatan listrik.

Sebenarnya prinsip tarik menarik atau tolak menolak antar muatan listrik tidak jauh berbeda dengan magnet. Bila ada magnet yang memiliki kutub sama maka bila didekatkan kedua magnet tersebut akan saling tolak menolak atau tidak menempel. Namun bila dua magnet dengan kutub berbeda didekatkan maka akan saling tarik menarik. Begitu juga bila magnet didekatkan dengan benda logam (netral/tidak memiliki elemen magnet) maka akan menempel atau disebut dengan induksi magnet.

Baca postingan bermanfaat lainnya :

Cara penyebaran biji tumbuhan

Pengertian dan klasifikasi penyerbukan

Pembentukan dan Fenomena Listrik Statis

Pada bab ini, akan dijelaskan bagaimana listrik statis terbentuk dan apa saja fenomena-fenomena yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari berkaitan dengan listrik statis. So, baca dengan enjoy dan relaks.

A. Pembentukan Listrik Statis

Perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain, yang menyebabkan benda bermuatan listrik, dapat diperoleh melalui beberapa cara. Berikut cara-cara yang dapat menyebabkan perpindahan muatan listrik tersebut

1. Penggosokan

Suatu benda dapat memiliki muatan listrik melalui penggosokkan atau gesekan dengan benda lain. Penggosokkan benda membuat elektron yang terdapat di dalam benda tersebut berpindah ke benda lain, sehingga benda yang menerima elektron dari benda lain akan bermuatan negatif dan benda yang kehilangan elektron akan bermuatan positif. Penggosokkan benda juga harus searah tidak boleh bolak balik.

Perpindahahn elektron terjadi karena sifat elektron yang mudah lepas. Adapun elektron yang berpindah adalah elektron yang terletak di kulit paling luar dari inti atom atau dikenal dengan elektron valensi. Ketika ada benda yang bergesekan dengan benda lain maka terjadilah perpindahan elektron sehingga benda tersebut menjadi benda yang mengandung listrik. Jadi pembentukan listrik statis adalah melalui penggosokkan atau terjadi gesekkan dengan benda lain.

Benda yang kehilangan elektron atau menerima elektron saat digosokkan ke benda lain dapat dilhat pada tabel deret tribolistik di bawah ini.

No

Nama Benda

1

Bulu kelinci

2

Gelas/kaca

3

Mika/plastic

4

Wol

5

Bulu kucing

6

Sutera

7

Kapas

8

Kayu

9

Batu ambar

10

Damar

11

Logam (Cu, Ni, Ag)

12

Belerang

13

Logam (Pt, Au)

14

Solenoid

Tabel deret tribolistrik di atas menggambarkan benda yang menerima elektron atau bermuatan listrik negatif bila digosokkan searah dengan benda di atasnya. Misalnya bila sutera digosokkan searah dengan gelas, maka sutera akan bermuatan listrik negatif karena mendapatkan elektron dari gelas/kaca. Adapun gelas/kaca akan bermuatan listrik positif karena dia kehilangan elektron.

2. Sentuhan (konduksi)

Listrik statis dapat dihasilkan melalui sentuhan benda bermuatan listrik ke benda netral. Bila suatu benda bermuatan listrik atau konduktor disentuhkan dengan benda lain yang tidak bermuatan listrik (netral) maka kedua benda tersebut akan saling berbagi muatan sehingga benda netral akan menjadi benda bermuatan listrik.

3. Didekatkan (induksi)

Cara lain untuk menghasilkan listrik statis yaitu melalui induksi. Induksi listrik merupakan proses perpindahan elektron dari satu benda bermuatan listrik ke benda netral dengan cara mendekatkan benda bermuatan listrik tersebut ke benda netral. Jika benda bermuatan didekatkan ke benda netral akan terjadi peristiwa berikut :

  • Jika benda bermuatan negatif didekatkan dengan benda netral maka elektron dari benda bermuatan negatif akan berpindah ke bagian paling dekat dari benda netral sehingga benda netral tersebut akan menjadi benda yang  bermuatan negatif, sedangkan benda yang tadinya bermuatan negatif akan berubah menjadi benda bermuatan positif.
  • Jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda netral maka elektron dari benda netral akan berpindah ke bagian paling dekat dengan benda bermuatan positif, sehingga benda netral tersebut akan berubah menjadi benda bermuatan positif. Adapun benda yang tadinya bermuatan positif akan berubah menjadi benda bermuatan negatif. 

B. Fenomena Listrik Statis

fenomena alam listrik statis pada petir
sumber : stei.itb.ac.id

Petir merupakan contoh fenomena alam dari listrik statis. Petir biasanya terbentuk saat mendung sehingga menyebabkan perubahan suhu dan tekanan di udara yang membuat atom-atom di udara bergerak dengan cepat dan kadang bergesekan dengan atom-atom lain lalu terjadilah loncatan elektron akibat gesekan tersebut kemudian menghasilkan listrik dalam jumlah yang besar dan dapat merusak benda atau mahluk yang terkena petir. Gesekan atom menimbulkan suara gemuruh yang keras sedangkan cahaya yang terlihat sebagai akibat dari loncatan elektron tersebut. Jadi jika ada petir maka kalian hendaknya tidak menyalakan HP atau televisi karena sinyal HP dan TV merupakan gelombang elektromagnet dan dapat menjadi penghantar listrik dari petir. Selain itu kalian jangan berada di tempat terbuka atau di bawah pohon, segeralah mencari gedung untuk bernaung dan banyak berdoa kepada Allah SWT.

Listrik yang begitu besar dari petir sebenarnya dapat dimanfaatkan sebagai sumber alternatif listrik, tetapi juga dapat menimbulkan kerusakan yang besar bila mengenai bangunan atau benda. Salah satu pencegahan adalah dengan memasang penangkal petir pada bangunan yang tinggi. Alat penangkal petir terdiri dari tembaga dengan ujung runcing, kabel konduktor dan grounding. Tembaga dibentuk runcing karena sifat muatan listrik dapat mudah berkumpul dan lepas di ujung yang runcing, dan diletakkan di atap bangunan.

Cara kerja penangkal petir yaitu saat muatan negatif di bagian bawah awan mencukupi, maka muatan positif dari tanah akan naik melalui kabel konduktor menuju ujung penangkal petir sehingga terjadi tarik-menarik antar muatan lalu menghasilkan listrik kemudian listrik tersebut akan dihantarkan melalui kabel konduktor ke dalam tanah sehingga dapat mengurangi sambaran petir.

Fenomena lainnya yaitu ketika kalian menggosokkan penggaris atau sisir terbuat dari plastik ke rambut kalian yang kering, maka penggaris atau sisir akan mendapatkan elektron dari rambut sehingga kandungan elektron penggaris atau sisir tersebut bertambah dan menjadikannya bermuatan listrik negatif. Rambut kalian akan kehilangan elektron karena berpindah sebagian ke penggaris dan sisir, sehingga menjadikan rambut kalian memiliki muatan listrik positif. 

Lantas kenapa serpihan kertas yang didekatkan ke penggaris atau sisir plastik dapat menempel, padahal kertas tidak mengalami penggosokan?. Perlu kalian ketahui, setiap benda sebelum mengalami penggosokkan akan bermuatan netral begitu juga dengan kertas. Tetapi, jika kertas yang bermuatan netral didekatkan ke penggaris atau sisir plastik yang sudah mengalami penggosokkan dan bermuatan listrik maka akan terjadi pemisahan muatan di dalam listrik yang disebut dengan induksi sehingga kertas tersebut dapat menempel pada penggaris atau sisir plastik tersebut.

Elektroskop

daun elektroskop akan membuka bila didekatkan dengan benda bermuatan
Cara Kerja Elektroskop - sumber : sumber : sharingconten.com

Elektroskop adalah alat untuk mendekteksi muatan listrik suatu benda. Elektroskop terdiri dari bagian kepala, badan dan kaki/daun. Bagian kepala berfungsi menerima muatan listrik dari benda yang didekatkan ke elektroskop. Bagian badan berperan untuk menghantarkan muatan tersebut ke bagian kaki. Bagian kaki terdiri dari dua helai foil (lembaran tipis logam) yang berfungsi menunjukkan benda yang didekatkan memiliki muatan listrik atau tidak. Bila benda yang didekatkan bermuatan listrik positif atau negatif maka kedua kaki/daun elektroskop akan membuka karena terjadi tolak menolak antara muatan listrik di dalam kaki/daun elektroskop. Ingat jika benda bermuatan listrik sejenis didekatkan akan saling tolak menolak. Namin bila benda tidak bermuatan atau netral maka kaki/daun elektroskop akan tetap menutup.

Kalian dapat membuat sendiri elektroskop sederhana. Siapkan saja wadah air mineral 250 ml bekas, batang tembaga yang dapat kalian peroleh dari kabel yang tidak dipakai serta serat kabel. Ambil kawat tembaga lalu salah satu ujungnyaa dibulatkan yang berfungsi sebagai kepala elektroskop dan ujung lainnya dilengkungkan, kemudian tusukkan ke dasar wadah air mineral dengan posisi kepala elektroskop berada di luar dan kaki berada di dalam wadah. Selanjutnya pasangkan serat kawat tipis dua helai di bagain kaki. Coba ambil penggaris plastik lalu gosokkan beberapa kali ke rambut kalian lalu dekatkan ke kepala elektroskop sederhana yang kalian buat. Lihatlah serat kawat tipis yang kalian gantungkan, apakah membuka atau menutup. Jika membuka berarti penggaris plastik kalian bermuatan listrik.

Pemanfaatan Listrik Statis

Listrik statis sudah dimanfaatkan untuk keperluan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Pemanfaatan tersebut dapat kalian lihat pada alat penangkap debu, penyegar ruangan, alat fotocopy dan lain-lain. Berikut ini adalah beberapa pemanfaatan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari.

A. Alat penangkap debu atau asap

Alat ini disebut dengan presipitator elektrostatis. Fungsinya sebagai pengendali pencemaran udara dan dipakai oleh pabrik yang menghasilkan asap. Cara kerja alat ini yaitu dengan menerapkan muatan statis pada partikel kotoran dari asap yang keluar melalui cerobong pabrik kemudian mengumpulkan partikel yang bermuatan tersebut pada kolektor muatan listrik yang berlawanan.

B. Alat penyegar ruangan

Prinsip kerja dari alat ini serupa dengan alat penangkap debu atau asap pabrik. Alat ini akan melepaskan elektron dari asap, debu, serbuk sari sehingga asap, debu dan serbuk sari bermuatan listrik positif kemudian akan ditangkap oleh alat penjernih udara yang bermuatan listrik negatif.

C. Mesin fotocopy

Kalian tentu mengetahui bahwa mesin fotocopy merupakan alat untuk menyalin suatu tulisan atau gambar dari suatu kertas ke kertas lainnya. Proses penyalinan ini memanfaatkan listrik statis. Cara kerja mesin fotocopy dikenal dengan xerografi. Komponen yang dibutuhkan oleh mesin fotocopy ada tiga yaitu cahaya, drum (terbuat dari bahan fotokonduktif) dan toner (serbuk berwarna hitam).

Berikut adalah prinsip kerja mesin fotocopy saat menyalin dokumen :

  • Penyinaran terjadi saat kertas yang akan disalin diletakkan di atas lensa/kaca mesin. 
  • Sinar tersebut akan dipantulkan oleh lensa ke arah drum kecuali drum di sekitar area yang tertutup kertas.
  • Area drum yang terkena pantulan sinar akan membuat drum tidak bermuatan/netral, sedangkan area drum yang tidak terkena pantulan akan tetap bermuatan negatif sehingga area tersebut akan menarik toner yang bermuatan positif kemudian membentuk image dari tulisan atau gambar dari dokumen yang akan disalin.
  • Toner yang sudah membentuk image akan diteruskan ke kertas kosong yang sudah tersedia sehingga terbentuklah tulisan atau gambar sesuai aslinya.

Penutup

Demikian postingan mengenai gejala sederhana listrik statis. Mudah-mudahan penjelasannya dapat memberi wawasan dan pemahaman kepada kalian dan meningkatkan minat kalian terhadap sains atau ilmu pengetahuan alam.

Postingan lain di IPA MTs :

Penjelasan besaran dan satuan

Konsep usaha fisika

Cari Artikel

Subscribe

Hubungi Kami

Nama

Email *

Pesan *