LISTRIK STATIS

I. Konsep listrik statis

Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tetap (statis), ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau permukaan benda. Disimpulkan dari hal ini bahwa listrik statis berhubungan dengan gejala kelistrikan yang diam alias tidak mengalir.

II. Contoh Listrik Statis

Sebenarnya banyak contoh fenomena listrik statis yang kita temukan dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Berikut ini contohnya.

1.       Saat Anda 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.

2.    Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil.

3.     Debu yang tertempel pada layar tv

4.  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

5.     Menggosokan balon dengan tangan

6.  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.

7. Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri.

Gambar 1. Contoh peristiwa listrik statis

III. Muatan listrik

Sebuah benda tersusun dari partikel-partikel kecil bernama atom. Atom tersusun dari partikel bermuatan positif (proton), negatif (elektron), dan neutron (tidak bermuatan.) Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif, dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak daripada jumlah elektron, dan begitupun sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.

Benda yang mempunyai muatan yang sejenis akan saling tolak-menolak ketika didekatkan satu sama lain, sebaliknya benda yang mempunyai muatan yang berbeda akan saling tarik-menarik.

Gambar 2. Muatan listrik pada atom

IV. Medan listrik

          Di sekitar muatan-muatan listrik ada medan listrik yang dapat mempengaruhi muatan lain yang berada tidak jauh darinya. Medan listrik merupakan daerah di sekitar muatan yang dapat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. Medan listrik merupakan efek yang timbul oleh muatan listrik dalam suatu benda.

          Arah medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik bisa digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif mempunyai garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan tersebut. Dan sebuah muatan negatif mempunyai garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.

Gambar 3. Medan listrik

V. Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari

   1.    Mesin fotokopi

Mesin fotokopi menggunakan daya tarik muatan listrik berbeda. Suatu pola muatan positif pada pelat mesin fotokopi, mencitrakan bidang hitam yang akan digandakan, menarik partikel bermuatan negatif dari bubuk hitam halus yang disebut toner. Toner menjadi bermuatan negative karena berhubungan dengan butir-butir gelas kecil di baki pengembang. Pola toner dipindahkan di atas kertas dan dipanaskan.

Gambar 4. Mesin Fotokopi

2.   Penangkal Petir

Pelepasan muatan listrik secara tiba-tiba yang menghasilkan bunga api listrik disebut dengan. Loncatan muatan melalui udara menghasilkan cahaya yang sangat kuat dan panas, sehingga menyebabkan udara memuai secara mendadak. Pemuaian udara yang mendadak akan menghasilkan bunyi ledakan menggelegar yang dinamakan guntur.

Penangkal petir berupa batang logam yang berujung lancip dan dihubungkan degan kawat logam berukuran besar. Penangkal petir dipasang di atas atap rumah atau di atas gedung bangunan tinggi dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir menyediakan jalan bagi muatan listrik di awan agar dapat berpindah menuju tanah melalui kawat, sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada bangunan.

Gambar 5. Penangkal Petir

3.   Sisir rambut

Pada saat kita menyisir rambut yang kering, maka rambut akan menempel dan tertarik oleh sisir. Pada awalnya, rambut dan sisir tidak bermuatan atau netral. Suatu atom yang netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama.

Pada saat menggosokkan sisir ke rambut, maka elektron dari rambut akan berpindah ke sisir, sehingga sisir akan mendapatkan tambahan elektron. Sisir yan mendapatkan tambahan elektron akan menjadi bermuatan negatif, sedangkan rambut yang melepaskan elektron, akan menjadi bermuatan positif. Peristiwa tersebut adalah contoh dari mendapatkan muatan elektron dengan cara digosok.

Gambar 6. Sisir Rambut

4.  Penggaris dengan kain wol

Penggaris plastik yang sudah digosok dengan kain wol akan menjadi bermuatan negatif, karena mendapatkan tambahan elektron dari wol. Penggaris yang bermuatan tersebut dapat menarik serpihan kertas yang ada.

Gambar 7. Penggaris dan Kain wol

5.   Generator Van de Graff

Generator Van de Graff adalah mesin pembangkit listrik yang digunakan untuk memperoleh muatan listrik dalam jumlah besar. Prinsip kerja generator Van de Graff untuk menghasilkan muatan listrik adalah dengan cara menggosok. Gesekan antara pita karet dan roda pemutar menyebabkan pita karet bermuatan listrik. Muatan listrik ini ditampung pada bola logam. Distribusi muatan listrik terdapat pada permukaan luar bola yang berongga.

Gambar 8. Generator Van de Graff

6.  Cat Semprot

Teknik pengecatan juga menggunakan prinsip kerja muatan listrik statis. Cat yang disemprotkan diberi muatan listrik yang berlawanan dengan benda yang dicat, sehingga butir-butir cat yang disemprotkan akan tertarik pada benda yang dicat. Butiran cat dari aerosol menjadi bermuatan ketika bergesekan dengan mulut pipa semprot dan udara. Dengan demikian, hasil pengecatan menjadi lebih merata dan mampu menjangkau bagian-bagian yang sulit, sehingga polusi udara dapat dikurangi.

Gambar 9. Cat Semprot

7.   Printer Laser

Printer laser bekerja menggunakan muatan listrik statis. Pada saat drum yang bermuatan positif berputar, laser bersinar melintasi permukaan yang tidak bermuatan. Laser selanjutnya menggambar pada kertas yang bermuatan negatif.

Setelah melewati drum yang berputar kertas akan melewati fuser. Pada bagian fuser ini kertas akan mengalami pemanasan, yang menyebabkan kertas terasa panas pada saat keluar dari printer. Printer laser banyak dipilih untuk mencetak karena lebih cepat, lebih akurat, dan lebih ekonomis.

Gambar 10. Printer Laser

8.  Elektrokardiograf

Elektrokardiograf digunakan untuk merekam perubahan jantung manusia. Setiap kali jantung manusia berdetak, akan terjadi perubahan potensial listrik pada permukaan jantung. Hal ini dapat dideteksi dengan elektrokardiograf, menggunakan logam kontak yang dipasang pada kulit. Perubahan potensial ini dapat di tampilkan sebagai grafik, baik pada kertas maupun pada layar tabung sinar katoda (CRT). Hasil remakan perubahan jantung manusia ini disebut elektrokardiogram.

Gambar 11. Elektrokardiograf

VI. Hewan – Hewan Penghasil Listrik

Seperti manusia, hewan menghasilkan listrik sebagai impuls rangsang dalam tubuhnya untuk menanggapi rangsangan, bergerak, berburu mangsa, melawan predator, atau bahkan navigasi. Meskipun pada umumnya arus listrik yang dihasilkan sangat lemah, namun ada beberapa hewan yang dianugerahi keistimewaan oleh Tuhan Yang Maha Esa sehingga mampu menghasilkan arus listrik yang sangat kuat. Hewan apa sajakah itu?

1.        Ikan Belalai Gajah

Ikan belalai gajah memiliki mulut yang panjang menyerupai bentuk belalai gajah. Ikan ini dilengkapi dengan organ khusus, yang disusun oleh ribuan sel electropax, pada bagian ekor yang mampu menghasilkan listrik statis bertegangan tinggi. Sel electroplax merupakan sel yang menghasilkan muatan negatif pada bagian dalam dan muatan positif pada bagian luar saat ikan belalai gajah dalam keadaan beristirahat. Arus listrik akan muncul pada saat otot ikan berkontraksi, pada saat itu pula ikan mampu mendeteksi keberadaan predator dan mangsa.

 Gambar 12. Ikan Belalai Gajah

2.       Ikan Pari Listrik

Ikan pari elektrik mampu mengendalikan tegangan listrik yang ada pada tubuhnya. Kedua sisi kepala ikan pari elektrik mampu menghasilkan listrik hingga sebesar 220 volt. Besar tegangan ini sama seperti besar tegangan listrik yang ada di rumah.

Gambar 13. Ikan Pari Listrik

3.       Hiu Kepala Martil

Hiu kepala martil memiliki ratusan ribu elektroreseptor atau sel penerima rangsang listrik. Hiu kepala martil mampu menerima sinyal listrik hingga setengah milyar volt. Hiu kepala martil biasa menggunakan kemampuan mendeteksi sinyal listrik untuk mengetahui letak mangsa di bawah pasir, menghindari keberadaan predator, dan untuk mendeteksi arus laut yang bergerak sesuai medan magnet bumi.

Gambar 14. Hiu Kepala Martil

4.       Echidna

Echidnas memiliki moncong memanjang yang berfungsi sebagai pengirim sinyal-sinyal listrik untuk menemukan serangga (mangsa). Elektroreseptor Echidnas terus menerus dibasahi agar lebih mudah untuk menghantarkan listrik. Hal inilah yang menyebabkan ke banyakan hewan yang memiliki sistem elektroreseptor berasal dari perairan.

Gambar 15. Echidna

5.       Belut Listrik

Belut listrik adalah salah satu dari lima ratus jenis ikan air tawar yang dapat menghasilkan aliran listrik. Ikan ini bisa menghasilkan listrik sampai dengan 650 volt untuk berburu dan membela diri.

Habitat belut listrik ada di perairan dangkal, seperti perairan berlumpur Sungai Amazon dan Orinoko di Amerika Selatan. Penelitian menunjukkan bahwa belut listrik dapat menghasilkan kejutan tanpa lelah selama satu jam. Besarnya jumlah energi listrik yang dihasilkan tersebut diyakini dapat membunuh manusia dewasa.

Gambar 16. Belut Listrik

6.       Lele Listrik

Lele air tawar yang berasal dari perairan tropis di Afrika ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan listrik hingga sebesar 350 volt. Besarnya energi yang dihasilkan lele elektrik sama seperti energi listrik yang diperlukan untuk menyalakan komputer selama 45 menit.

 Gambar 17.  Lele Listrik

TUGAS

Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan benar!

1.    Jelaskan apa yang dimaksud dengan listrik statis!

2.   Berikan 4 contoh fenomena listrik statis yang dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari!

3.   Atom tersusun dari 3 macam partikel yang bermuatan, sebutkan 3 macam partikel tersebut!

4.  Apa yang akan terjadi jika 2 benda dengan muatan yang berbeda didekatkan?

5.   Jelaskan apa yang dimaksud dengan medan listrik!

6.  Bagaimana peranan penangkal petir untuk mencegah kerusakan bangunan akibat adanya petir?

7.   Sebutkan 5 macam alat yang memanfaatkan listrik statis!

8.  Mengapa sisir yang digosokkan ke rambut menjadi bermuatan negatif?

9.  Apa fungsi listrik statis yang dihasilkan oleh Echidna?

Jelaskan apa yang dimaksud sel electroplax pada ikan belalai gajah!

Jawablah soal-soal di atas pada tautan google form dibawah ini!

https://forms.gle/S2GusKtzdchVgaYx8