Listrik Statis

Listrik Statis

Pernahkah Anda menggosokkan sisir plastik pada rambut kering? Apa yang akan terjadi jika penggaris tersebut didekatkan pada potongan kertas kecil-kecil? Potongan kertas tersebut tentu akan tertarik oleh sisir plastik tadi. Mengapa hal itu bisa terjadi? Gejala kelistrikan seperti inilah yang disebut listrik statis atau listrik tidak mengalir., "Gejala listrik statis pertama kali ditemukan oleh orang Yunani, yaitu ketika mereka mengamati peristiwa batu yang dapat menarik benda kecil dan ringan." Listrik statis adalah fenomena fisika yang menunjukkan adanya interaksi antara benda bermuatan listrik. Muatan listrik bisa negatif atau positif. Dua benda yang saling digosokkan akan mengalirkan muatan listrik dari satu benda ke benda lainnya. Benda yang kelebihan muatan listrik disebut dengan muatan positif, sedangkan benda yang kekurangan muatan listrik disebut dengan muatan negatif. Seperti yang sudah diketahui atom tersusun atas inti atom, neutron dan proton. Bagian tengah atom disebut inti atom yang tersusun dari proton dan neutron. Di luar inti atom terdapat elektron yang mengelilingi inti atom pada jarak tertentu. Muatan listrik hanya dimiliki oleh proton dan Netron. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron tidak bermuatan (netral). Proton bermuatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan maka inti atom bermuatan positif. Atom netral adalah atom yang memiliki jumlah proton sama dengan jumlah elektron.

Gambar. Susunan atom

Elektron yang mengitari inti atom dapat bergerak meninggalkan atom atau bergabung dengan atom lain.

Atom yang kehilangan elektron akan bermuatan positif, sedangkan atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Elektron berperan penting dalam memberikan muatan listrik. Dua buah benda yang terbuat dari bahan berbeda saling digosokkan, sejumlah elektron akan berpindah dari benda satu ke benda lainnya. Perpindahan elektron tergantung pada jenis bahan yang digosokkan. Sisir plastik yang telah digosokkan pada rambut kering dapat menarik potongan kertas kecil-kecil karena penggaris tersebut bermuatan listrik. Muatan pada sisir plastik yang digosok rambut kering adalah negatif. Saat kita menggosok sisir dengan rambut kering, elektron dari rambut kering akan pindah ke sisir plastik. Sisir menjadi kelebihan elektron sehingga sisir bermuatan negatif sedangkan rambut kering akan bermuatan positif. Selain pada sisir ketapel yang digosok pada rambut kering, lgejala listrik statis juga terjadi pada bahan lain yang digosokkan seperti yang disajikan pada tabel berikut:

Dua benda bermuatan listrik jika didekatkan akan saling memberikan gaya. Gaya tersebut berupa gaya tarik menarik atau tolak menolak. Benda yang bermuatan sama akan tolak menolak dan benda yang berbeda muatan akan tarik menarik

 

Gambar. Gaya listrik

"Besar gaya elektrostatis antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan," pernyataan tersebut dikenal sebagai Hulum Coloumb. Persamaan Hukum Coloumb dituliskan


Dari persamaan di atas F adalah gaya elektrostatis (N), K adalah konstanta Gaya Coloumb (9x109), q1 adalah Muatan 1 (C), q2 adalah muatan 2 (C), dan r 2merupakan jarak kedua muatan (m2)

Saat hujan turun seringkali disertai dengan kilatan cahaya dan beberapa saat kemudian terdengar suara yang menggelegar. Ya benar sekali beberapa saat dsetelah muncul kilatan cahay adalah petir. Petir adalah gejala listrik statis yang terjadi di alam. Bagaimana petir bisa terjadi?


Telah diketahui bahwa elektron berpindah dari satu benda ke benda lain, dan ada juga elektron yang diam sementara menetap pada suatu benda tertentu. Elektron diam inilah yang disebut listrik statis, sedangkan elektron yang pindah akan menimbulkan pelepasan muatan. Pelepasan muatan kadang-kadang berlangsung perlahan dan tenang, tatapi kadang-kadang juga berlangsung cepat yang disertai dengan suara kejutan, suatu percikan cahaya (disebut kilat) atau suatu bunyi ledakan yang disebut petir. Bagaimana awan di ionosfer dapat menumpuk muatan listrik statis? sebelum hujan badai titik-titik air dan partikel-partikel es berisi muatan positif dan muatan negatif sama banyak. Begitu hujan badai terjadi, rincian airair dan es dalam awan bertabrakan sehingga muatannya dipaksa berpisah. Muatan negatif turun ke dasar awan, sementara muatan positif naik ke bagian atas awan.  Saat bagian dasar awan akumulasi muatan negatif melewati gedung tinggi, ia akan menginduksi bagian atas gedung hingga muatan positif ditarik ke puncak gedung, sedangkan muatan negatif ditolak ke bawah. Karena muatan tak sejenis tarik-menarik, segera saja elektron (muatan negatif) dari awan badai melompat ke bagian atas gedung tinggi, dan dapat dikatakan gedung tersambar petir. Saat elektron melompat melalui udara, mereka menghasilkan cahay sangat kuat dan panas. Panas ini menyebabkan udara menghasilkan suara keras yang disebut petir.





Petir adalah listrik statis yang sangat berbahaya. Bangunan yang

tersambar petir tidaklah aman karena dapat terbakar. Bahkan, pemadaman bisa terjadi karena kawat transmisi atau distribusi tenaga listrik tersambar petir. Saat ada petir sebaiknya jangan berlindung di bawah pohon besar karena petirakan memilih pohon tinggi sebagi jalur untuk mengantarkan muatan negatif sampai ke tanah. Jika berlindung di bawah pohon maka akan tersambar petir.  Saat badai petir sebaiknya jangan berada diluar rumah karena ditempat luas, tubuh manusia adalah jalur terbaik untuk mengantarkan muatan negatif ke tanah. Saat badai petir masuklah ke dalam mobil agar aman dari sambaran petir.

Seperti yang telah diketahui mobil adalah konduktor berongga dimana muatan hanya terkumpul dibagian permukaan luar mobil. mobil dapat melindungi karena muatan negatif akan melalui logam mobil untuk sampai ke tanah. Meskipun, kondisi di sekitar mobil basah karena hujan, roda mobil yang mengandung logam akan mengalirkan muatan negatif ke tanah.  Selain pada petir, listrik statis juga muncul saat menyetrika baju. Sambil menunggu setrika panas gosokkan setrika pada baju yang tipis. Maka akan timbul suara gemericik dan seakan-akan baju itu tertarik oleh setrika. Mengapa hal itu bisa terjadi? apa hubungannya denga fisika dan listrik statis? Untuk menjawab pertanyaan ini perlu diperhatikan beberapa konsep, yaitu menggosok, panas, dan baju tipis. Saat menggosok baju dengan setrika ada perpindahan energi gerak yang diberikan ke baju. Setrika yang panas akan memudahkan perpindahan muatan, sedangkan sifat atau jenis baju sangat menentukan mudah tidaknya terjadi perpindahan muatan. 
Oleh karena itu, baju yang kering akibat disetrika, akan mudah menimbulkan sifat kelistrikan begitu juga pada rambut kering bila digosok dengan sisir, maka sisir itu akan bermuatan listrik. Mengapa harus yang kering? Tentu karena air memiliki sifat konduktor yang kurang baik dan energi yang ditimbulkan akibat gosokan antara rambut basah dan sisir plastik akan diserap oleh air tersebut, sehingga tidak muncul gejala kelistrikannya.  Mengapa panas dapat mempengaruhi mudah tidaknya benda memperoleh muatan listrik? Panas dapat mempermudah benda memperoleh muatan lisrik karena listrik juga dapat mengeluarkan panas sehingga antara benda panas dan listrik memiliki suhu yang sama yang dapat mempermudah benda panas memperoleh muatan listrik