Listrik merupakan salah satu bentuk energi yang mungkin sangat dekat dengan kehidupan manusia. Namun, pernah kamu mendengar tentang listrik statis? Lalu apa bedanya dengan listrik yang digunakan sehari-hari?
Secara mudah, bisa dikatakan jika listrik jenis ini merupakan listrik dengan muatan yang diam. Dalam hal ini, muatan listrik dalam listrik ini merupakan ketidakseimbangan dalam atau di permukaan sebuah benda. Muatan tersebut akan tetap ada sampai nantinya hilang karena dilepas.
Pengertian
Secara umum, bisa dijelaskan jika listrik statis merupakan kumpulan muatan listrik dalam satuan jumlah yang tetap. Nantinya, muatan tersebut akan saling melepaskan ketika benda bermuatan tersebut saling bertemu.
Contohnya adalah ketika kamu menggosokan penggaris plastik ke rambut. Penggaris akan memiliki muatan negatif, semenatar rambut akan bermuatan positif. Pada kasus ini, maka listrik akan timbul ketika kedua benda bermuatan listrik tersebut saling bertaut.
Muatan listrik pada kedua benda tersebut merupakan muatan yang dihasilkan tanpa adanya pembangkit listrik ataupun sumber daya listrik.
Konsep
Jika merujuk ke Britannica.com, maka listrik statis merupakan sebuah peristiwa listrik yang muncul akibat partikel bermuatan ditransfer dari satu benda ke benda lain. Perpindahan muatan ini sendiri terjadi ketika ada dua benda bermuatan tersebut saling bergesekan.
Gesekan tersebut akan menciptakan terjadinya perpindahan elektron. Kedua benda bisa saja mengalami kelebihan elektron sehingga akan bermuatan negatif ataupun kekurangan elektron sehingga akan bermuatan positif. Perbedaan muatan inilah yang mengakibatkan kedua benda akan tarik menarik.
Perpindahan muatan tersebut hanya akan terjadi selama kedua benda tersebut memiliki jumlah muatan yang berbeda. Saat jumlah muatan pada kedua benda tersebut sudah kembali sama, maka listrik ini akan berhenti.
Apa Bedanya dengan Listrik Dinamis?
Perbedaan paling mencolok antara keduanya adalah pada aliran dari muatan listrik tersebut. Pada listrik statis, maka aliran ini akan diam, sementara pada listrik dinamis alirannya bergerak atau mengalir.
Muatan Listrik Statis
Hal yang akan sering Anda dengar ketika membahas tentang listrik ini adalah masalah muatan listriknya. Dalam hal ini, maka muatan listrik adalah atom. Atom sendiri terdiri dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom.
Inti atom akan tersusun atas dua partikel, yaitu proton atau inti yang bermuatan positif dan neutron atau inti yang tidak bermuatan atau netral. Sementara bagian kulit atom akan tersusun dari bagian yang bermuatan negatif atau elektron.
Terjadinya listrik ini sendiri terjadi ketika ada salah satu benda yang kelebihan muatan, baik elektron atau proton. Pada dasarnya, atom atau muatan ini bersifat netral, namun akan berubah ketika terjadi perpindahan elektron.
Muatan atom sendiri akan ditentukan oleh hal berikut:
- Menjadi netral saat jumlah proton dan elektronnya sama.
- Dikatakan memiliki muatan positif saat jumlah protonnya lebih banyak dibanding dengan elektron.
- Memiliki muatan negatif saat jumlah protonnya lebih sedikit dibanding dengan dengan jumlah elektron.
Cara Kerja
Pada dasarnya, listrik ini muncul karena adanya dua benda non logam yang saling bergesekan. Gesekan inilah yang nantinya akan menimbulkan perpindahan muatan. Jika dilihat dari cara kerjanya, maka setidaknya ada 3 cara yang bisa dilakukan untuk memberikan muatan energi pada listrik statis. Cara tersebut adalah:
1. Gesekan
Cara pertama adalah dengan menggunakan gesekan. Mungkin ini merupakan cara paling populer jika berbicara tentang jenis listrik ini. Salah satu contoh cara ini adalah menggosokkan penggaris plastik ke rambut.
Pada cara ini, maka kedua benda bermuatan akan saling bergesekan. Gesekan tersebut akan menciptakan pergerakan muatan yang membuat salah satu benda menjadi kelebihan ataupun kekurangan muatan.
Perbedaan jumlah muatan inilah yang nantinya akan menghasilkan listrik statis. Listrik ini akan berhenti ketika jumlah muatan antara kedua benda tersebut sudah kembali sama.
2, Konduksi
Cara lainnya yang juga bisa kamu lakukan untuk menghasilkan listrik ini adalah dengan melakukan konduksi. Pengertian konduksi sendiri adalah proses transmisi dari benda bermuatan listrik ke benda yang tidak memiliki muatan melalui sebuah perantara.
Perantara pada proses konduksi akan kamu kenal dengan konduktor. Pada proses ini, maka benda yang tadinya tidak memiliki muatan listrik menjadi memiliki muatan listrik. Muatan listrik akan hilang ketika proses ini selesai.
3. Induksi
Listrik ini juga bisa muncul karena adanya proses induksi. Induksi sendiri merupakan munculnya arus listrik karena adanya perubahan medan elektromagnetik.
Pada proses ini, kamu akan memisahkan muatan listrik pada suatu penghantar, karena penghantar tersebut didekati benda lain yang bermuatan listrik. Proses ini dilakukan tanpa ada sentuhan antara kedua benda tersebut.
Contoh
Dalam kehidupan sehari-hari, ada beberapa hal yang bisa kamu temukan dan merupakan salah satu contoh dari terjadinya listrik statis. Beberapa contoh tersebut antara lain:
1. Petir
Proses munculnya petir terjadi karena perpindahan elektron. Dalam hal ini, langit memiliki kelebihan elektron. Agar kelebihan elektron tersebut segera ditransfer, maka petir akan mencari tempat yang paling dekat dengan awan. Proses inilah yang nantinya menghasilkan petir.
2. Saat Menyisir Rambut
Pada proses ini, gesekan antara sisir dan rambut akan mengganggu jumlah muatan pada kedua benda tersebut. Perbedaan jumlah muatan inilah yang nantinya akan menghasilkan listrik statis.
3. Kain Sutra yang Digosokkan pada Batang Kaca
Proses nya kurang lebih sama dengan saat kamu menyisir rambut. Gesekan yang terjadi antara keduanya menyebabkan lompatan elektron yang membuat kedua benda menjadi saling tarik menarik.
4. Penggaris Plastik Digosokkan pada Kain Wol
Prosesnya sama dengan kain sutra dan kaca. Kedua benda yang bermuatan netral, namun ketika saling digosokan maka kenetralannya akan terganggu. Sehingga, memunculkan lompatan elektron dari satu benda ke benda lainnya.
Penggunaan Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari
Setelah mengetahui contoh dari munculnya listrik ini, pertanyaanya adalah apakah listrik ini bisa dimanfaatkan atau hanya fenomena yang terjadi begitu saja? Maka jawabannya adalah tentu bisa dimanfaatkan. Beberapa contoh pemanfaatan dari listrik ini antara lain:
1. Cat Mobil
Pernahkah kamu terpikir bagaimana sebuah cat bisa menempel pada permukaan body mobil? Inilah salah satu contoh penggunaan listrik jenis ini dalam kehidupan sehari-hari.
Ketika cat tersebut disemprotkan, maka partikel halus dari cat akan memiliki muatan karena bergesekan dengan udara. Bagian bodi kendaraan akan menerima muatan yang berlawanan dengan partikel cat tersebut, sehingga semprotan cat tadi akan tertarik ke bodi kendaraan
Metode ini juga akan berguna ketika kamu akan mengecat pada permukaan body yang kurang rata. Nantinya, partikel cat akan menempel dengan cara mengikuti medan listrik yang ada.
Karena proses tersebut maka tetesan cat akan menutupi semua bagian kendaraan, bahkan yang sulit dijangkau oleh cat semprot. Metode ini juga akan membuat proses pengecatan menjadi rata dan menjangkau semua tempat.
2. Mesin Fotocopy
Pemanfaatan lainnya dari listrik statis bisa kamu lihat pada penggunaan mesin fotocopy. Pada prinsipnya, mesin ini akan bekerja dengan menggunakan prinsip beban induksi dan gaya coulomb.
Pada mesin fotocopy, bagian utama dari benda tersebut adalah plat fotokonduktor. Bagian tersebut akan menghantarkan listrik bergantung pada cahaya. Ketika dalam kondisi gelap, maka panel tidak akan menghantarkan listrik. Namun, saat terkena cahaya, maka lembaran plat tersebut baru akan menghantarkan listrik.
Nantinya, plat tersebut akan mendapatkan induksi dengan menggerakan konduktor yang memiliki muatan negatif. Oleh sebab itu, maka plat akan memiliki muatan positif sebagai hasil induksi.
Proses selanjutnya adalah kertas yang akan digunakan akan disinari cahaya. Cahaya tersebut akan dipantulkan dan mengenai plat fotokonduktor yang sudah memiliki muatan. Akibatnya, muatan listrik akan terbentuk persis pada bagian kertas yang akan dicopy.
Tinta yang bermuatan negatif akan disemprotkan ke plat, tinta kemudian ditransfer ke kertas yang akan kamu gunakan. Lapisan kertas ini akan dipanaskan agar tinta menempel dengan lebih kuat.
3. Printer Inkjet
Masih berkaitan dengan mesin cetak, pemanfaatan lainnya listrik ini bisa kamu lihat pada mesin printer inkjet. Cara kerja dari mesin ini adalah dengan menyemprotkan partikel tinta halus ke permukaan kertas dengan memanfaatkan beberapa titik injeksi. Nantinya, bahan yang akan dicetak akan memperlihatkan bentuknya.
Untuk melakukan hal tersebut, maka dibutuhkan gaya elektrostatis untuk mengatur posisi pancaran tinta yang jatuh. Nantinya, tetesan tinta yang kecil akan disemprotkan melalui saluran kecil pada bagian kepala cetak.
Selanjutnya, tinta tersebut akan melewati dua plat logam. Jika plat logam tersebut mendapatkan energi potensial listrik, maka tetesan tinta tadi akan menjadi memiliki muatan.
Selanjutnya, plat akan menyesuaikan titik jatuhnya tinta. Caranya adalah dengan memanfaatkan tinta yang telah memiliki muatan positif, maka akan ditarik ke plat yang bermuatan negatif dan ditolak oleh plat yang bermuatan positif. Proses inilah yang membuat tinta akan jatuh pada posisi yang pas.
4. Pengumpul Asap
Jika kamu pernah melihat bagian cerobong asap pada sebuah pabrik, maka salah satu bagian pada cerobong asap adalah pengumpul asap. Bagian tersebut bekerja dengan dua plat logam dengan muatan berlawanan yang terpasang pada cerobong asap.
Nantinya, asap yang mengalir lewat cerobong asap tersebut akan diinduksi, sehingga akan memiliki muatan listrik. Muatan listrik tersebut bisa menjadi positif atau negatif. Hal ini akan membuat partikel menjadi tarik menarik dan membentuk partikel lebih berat dan lebih besar.
Berat yang meningkat ini akan mencegah partikel terbang bersama asap, nantinya partikel ini akan jatuh ke bagian bawah cerobong asap. Cara inilah yang digunakan untuk menyaring asap pada cerobong asap dan mengurangi polusi udara.
Rumus yang Berkaitan dengan Listrik Statis
Pemanfaatan lainnya dari listrik ini juga akan kamu temukan pada beberapa rumus berikut:
1. Potensial Listrik
Potensial listrik merupakan sebuah usaha dari tiap satuan muatan listrik yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan dari satu titik ke titik lainnya. Besaran potensial listrik itu sendiri bisa dihitung dengan cara berikut:
V = k.Q/R
Dimana V merupakan potensial listrik dalam satuan volt (V), Q merupakan muatan sumber dalam satuan coulomb (C), dan r adalah jarak terhadap sumber muatan dengan satuan meter. Sementara k sendiri merupakan koefisien yang dinyatakan dengan nilai 9×109 Nm2/C2.
2. Energi Potensial Listrik
Hal lainnya yang juga bisa diukur dengan memanfaatkan listrik statis adalah energi potensial listrik yang bisa muncul. Energi potensial listrik sendiri merupakan energi yang akan dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lainnya. Rumus untuk menghitungnya adalah sebagai berikut:
Ep = k. (q1.q2/r)
Dima Ep merupakan energi potensial muatan yang diperlukan. Sementara q1 dan q2 adalah muatan masing-masing partikel dalam satuan coulomb dan r adalah jarak terhadap sumber muatan dalam satuan meter. Sementara k adalah koefisien yang dinyatakan dengan nilai 9×109 Nm2/C2.
3. Medan Listrik
Kamu juga bisa mengukur medan listrik dengan memanfaatkan listrik ini. Medan listrik sendiri merupakan daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik.
Jika muatannya positif, maka arah medan listrik akan bergerak keluar dari sumber muatan. Sementara jika muatannya negatif, maka akan bergerak masuk ke arah dalam sumber muatan.
Nantinya, benda dengan muatan yang menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber. Sementara muatan lain yang terletak atau terpengaruh medan listrik akan disebut dengan muatan uji. Rumus untuk menghitung kuat medan listrik adalah sebagai berikut:
E = k. Q/r2
Di mana E adalah kuat medan listrik, Q adalah besar muatan sumber, dan r adalah jarak muatan uji terhadap muatan sumber. Sementara k adalah koefisien yang dinyatakan dengan nilai 9×109 Nm2/C2.
Rumus lainnya adalah:
E = F/q
Dimana F adalah gaya coulomb dan q adalah besar muatan uji.
Adakah Bahaya pada Listrik Statis?
Selain masalah pemanfaatan, maka hal lainnya yang juga perlu menjadi perhatian adalah masalah bahaya yang bisa ditimbulkan. Dalam hal ini, maka listrik ini memang bisa memunculkan bahaya.
Hal itu karena pada prosesnya, bisa saja terjadi percikan api. Contohnya saat mobil berjalan, gejala statis akan muncul saat ban bergesekan dengan jalan dan menimbulkan muatan negatif.
Di lain sisi, logam yang berdekatan dengan ban bisa bermuatan positif. Jika terjadi induksi, maka api bisa saja terpercik jika kedua muatan tersebut saling bertemu.
Sudah Paham dengan Listrik Statis?
Selain listrik dinamis yang sering kamu gunakan sehari-hari, listrik statis juga ternyata memiliki banyak manfaat. Selain tentu saja akan menimpakan bahaya jika penanganan salah.
