Listrik statis adalah
fenomena kelistrikan dimana muatan listriknya tidak bergerak. Dalam pembahasan mengenai listrik statis ini tidak membahas mengenai aliran
muatan listrik. Namun yang menjadi pokok bahasan adalah interaksi antar muatan dan
fenomena-fenomena yang disebabkan oleh adanya muatan listrik tersebut.
Atau pengertian lainnya
adalah listrik yang diam untuk sementara pada suatu benda.Salah satu contoh
untuk menghasilkan listrik statis dalam kehidupan kita sehari-hari ialah dengan
menggosokkan penggaris plastik dengan kain wool, kaca dengan kain sutra, mika
dengan kain wol atau mika dengan kain sutra.
Listrik statis merupakan
energi yang dimiliki oleh benda bermuatan listrik.Muatan listrik bisa negatif
atau positif.Semua zat terbentuk dari atom-atom.Setiap atom mempunyai inti atom
yang terdiri dari proton dan elektron yang mengelilinginya.Proton mempunyai
muatan listrik positif, dan elektron mempunyai muatan listrik negatif.Ketika
dua zat seperti balon dan tangan kamu saling digosokkan, elektron ditarik dari
material yang mempunyai daya tarik yang lemah (tangan) dan menempel pada
material yang mempunyai daya tarik yang kuat (balon).
Hal ini menyebabkan kedua
material menjadi bermuatan listrik.Material yang kehilangan elektron menjadi
bermuatan positif dan material mendapatkan elektron menjadi bermuatan
negatif.Balon dan tangan merupakan listrik netral (jumlah muatan positif dan
negatifnya sebanding) sebelum digosok. Karena jumlah muatan positif dan
negatifnya sama.
Setelah digosok, balon mempunyai muatan negatif berlebih dan
tangan mempunyai muatan positif yang berlebih.Muatan listrik yang tidak sejenis
saling tarik menarik, sehingga muatan negatif balon ditarik ke muatan positif
tangan karena perbedaan muatannya.Perhatikan dalam gambar bahwa tidak ada
perubahan jumlah muatan total gabungan. Penggosokan menyebabkan
elektron-elektron yang ada bergerak dari satu obyek ke obyek yang lain.
·
2.
Listrik Dinamis
Listrik dinamis adalah
listrik yang mengalir atau listrik yang dapat bergerak.Pengertian lainnya
Listrik itu ialah suatu gejala listrik yang diakibatkan oleh muatan listrik
yang serta-merta bergerak atau mengalir dalam suatu rangkaian listrik.Cara
mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagai waktu dengan
satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. Kuat arus
pada rangkaian bercabang sama dengan kuata arus yang masuk sama dengan kuat
arus yang keluar. Sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap
ujung-ujung hambatan. Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan.Pada rangkaian
seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang
tegangan tidak berpengaruh pada hambatan.Semua itu telah dikemukakan oleh hukum
Kirchoff yang berbunyi “jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah
kuat arus listrik yang keluar”. Berdasarkan hukum ohm dapat disimpulkan cara
mengukur tegangan listrik adalah kuat arus × hambatan. Hambatan nilainya selalu
sama karena tegangan sebanding dengan kuat arus. tegangan memiliki satuan
volt(V) dan kuat arus adalah ampere (A) serta hambatan adalah ohm.
Ilmu pengetahuan tentang listrik bermula dari pengamatan yang dilakukan
oleh Thales dari Miletus pada tahun 600 SM, bahwa batu ambar yang digosok
dengan kain berbulu dapat menarik potongan jerami yang ada didekatnya.
Pengatahuan tentang magnetisme kembali kepada pengamatan bahwa batu-batuan yang
terdapat secara alami (yakni, magnetik) akan menarik besi. Kedua ilmu
pengetahuan ini berkembang agak terpisah sampai tahun 1820, ketika Hans
Christian Oersted (1777 – 1851) mengamati hubungan antara keduanya, bahwa arus
listrik di dalam sebuah kawat dapat mempengaruhi sebuah jarum kompas
magnetik.Ilmu pengetahuan baru mengenai elektromagnetisme dikembangkan lebih
jauh oleh banyak peneliti, dan salah seorang yang paling penting diantaranya
adalah Michael Faraday (1791 – 1867).James Clerk Maxwell (1831 – 1879)
merumuskan hukum-hukum elektromagnetisme di dalam bentuk yang kita kenal
seperti sekarang. Dalam kehidupan sehari-hari terdapat beberapa contoh gejala
listrik statik, misalnya :
• Sisir atau penggaris yang digosok-gosokkan pada rambut yang kering atau kain wol akan menarik potongan kertas kecil. Lihat gambar!
• Sisir atau penggaris yang digosok-gosokkan pada rambut yang kering atau kain wol akan menarik potongan kertas kecil. Lihat gambar!
Listrik statis (listrik tidak mengalir) adalah listrik yang tidak
mengalir dan perpindahan arusnya terbatas.Listrik statis atau elektrostatiska
merupakan bagian dari ilmu listrik yang mempelajari sifat -sifat muatan
listrik.Dari pelajaran listrik statis, kita dapat mengetahui bahwa elektron
adalah muatan listrik negatif yang mudah berpindah melalui bahan konduktor
serta sulit berpindah melalui bahan isolator. Namun demikian, pemanfaatan
listrik lebih banyak berkaitan dengan muatan listrik yang bergerak (listrik
dinamis), seperti pemanfaatan listrik dalam kehidupan seharai- hari, baik di
rumah, di kantor, di perusahaan, maupun di industri kecil dan besar.
Listrik
Dinamis
Perkembangan teknik kelistrikan sampai tahun 1800, terutama yang
mencakup produksi muatan statis masih dihasilkan oleh alat- alat yang relatif
besar sehingga kurang praktis dalam penggunaannya.Di alam sendiri terjadi
pertunjukan kelistrikan yang sangat hebat, yaitu kilat.Kenyataan bahwa kilat
adalah fenomena kelistrikan baru dipahami ketika pada tahun 1752, Franklin
dengan eksperimen layangannya yang tekenal menunjukkan bahwa kilat merupakan
percikan listrik raksasa.Akhirnya, pada tahun 1800, suatu peristiwa yang sangat
penting secara praktis terjadi, yaitu ketika Alessandro Volta membuat batrai
listrik yang dapat menghasilkan aliran muatan listrik tetap (arus listrik).Penemuan
ini membuka era baru yang mengubah peradaban kita karena teknologi saat ini
bertumpu pada arus listrik.
Listrik
dinamis (listrik mengalir) adalah listrik yang mengalir. Sumber arus listrik
yang dapat menghasilkan beda potensial yang dapat menyebabkan listrik dapat
mengalir
Perbedaan Listrik Statis dan Dinamis
Beberapa
hal yang membedakan fenomena listrik dinamis dan listrik statis dapat kita
rangkum sebagai berikut:
1. aliran (perpindahan) elektron secara kontinyu pada listrik dinamis tidak terjadi pada listrik statis. Hal ini terjadi karena elektron- elektron pada konduktor (yang menjadi penghantar) memang sangat mudah berpindah.Sedangkan perpindahan elektron pada listrik statis terjadi karena gesekan atau gosokan (pada beberapa kasus juga karena induksi) serta tidak mengalir kontinyu.
2. listrik dinamis hanya terjadi dengan penghantar konduktor. Sementara isolator berfungsi untuk mencegah manusia tersengat listrik dinamisnya.
3.listrik dinamis terdiri atas arus searah dan bolak balik.
4.parameter parameter listrik dinamis dapat diukur dengan alat ukur yang baku. Sementara pada listrik statis susah diukur, misalnya sulit mengukur arus, tegangan, hambatan, dan daya listrik pada penggaris plastik yang menarik serpihan kertas.
1. aliran (perpindahan) elektron secara kontinyu pada listrik dinamis tidak terjadi pada listrik statis. Hal ini terjadi karena elektron- elektron pada konduktor (yang menjadi penghantar) memang sangat mudah berpindah.Sedangkan perpindahan elektron pada listrik statis terjadi karena gesekan atau gosokan (pada beberapa kasus juga karena induksi) serta tidak mengalir kontinyu.
2. listrik dinamis hanya terjadi dengan penghantar konduktor. Sementara isolator berfungsi untuk mencegah manusia tersengat listrik dinamisnya.
3.listrik dinamis terdiri atas arus searah dan bolak balik.
4.parameter parameter listrik dinamis dapat diukur dengan alat ukur yang baku. Sementara pada listrik statis susah diukur, misalnya sulit mengukur arus, tegangan, hambatan, dan daya listrik pada penggaris plastik yang menarik serpihan kertas.
Hukum Coulomb yang dinyatakan oleh Charles Augustin de
Coulomb(1786) adalah sebagai berikut :
“ Gaya tarik menarik atau gaya tolak antara dua muatan listriksebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalikdengan kuadrat jarak antara kedua muatan”
Secara matematis Hukum Coulomb dirumuskan sebagai berikut :
F=k Q1.Q2/r2
Dengan :
F = gaya Coulomb ( Newton )
q = muatan listrik ( Coulomb )
r = jarak kedua muatan ( meter )
k = konstanta = 9 .109 N.m2/C2
Ԑ0 = permitivitas listrik dalam ruang hampa udara = 8,85 .
10-12 C2/Nm2
Medan Listrik
Medan listrik adalah suatu daerah/ruang di sekitar muatan listrik yangmasih dipengaruhi oleh
gaya listrik.
Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yangarahnya keluar
(menjauhi)muatan positif dan masuk (mendekati) muatan negatif.
Kuat medan listrik adalah besarnya gaya Coulomb untuk tiap satusatuan muatan.
E=F/Q
Dengan :
E = kuat medan listrik ( N/C )
F = gaya Coulomb ( N )
q = muatan uji ( C )
Konsep
Dasar Listrik Statis
Listrik
statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang berada
dalam keadaan diam (statis).Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah
penggaris yang telah digosok-gosokkan ke rambut dapat menarik potongan-potongan
kecil kertas.Gejala tarik menarik antara dua buah benda seperti penggaris
plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan menggunakan konsep muatan
listrik.
Berdasarkan
konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu muatan positif dan
muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron yang dapat
berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan elektron
dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron dikatakan
bermuatan negatif.Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan sifat listrik
suatu benda.
Dua
buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak ketika
didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan muatan yang berbeda
(tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu sama lain. Tarik
menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik adalah
bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.
Gaya Coulomb
Gaya
coulomb atau gaya listrik yang timbul antara benda-benda yang bermuatan listrik
dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu sebanding besar muatan listrik dari tiap-tiap benda
dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara benda-benda bermuatan listrik
tersebut.
gaya
coulomb antara dua benda bermuatan listrik
Jika
benda A memiliki muatan q1 dan benda B memiliki muatan q2 dan benda A dan benda B
berjarak r satu sama lain, gaya listrik yang timbul di
antara kedua muatan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut
Dimana
F adalah gaya listrik
atau gaya coulomb dalam satuan newton k adalah
konstanta kesebandingan yang besarnya 9 x 109 N m2 C–2 muatan qdihitung dalam satuan coulomb (C)
konstanta k juga dapat ditulis dalam bentuk
dengan ε0 adalah permitivitas ruang hampa
yang besarnya 8,85 x 10–12 C2N–1 m–2
Gaya
listrik merupakan besaran vektor sehingga operasi penjumlahan antara dua gaya
atau lebih harus menggunakan konsep vektor, yaitu sesuai dengan arah dari
masing-masing gaya. Secara umum, penjumlahan vektor atau resultan dari dua gaya
listrik F1 dan F2 adalah sebagai berikut.
1. untuk dua gaya yang searah
maka resultan gaya sama dengan penjumlahan dari kedua gaya tersebut. Adapun,
untuk dua gaya yang saling berlawanan, resultan gaya sama dengan selisih dari
kedua gaya
R = F1 + F2 dan R = F1 – F22.
2. Untuk dua gaya yang saling
tegak lurus, besar resultan gayanya adalah
3. untuk dua gaya yang membentuk
sudut θ satu sama lain, resultan gayanya dituliskan
sebagai berikut
Untuk
penjumlahan lebih dari dua gaya, perhitungannya dapat menggunakan metode
analitis (lihat pembahasan tentang analisis vektor).
Medan Listrik
Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki
medan listrik di sekitarnya. Medan listrik adalah daerah di sekitar benda
bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di
dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan
mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau gaya tolak.
Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan
listrik dapat digambarkan menggunakan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan
positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar dari muatan tersebut.
Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk ke
muatan tersebut.
Besar medan listrik dari sebuah benda
bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah
benda bermuatan, kuat medan listrik E benda
tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul
di antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan
dan F = E q’
Adapun
kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu titik yang berjarak r dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai
berikut
Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.
Kuat
medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka
penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan
vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah
keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari
sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan
tersebut.
Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat
menyimpan energi listrik karena medan listrik timbul di antara dua plat
tersebut. Kuat medan listrik di dalam dua plat sejajar yang bermuatan listrik
adalah
Dimana
σ adalah
rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m2
ε0 adalah permitivitas
ruang hampa
Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik
dari sebuah bola konduktor berongga yang bermuatan listrik, yaitu sebagai
berikut.
Thank's Class ...
CP / e-mail : 085624509182 / riyanturmudzi11@gmail.com
ac
Tidak ada komentar:
Posting Komentar