Penjelasan Tentang Listrik Statis

Listrik Statis – Secara umum listrik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu listrik statis dan dinamis. Listrik statis merupakan jenis listrik yang muatannya bersifat diam. Berikut akan dijelaskan mengenai listrik statis yang lebih rinci.

A. Muatan Listrik

Atom sebagai unsur penyusun zat pada dasarnya tersusun dari partikel-partikel yang sangat kecil, disebut partikel subatom. Terdapat tiga jenis partikel subatom yang penting dan perlu kita kenali, yaitu proton, neutron, dan elektron. Subpartikel atom yang memiliki sifat sama, yaitu proton dan elektron, kemudian disebut sebagai muatan listrik. Muatan listrik ibarat udara yang tidak bisa dilihat, tetapi bisa dirasakan. Akibatnya, penelitian mengenai muatan listrik hanya bisa dilakukan berdasarkan efek reaksi yang diberikannya. Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik disebut elektroskop.

Besar muatan listrik proton dan elektron adalah sama, tetapi jenisnya berbeda. Muatan listrik ini pertama kali ditemukan oleh Benjamin Franklin. Ia kemudian memberikan tanda (+) atau (-) pada muatan listrik yang tak mengandung arti ﬁsis. Jenis muatan listrik proton adalah positif (+), neutron adalah netral, dan elektron adalah (-).

Sifat-sifat yang dimiliki muatan listrik yaitu, muatan listrik yang sejenis (negatif dengan negatif atau positif dengan positif) jika didekatkan akan saling tolakmenolak. Kemudian, muatan listrik yang tidak sejenis (negatif dengan positif) jika didekatkan akan saling tarik-menarik.

Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda. Salah satu jenis elektroskop yang sering digunakan adalah elektroskop daun. Bagian penting elektroskop daun adalah sebuah tangkai logam dari bagian logam kuningan dengan ujung bawah berbentuk pipih. Pada ujung ini ditempatkan dua helai logam sangat tipis yang terbuat dari bahan aluminium atau emas, biasa disebut dengan bagian daun. Ujung atas berbentuk cakram atau bola yang berfungsi sebagai penghantar muatan dan kotak kaca.

B. Pemuatan Listrik

Terdapat tiga cara untuk proses pemuatan listrik, yaitu menggosok, induksi, dan arus listrik.

a. Menggosok

Cara ini dapat dilakukan dengan menggosokkan dua benda dalam satu arah. Cara ini disebut juga metode gesekan. Jenis muatan yang diperoleh dengan metode gesekan, di antaranya:

1. Benda berbahan plastik akan bermuatan negatif jika digosokkan pada kain wol.

2. Benda berbahan ebonit akan bermuatan negatif jika digosokkan pada kain wol.

3. Benda berbahan kaca akan bermuatan negatif jika digosokkan pada kain sutra.

b. Induksi

Metode ini dilakukan untuk memisahkan muatan listrik di dalam suatu penghantar dengan cara mendekatkan benda lain yang bermuatan listrik pada penghantar tersebut. Dengan cara induksi, muatan listrik yang dihasilkan akan berbeda jenis dengan muatan listrik pada benda yang digunakan untuk menginduksi. Contohnya adalah pemisahan muatan listrik pada elektroskop yang didekati oleh mistar plastik yang telah digosokkan pada kain wol. Pada induksi ini, muatan listrik yang dihasilkan elektroskop adalah muatan positif karena muatan listrik dari mistar plastik sebagai penghantar adalah muatan negatif.

c. Konduksi

Metode ini hanya dapat dilakukan pada benda yang terbuat dari bahan-bahan tertentu. Dalam metode ini, untuk menghasilkan muatan listrik, kedua benda harus mengalami kontak langsung agar sejumlah elekton mengalir dari satu benda ke benda yang lainnya. Bahan yang dapat mengalirkan sejumlah elektron secara bebas pada bahan lain disebut konduktor. Berdasarkan kekuatannya, bahan konduktor terbagi dua, yaitu konduktor baik dan konduktor kurang baik. Bahan yang termasuk konduktor baik adalah logam, khususnya aluminium, tembaga, dan perak. Sedangkan, bahan yang termasuk konduktor kurang baik adalah air, badan manusia, dan tanah. Sementara itu, bahan yang tidak dapat mengalirkan elektron pada bahan lain disebut isolator. Bahan yang termasuk isolator di antaranya karet, plastik-plastik seperti PVC, politen, dan perspek.

C. Hukum Coloumb

Hukum Coloumb adalah aturan yang mengemukakan tentang hubungan antara gaya listrik dan besar masingmasing muatan listrik. Nama Coloumb diambil dari nama ﬁsikawan yang pertama kali mengamati gaya tarik-menarik atau tolak-menolak benda bermuatan listrik, yaitu Charles Augustin de Coloumb (1736-1804). Dalam pengamatannya, ia melakukan percobaan menggunakan alat yang bernama neraca puntir. Berdasarkan percobaan ini, Coloumb mengemukakan suatu aturan atau hukum yang berbunyi:

“Gaya listrik (tarik-menarik atau tolak-menolak) antara dua muatan sebanding dengan besar muatan listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua muatan listrik.”

Secara matematis, Hukum Coloumb dapat ditulis dalam persamaan:

Pada umumnya, nilai permitivitas (ε) medium selain udara atau ruang hampa atau zat lainnya, lebih besar daripada permitivitas ruang hampa (ε0), dinotasikan ε > ε0. Perbandingan antara ε dan ε0 disebut konstanta dielektrik suatu zat dan diberi lambang k.