Listrik Statis
apa itu listrik statis ?
Listrik statis ialah sebuah kumpulan dari muatan listrik di dalam jumlah tertentu yang tidak mengalir ataupun tetap (statis). Tetapi jika terjadi sebuah pengosongan muatan yang akan memakan waktu secara singkat. Ada juga pengertian dari listrik statis yang lainnya yaitu ialah sebuah fenomena dari kelistrikan yang mana muatan listriknya tidak bergerak dan juga biasanya terdapat pada benda yang juga bermuatan listrik.
Bisa dikatan pula listrik statis timbul dikarenakan adanya sebuah fenomena yang mana benda-benda yang mempunyai aliran listrik yang saling berpautan tanpa adanya sebuah daya listrik atau juga dengan kata lain benda tersebut bisa menghasilkan sebuah proton ataupun elektron tanpa menggunakan sebuah elemen pembangkit energi listrik. Listrik statis juga bisa ditimbulkan oleh dua benda yang mempunyai muatan listrik yang berbeda.
Muatan Listrik
Apa itu muatan listrik ??
Suatu pengamatan dapat memperlihatkan bahwa bila sebatang gelas digosok dengan kain wool atau bulu domba; batang gelas tersebut mampu menarik sobekan-sobekan kertas. Ini menunjukkan bahwa gelas timbul muatan listrik. Selain dengan cara menggosok kain wool pada batang kaca tersebut, maka salah satu cara untuk membuat benda dapat dijadikan listrik adalah dengan cara INDUKSI.
Salah satu sifat muatan listrik adalah adanya dua macam muatan yang menurut konvensi disebut muatan positif dan negatif. Interaksi antara muatan-muatan dapat dinyatakan sebagai berikut :
“Dua muatan yang sejenis ( kedua-duanya positif atau kedua-duanya negatif ) saling tolak menolak; sedangkan dua muatan yang tidak sejenis (yang satu positif dan yang lain negatif) akan saling tarik menarik”.
Satuan muatan listrik dalam SI adalah Coulomb (C), muatan listrik diberi simbol lambang Q. Alat untuk mengetahui benda bermuatan listrik disebut elektroskop (gambar 2).
Suatu pengamatan dapat memperlihatkan bahwa bila sebatang gelas digosok dengan kain wool atau bulu domba; batang gelas tersebut mampu menarik sobekan-sobekan kertas. Ini menunjukkan bahwa gelas timbul muatan listrik. Selain dengan cara menggosok kain wool pada batang kaca tersebut, maka salah satu cara untuk membuat benda dapat dijadikan listrik adalah dengan cara INDUKSI.
Salah satu sifat muatan listrik adalah adanya dua macam muatan yang menurut konvensi disebut muatan positif dan negatif. Interaksi antara muatan-muatan dapat dinyatakan sebagai berikut :
“Dua muatan yang sejenis ( kedua-duanya positif atau kedua-duanya negatif ) saling tolak menolak; sedangkan dua muatan yang tidak sejenis (yang satu positif dan yang lain negatif) akan saling tarik menarik”.
Satuan muatan listrik dalam SI adalah Coulomb (C), muatan listrik diberi simbol lambang Q. Alat untuk mengetahui benda bermuatan listrik disebut elektroskop (gambar 2).
Hukum Coulomb (F = coulomb)
https://en.wikipedia.org
Charles Augustin de Coulomb
Lahir: 14 Juni 1736 Angoulême, Angoumois, Prancis Meninggal : 23 Agustus 1806 (umur 70) Paris, Prancis Kebangsaan: Perancis Bidang: Fisika Dikenal: Hukum Coulomb |
Penemuan Hukum Coulomb pertama kali ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb. Ia berhasil menemukan hubungan antara besar gaya listrik dari dua muatan listrik, besar muatan listrik, dan jarak antara dua muatan listrik dengan menggunakan neraca puntir. Apabila bola kecil diberi muatan listrik sejenis, maka kedua bola tolak-menolak. Besarnya gaya tolak-menolak sebanding dengan besar sudut puntiran kawat kecil yang dapat dibaca pada skala.
Percobaan Coulomb menunjukkan bahwa gaya listrik antara dua benda bermuatan sebanding dengan perkalian kedua muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dua benda tersebut. Pernyataan di atas dikenal sebagai hukum Coulomb. |
Berdasarkan hukum Coulomb, gaya listrik pada dua benda makin besar bila muatan listrik keduanya makin besar atau jarak keduanya makin kecil. Sebaliknya, gaya listrik pada dua benda makin kecil bila muatan listriknya makin kecil atau jarak keduanya makin besar.
Gaya Coulomb juga berlaku pada partikel-partikel bermuatan listrik. Besarnya gaya listrik yang bekerja antara dua partikel bermuatan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
Gaya Coulomb juga berlaku pada partikel-partikel bermuatan listrik. Besarnya gaya listrik yang bekerja antara dua partikel bermuatan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
https://adiwarsito.wordpress.com
Gambar 3. gaya Interaksi antar dua muatan
gambar 4. virtual lab yang bisa dijalankan
Medan listrik (E = N/C)
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.
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.
http://rumushitung.com
gambar 5. arah medan listrik pada muatan
besar medan magnet pada suatu titik dapat dirumuskan secara matematika dengan persamaan:
energi Potensial listrik (Ep = Joule)
Pada kesempatan ini kita akan membicarakan besaran lainnya dalam listrik statis yaitu energi potensial listrik dan potensial listrik. Keduanya mempunyai kemiripan dengan gaya dan medan listrik. Meskipun secara jenis besaran sangtalah berbeda. Hal itu karena medan dan gaya adalah besaran vektor.
Bayangkan ada sebuah muatan yang ingin dipindahkan dari satu titik ke titik lainnya. Berapa energi yang dibutuhkan untuk melakukan hal tersebut? Itulah energi potensial listrik. Energi potensial listrik sistem muatan titik adalah energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik q dari titik tak berhingga ke posisi akhir. Sebuah muatan listrik Q2 yang dibawa dari tak hingga ke titik yang berjarak r dari muatan Q1, energi potensial muatan sistem ini adalah Ep. Besar energi potensial dapat dituliskan secara matematis menjadi :
Bayangkan ada sebuah muatan yang ingin dipindahkan dari satu titik ke titik lainnya. Berapa energi yang dibutuhkan untuk melakukan hal tersebut? Itulah energi potensial listrik. Energi potensial listrik sistem muatan titik adalah energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik q dari titik tak berhingga ke posisi akhir. Sebuah muatan listrik Q2 yang dibawa dari tak hingga ke titik yang berjarak r dari muatan Q1, energi potensial muatan sistem ini adalah Ep. Besar energi potensial dapat dituliskan secara matematis menjadi :
Energi potensial listrik adalah besaran skalar, dalam perhitungan tanda muatan disertakan kedalam rumus. Energi potensial listrik total suatu sistem muatan akan sama dengan jumlah aljabar energi potensial listrik setiap pasangan. Usaha (W) di dalam medan listrik sama dengan perubahan energi potensial listrik. Besar dapat dirumuskan secara matematis dengan persamaan:
potensial listrik (V = volt)
Beda potensial listrik didefinisikan sebagai negatif usaha persatuan muatan yang dilakukan oleh medan listrik pada muatan uji positif jika muatan berpindah dari satu titik ke titik yang lain. Potensial listrik V pada suatu titik akibat keberadaan muatan sumber titik pada jarak r terhadap titik tersebut dapat dirumuskan:
Kapasitor
http://www.teknikelektronika.com
gambar 6. macam-macam kapasitor
|
Pengertian kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan arus listrik di dalam medan listrik sampai batas waktu tertentu dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan arus listrik. Kapasitor ditemukan pertama kali oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9×1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Kapasitor disebut juga kondensator. Kata “kondensator” pertama kali disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Italia “condensatore”), yaitu kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik. Seperti halnya resistor, kapasitor juga tergolong ke dalam komponen pasif elektronika. Adapun cara kerja kapasitor dalam sebuah rangkaian elektronika adalah dengan cara mengalirkan arus listrik menuju kapasitor. Apabila kapasitor sudah penuh terisi arus listrik, maka kapasitor akan mengeluarkan muatannya dan kembali mengisi lagi. Begitu seterusnya.
Fungsi dari Kapasitor: 1. Untuk menghilangkan bunga api listrik pada rangkaian-rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba diputuskan. 2. Pada rangkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil. 3. Untuk memperbesar effisiensi daya transmisi (penyebaran) arus bolak-balik. 4. Untuk memilih panjang gelombang (tuning) pesawat penerima radio. Setiap kapasitor mempunyai kapasitas (C), yaitu perbandingan antara besar muatan (Q) dari salah satu keping dengan beda potensial (V) antara kedua keping-kepingnya dapat dirumuskan menjadi : |
kapasitor keping sejajar
Energi kapasitor
Kapasitor yang dihubungkan dengan sumber tegangan akan menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besarnya energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari sumber tegangan ke dalam kapasitor tersebut. Perhatikan gambar dibawah menggambarkan grafik pengisian kapasitor dari keadaan kosong. Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik, Energi yang tersimpan dalam kapasitor (energi Potensial ) W dinyatakan oleh :
Rangkaian kapasitor
Referensi :
- Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga.
- Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika. Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga
- Tipler, P. A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid I (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga Jilid I.