aplikasi listrik statis dalam kehidupan
Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir atau listrik yang
muatan-muatan listriknya berada dalam keadaan diam. Listrik statis merupakan
bentuk listrik yang dihasilkan bila beberapa benda digosokkan satu sama lain.
1. PENGGARIS BERMUATAN LISTRIK
Kalian telah mengetahui bahwa
apabila penggaris atau mistar plastic digosok-gosokkan pada rambut yang
kering, kemudian didekatkan pada sobekan kertas kecil, maka sobekan kertas
kecil tersebut akan tertarik dan menempel pada penggaris. Mengapa hal itu dapat
terjadi? Karena penggaris plastik yang digosok-gosokkan pada rambut, menjadi
bermuatan listrik. Muatan listrik itulah yang menyebabkan sobekan kertas kecil
dapat tertarik ke penggaris. Perhatikan gambar di samping! Tentu dalam benak
kalian timbul pertanyaan, Bagaimana muatan listrik tersebut dapat berada pada
penggaris? Sebelum menjawab pertanyaan tersebut, pahamilah terlebih dahulu
penjelasan berikut ini. Semua zat yang ada di alam ini tersusun dari atom yang
sangat kecil. Atom tersebut terdiri atas partikel-partikel yang bermuatan
positif, negatif, dan netral. Muatan positif disebut proton, muatan
negatif disebut elektron dan muatan netral disebut neutron.
Apakah harus rambut kering?
Bagaimana kalau tidak kering, berminyak misalnya?
Mengapa harus yang kering? Tentu
karena air mempunyai 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
karena air mempunyai 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
Inti atom atau disebut nukleus terdiri atas proton dan neutron
yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak terus-menerus. Elektron pada atom
dapat keluar atau masuk ke dalam susunan atom. Jika elektron keluar dari
susunan atom, maka jumlah proton dalam atom lebih banyak dari jumlah elektron,
sehingga atom menjadi bermuatan positif. Sedangkan apabila elektron
masuk pada susunan atom, maka jumlah proton dalam atom lebih sedikit dari
jumlah elektron, sehingga atom menjadi bermuatan negatif. Atom akan
bersifat netral (tidak bermuatan) bila jumlah proton dalam inti atom sama
dengan jumlah electron yang mengitari inti atom tersebut. Setelah memahami
penjelasan di atas, pertanyaan tadi dapat dijawab dengan penjelasan berikut.
Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut menjadi bermuatan listrik karena
elektron dari rambut berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik
kelebihan elektron. Akhirnya penggaris plastik tersebut menjadi bermuatan
negatif.
Berdasarkan penjelasan di atas dapat
disimpulkan bahwa sebuah benda netral dapat bermuatan listrik statis
dengan jalan digosokkan. Contoh lainnya, yaitu ketika batang plastik
digosok dengan kain wol, elektron-elektron dari kain wol berpindah ke batang
plastik, sehingga batang plastik kelebihan elektron. Dengan demikian,
batang plastik menjadi bermuatan negatif. Sebaliknya, ketika batang kaca
digosok dengan kain sutera, maka elektronelektron dari batang kaca berpindah ke
kain sutera, sehingga batang kaca kekurangan elektron. Dengan demikian,
batang kaca menjadi bermuatan positif.
Deret benda yang menunjukkan bahwa
benda akan memperoleh muatan negatif bila digosok dengan sembarang benda di
atasnya, dan akan memperoleh muatan positif bila digosok dengan
benda di bawahnya.dinamakan deret tribolistrik. Deret Tribolistrik
1. Bulu kelinci, 2. Gelas, 3. Mika, 4. Wol, 5. Bulu kucing, 6. Sutra, 7. Kapas, 8. Kayu, 9. Batu Ambar, 10. Damar, 11. Logam(Cu,Ni,Ag), 12. Belerang, 13. Logam(Pt,Au), 14. Seluloid
benda di bawahnya.dinamakan deret tribolistrik. Deret Tribolistrik
1. Bulu kelinci, 2. Gelas, 3. Mika, 4. Wol, 5. Bulu kucing, 6. Sutra, 7. Kapas, 8. Kayu, 9. Batu Ambar, 10. Damar, 11. Logam(Cu,Ni,Ag), 12. Belerang, 13. Logam(Pt,Au), 14. Seluloid
Apakah sobekan kertas yang tertarik
oleh penggaris plastic tersebut sebelumnya digosok dulu sehingga bermuatan?
Jika tidak, dari mana muatan pada kertas sehingga dapat tertarik oleh penggaris
plastic?
Sobekan kertas tidak perlu di
gosokkan, yang di gosok-gosokkan ke rambut adalah penggaris plastic. penggaris
yang digosok-gosokkan ke rambut menjadi bermuatan listrik. Muatan listrik
itulah yang menyebabkan sobekan kertas kecil dapat tertarik ke penggaris.
Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut menjadi bermuatan listrik karena
elektron dari rambut berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik
kelebihan elektron. Akhirnya penggaris plastik tersebut menjadi bermuatan
negatif dan bersifat menarik benda-benda kecil dan ringan termasuk
potongan-potongan kertas kecil,sesaat kemudian
potongan-potongan kertas kecil lepas
kembali karena muatan penggaris tersebut dinetralkan kembali oleh
molekul-molekul air di udara yang bersifat polar, yakni muatan negatif
penggaris pergi
menuju muatan positif
molekul-molekul air di udara. Berdasarkan penjelasan di atas dapat disimpulkan
bahwa sebuah benda netral dapat bermuatan listrik statis dengan jalan
digosokkan
2. TERJADINYA PETIR
PENGOSONGAN MUATAN LISTRIK
Timbulnya petir akibat loncatan muatan
listrik statis di ionosfir. Loncatan muatan listrik terjadi pada
saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut
pengosongan listrik statis. Pengosongan itu ditunjukkan oleh sambaran
petir pada Gambar 10.
Dari mana asal muatan listrik di
ionosfir? Kalau pada lapisan ionosfir tidak terdapat awan, mungkinkah petir itu
terjadi?
Ionosfer / Ionosfir Ketebalannya
ionosfer : 50 – 100 km
Adalah lapisan yang bersifat memantulkan gelombang radio. Karena ada penyerapan radiasi dan sinar ultra violet maka menyebabkan timbul lapisan bermuatan listrik yang suhunya menjadi tinggi. Tidak, karena petir itu terjadi karena adanya awan bermuatan. dan ketika awan yang bermuatan itu melepaskan muatannya maka akan terjadi petir.
Adalah lapisan yang bersifat memantulkan gelombang radio. Karena ada penyerapan radiasi dan sinar ultra violet maka menyebabkan timbul lapisan bermuatan listrik yang suhunya menjadi tinggi. Tidak, karena petir itu terjadi karena adanya awan bermuatan. dan ketika awan yang bermuatan itu melepaskan muatannya maka akan terjadi petir.
Muatan listrik dapat hilang dengan
pengosongan. Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi
elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain.
Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut
penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazim juga disebut pentanahan,
karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah.
Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar sehingga
menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut guntur. Proses terjadinya
petir dapat dijelaskan pada Gambar 11a, 11b, dan 11c. Bacalah
keterangan
ketiga gambar tersebut.
Apakah yang dimaksud dengan “jalan
bagi elektro” dalam hal ini? Bagaimana terbentuknya “jalan” tersebut?
Bagaimana penyaluran muatan ke tanah
dilakukan?
Arus sambaran petir yang mengenai
finial harus secara cepat dialirkan ke tanah dengan pengadaan sistem penyaluran
arus petir melalui jalan terpendek. Dimensi atau luas penampang, jumlah dan
rute penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls sesuai dengan tingkat
perlindungan yang ditentukan serta tingginya arus puncak petir. Pada penangkal
petir, Muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman melalui kabel logam ,
dan masuk ke dalam tanah. Itulah yang di sebut jalan bagi elektro.
Apakah setiap awan yang bermuatan
akan selalu menyebabkan terjadinya petir? Bagaimana anda menjelaskan secara
fisika jawaban anda?
Ketika langit berawan, tidak semua
awan adalah awan petir. Hanya awan cumulonimbus yang menghasilkan petir.
Petir terjadi karena pelepasan muatan listrik dari satu awan cumulonimbus
ke awan lainnya, atau dari awan langsung ke Bumi. Petir terjadi akibat
perpindahan muatan negatif menuju ke muatan positif. Menurut batasan fisika,
petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik
berbeda. Yaitu antara awan cumulonimbus dengan tanah atau antar awan cumulonimbus.
APLIKASI LISTRIK STATIS
PENANGKAL PETIR
Batang logam penangkal petir sering
dipasang di atas atap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dan
dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi
rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang
besar di dalam petir. Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, atau
pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan
melewati rumah atau bangunan lain. Pernahkah anda melihat penangkal petir?
Pernahkah anda melihat bangunan tinggi yang dilengkapi dengan penangkal petir
seperti Gambar 12. Penangkal petir itu merupakan contoh pengosongan
muatan statis yang tidak menimbulkan kerusakan.
Gambar 12.
Pada saat terjadi petir, pengosongan
listrik statis dari bagian bawah awan yang bermuatan ke Bumi akan melewati
batang penangkal petir ini. Muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman
melalui kabel logam tersebut, dan masuk ke dalam tanah. Penangkal petir menyediakan
suatu jalan aman bagi arus listrik petir sehingga mengalir masuk ke dalam tanah
dan tidak melewati bangunan tinggi tersebut.
Apakah penangkal petir harus terbuat
dari batang logam? Bagaimana jika bukan logam?
Penangkal petir memang terbuat dari
logam karena logam dapat menghantarkan arus listrik sehingga petir hanya
melewati bangunan saja. Bila penangkal petir tidak terbuat dari logam maka
petir akan langsung menghantam bangunan tersebut.
Mengapa petir dapat menimbulkan
kerusakan pada peralatan elektronik?
Pada dasarnya peralatan elektronik
memiliki medan listrik sehingga bila ada petir yang mendekati medan listrik
tersebut maka medan listrik pada peralatan elektronik akan berubah secara
drastis. Bila hal ini terjadi maka peralatan elektronik akan rusak.
Bagaimana bila di dekat rumah yang
berpenagkal petir terdapat pohon yang lebih tinggi dari ketingian penangkan
petir itu?
Bila terjadi hal demikian maka petir
akan menyambar pohon yang lebih tinggi dari penangkal petir. Ini terjadi karena
petir akan mencapai pohon lebih dahulu daripada rumah berpenangkal petir..
3. LISTRIK STATIS YANG TIMBUL SAAT
MENYETRIKA BAJU
Pada minggu yang cerah, Icha
menyetrika baju seragamnya. Sambil menunggu panasnya setrika, ia
menggosok-gosokkan setrika pada bajunya yang tipis. Ternyata Icha melihat dan
merasakan seakan-akan baju itu tertarik oleh setrika dan terdengar olehnya
bunyi gemercik. Mengapa semua itu bisa terjadi? Bagaimana hubungannya dengan
konsep fisika? Untuk menjawab pertanyaan ini perlu diperhatikan beberapa konsep,
yaitu menggosok, panas, dan baju tipis. Saat Icha 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 mempunyai 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.
Jika setrika yang tidak dialiri arus
digosokkan ke baju yang sama, apakah juga timbul muatan listrik?
Seperta pada keadaan sisir dengan
rambut maka hal yang sama berlaku pada setrika dan baju. Akan tetapi waktu yang
dibutuhkan akan berbeda karena setrika tidak memiliki sumber istrik lain selain
dalam proses penggosokan.
4. Proses Dasar Printer Laser
Prinsip kerja dasar dari laser
printer adalah listrik statis, energi yang sama yang bisa membuat pakaian
menempel pada pengering atau kilatan petir yang menyambar ke tanah. Listrik
statis adalah muatan listrik sederhana yang terjadi pada objek yang terisolasi,
seperti balon atau tubuh kita. Sejak muatan atom yang berlawanan saling
berinteraksi, objek yang berbeda muatan listriknya akan saling tarik-menarik.
Komponen Dasar Laser Printer
Printer laser menggunakan fenomena
ini seperti sebuah lem yang bisa dilepas dan direkatkan kembali. Komponen Inti
dari system ini adalah photoreceptor, secara umum seperti revolver drum atau
silinder. Drum assembly ini membuat photoconductive material yang banyak yang
ditembak oleh sinar proton.
Pada mulanya drum memberikan muatan positif total yang didapat dari kabel corona, kabel dengan aliran listrik yang mengalirinya. (beberapa printer menggunakan roler yang bermuatan didalam kabel corona, tapi sama dalam prinsip kerjanya.) pada saat drom berputar, printer akan mengeluarkan sinar laser tipis yang ditebakkan pada point yang telah ditentukan. Pada saat ini, laser menggambar, huruf dan gambar yang akan dicetak, seperti sebuah pola dari muatan listrik, yang disebut dengan electro static image. System ini juga bisa bekerja sebaliknya, atau gambar yang dibuat oleh listrik bermuatan positif yang dicetak pada latar belakang negative.
Pada mulanya drum memberikan muatan positif total yang didapat dari kabel corona, kabel dengan aliran listrik yang mengalirinya. (beberapa printer menggunakan roler yang bermuatan didalam kabel corona, tapi sama dalam prinsip kerjanya.) pada saat drom berputar, printer akan mengeluarkan sinar laser tipis yang ditebakkan pada point yang telah ditentukan. Pada saat ini, laser menggambar, huruf dan gambar yang akan dicetak, seperti sebuah pola dari muatan listrik, yang disebut dengan electro static image. System ini juga bisa bekerja sebaliknya, atau gambar yang dibuat oleh listrik bermuatan positif yang dicetak pada latar belakang negative.
Apa yang dimaksud dengan
photoconductive? Bagaimana hal ini terjadi?
Karena kelompok kami belum
memperoleh jawaban dari pertanyaan ini, maka kami belum menyertakan jawaban
dari pertanyaan tersebut. Selanjutnya, bila kami telah memnemukan jawaban dari
pertanyaan ini, kami akan segera kirim melalui e-mail.
Bagaimana Anda dapat menjelaskan
model matematis dari interaksi antar muatan?
Karena dalam interaksi antar muatan
menghasilkan gaya, maka model matematisnya terdapat gaya.
|
Keterangan:
F = Gaya (Joule)
Q= Besar muatan, muatan pertama
(Coulomb)
q = Besar muatan, muatan kedua
(Coulomb)
r = Jarak antar muatan (meter)
k = konstanta = 9 x 109 N
m2 C-2
Bagaimana muatan-muatan yang tidak
terhubung satu sama lain dapat tarik-menarik ataupun tolak-menolak?
Hal ini terjadi karena adanya medan
magnet antar muatan. Bila muatan berjenis sama (muatan positif saja atau muatan
negatif saja) maka akan terjadi tolak menolak antar muatan. Begitu pula bila
muatan berbeda jenis, maka akan terjadi tarik menarik antar kedua muatan
tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar