Makalah Listrik Statis

 BAB I

PENDAHULUAN

1.1              Latar Belakang

Di dalam kehidupan sehari-hari kata listrik merupakan hal yang sudah tidak asing lagi. Sebagian peralatan rumah tangga banyak yang menggunakan listrik, misalnya kipas angin, magic jar, setrika, mesin cuci dan lain sebagainya. Hal ini menunjukkan bahwa energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok dalam kehidupan sehari-hari. Karena manusia terhubung dengan listrik. Oleh karena itu listrik penting untuk dipelajari.

Listrik dapat dibagi dua, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. (Elok Sudibyp, 2008). Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan suatu benda tanpa memperhatikan gerakan atau aliran muatan listrik. Jika sebuah benda mengalami kekurangan atau kelebihan elektron maka benda tersebut dapat dikatakan bermuatan listrik. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Jika suatu benda kekurangan elektron maka benda tersebut bermuatan positif (+), sebaliknya jika suatu benda kelebihan elektron maka benda tersebut bermuatan negatif (-). Setelah bermuatan listrik, muatan tersebut akan diam di dalam benda sehingga muatan listrik tersebut dinamakan muatan listrik statis.

1.2              Rumusan Masalah

1.      Bagaimana sifat Muatan Listrik?

2.      Apa yang dimaksud dengan Listrik Statis?

3.      Bagaimana proses terjadinya Listrik Statis?

4.      Apakah yang dimaksud dengan Medan Listrik dan Hukum Gauss?

5.      Bagaimana peranan Listrik Statis dalam kehidupan sehari-hari?

1.3              Tujuan

1.        Agar pembaca dapat memahami sifat Muatan Listrik.

2.        Agar pembaca mengetahui pengertian Listrik Statis.

3.        Agar pembaca mengetahui proses terjadinya Listrik Statis.

4.        Agar pembaca mengetahui Medan Listrik dan Hukum Gauss.

5.        Agar pembaca dapat mengetahui manfaat dan penggunaan Listrik Statis dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1              Muatan Listrik

Jika sebuah benda mengalami kekurangan atau kelebihan elektron maka benda tersebut dapat dikatakan bermuatan listrik. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Jika suatu benda kekurangan elektron maka benda tersebut bermuatan positif (+), sebaliknya jika suatu benda kelebihan elektron maka benda tersebut bermuatan negatif (-). Benda yang mempunyai jumlah muatan negatif sama dengan jumlah muatan positifnya disebut benda netral. Jika dua benda bermuatan listrik didekatkan maka akan terjadi interaksi sebagai berikut:

-                            muatan listrik yang sejenis maka benda akan saling tolak menolak

-                            muatan listrik yang tidak sejenis maka benda akan saling tarik menarik

Menggosok permukaan benda dengan benda lainnya dapat menghasilkan muatan listrik positif maupun negatif, misalnya:
a. Penggaris digosok berulang kali dengan kain wol, setelah itu penggaris akan bermutan listrik negatif karena muatan elektron dari kain wol berpindah ke penggaris. Sedangkan kain wol akan bermuatan positif.

b. Batang kaca yang digosok dengan kain sutera atau dengan kain wol, menghasilkan muatan listrik positif pada kaca dan muatan listrik negatif pada kain sutera atau kain wol. Karena kain sutera atau kain wol menerima muatan elektron dari batang kaca tersebut.

c. Ketika ebonit digosokkan berulang kali dengan kain wol, ebonit tersebut akan menghasilkan muatan listrik negatif karena elektron pada kain wol berpindah ke ebonit.

Setelah bermuatan listrik, muatan tersebut akan diam di dalam benda sehingga muatan listrik tersebut dinamakan muatan listrik statis.

Elektroskop adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui keberadaan muatan listrik pada suatu benda.

Bagian-bagian elektroskop, yaitu terdiri dari:

1.      Kepala/Knop

2.      Batang logam/konduktor

3.      Daun logam yang dapat membuka (mekar) dan menutup (kuncup)

4.      Selubung

Induksi dapat membuat elektroskop menjadi bermuatan listrik. Dengan cara induksi tersebut akan diperoleh muatan listrik yang berbeda jenis dengan muatan lisrik benda yang digunakan untuk menginduksi.

Elektroskop yang telah bermuatan listrik dan diketahui jenis muatannya dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan listrik suatu benda. Suatu benda yang didekatkan pada elektroskop akan berakibat pada daun logam. Jika daun lebih mekar maka benda tersebut bermuatan sejenis dengan muatan listrik elektroskop. Sebaliknya jika daun lebih kuncup berarti benda yang didekatkan bermuatan tidak sejenis dengan muatan elektroskop.

2.2              Pengertian Listrik Statis

Listrik berasal dari bahasa inggris electricity atau electric atau electrical. Listrik adalah suatu kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton yang mengalir melalui penghantar dalam sebuah rangkaian yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya.

Suatu interaksi dari benda-benda yang bermuatan listrik merupakan fenomena fisika yang dinamakan listrik statis. Pada listrik statis akan dibahas mengenai muatan listrik yang berada dalam keadaan diam (statis). Gejala listrik statis pertama kali ditemukan oleh orang Yunani, yaitu ketika mereka mengamati peristiwa batu yang dapat menarik benda kecil dan ringan (Sri. S, 2012). Jika penggaris didekatkan pada potongan kertas kecil-kecil maka potongan kertas tersebut tentu akan tertarik oleh sisir plastik. Gejala kelistrikan seperti ini disebut dengan listrik statis.

2.3              Proses Terjadinya Listrik Statis

Peristiwa listrik statis dapat terjadi baik pada isolator maupun konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses gesekan (gosokan). Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat electron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan. Materi akan menjadi bermuatan positif jika melepaskan elektronnya, , sebaliknya jika materi tidak melepaskan elektronnya maka materi tersebut akan bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena proses gesekan atau gosokan.

Setelah materi menjadi bermuatan listrik maka terjadilah peristiwa listrik statis, seperti penggaris plastik bermuatan menarik serpihan kertas. Penggaris plastik yang awalnya tidak bermuatan atau netral digosok-gosok dengan kain wol, elektron-elektron yang ada pada kain wol akan berpindah ke penggaris plastik tersebut. Akibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda yang bermuatan listrik negatif.

Ketika penggaris tersebut didekatkan ke sobekan kertas, sobekan kertas akan tertarik oleh penggaris. Hal tersebut menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang bermuatan listrik positif.

2.4              Medan Listrik dan Hukum Gauss

Medan merupakan suatu fungsi kontinu dari posisi dalam ruang atau suatu besaran yang mempunyai harga pada tiap titik dalam ruang.

Medan Listrik merupakan daerah atau ruang di sekitar benda yang bermuatan listrik dimana, jika sebuah benda bermuatan lainnya diletakkan pada daerah itu masih mengalami gaya elektrostatis (disebut juga gaya coulomb). Gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrik akan membentuk medan listrik. Dalam membahas medan listrik,  digunakan pengertian kuat medan. Untuk medan gaya Coulomb, kuat medan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya.

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. Besarnya kuat medan listrik dapat ditentukan dengan rumus:

Keterangan:

E = Kuat medan listrik (N/C)

F = Gaya Coulomb (N)

Q = Muatan listrik (C)

r  = jarak titik dari muatan listrik (m)

Medan listrik digambarkan dengan garis garis gaya listrik.

Gaya listrik memiliki beberapa sifat, yaitu:

a.    Garis gaya listrik berasal dari muatan listrik dan menuju muatan negatif

b.    Garis gaya listrik tidak pernah berpotongan

c.    Semakin rapat garis gaya listrik, semakin kuat medan listriknya

Hukum Gauss menyatakan: jumlah seluruh garis medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu. Secara matematis hukum Gauss ditulis dengan persamaan berikut:

Keterangan:

Φ = Fluks Listrik (Weber)

q = Muatan Listrik (Coloumb)

ɛ0 = Permitivitas ruang hampa = 8,85 x 10-12 c2 N2 m2

2.5              Peranan Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari

Gejala listrik statis dimanfaatkan dalam aplikasi sebagai berikut.

1.    Penangkal Petir

Sebelum terdengar petir tentu kita lihat kilat. Kilat adalah cahaya yang timbul karena gerak elektron yang bergesekan dengan udara. Akibatnya, udara yang dilalui kilat terbelah dan memuai dengan cepat sehingga dapat menghasilkan suara yang menggelegar, yang disebut petir. Cara kerja penangkal petir adalah sebagai berikut:

a.   Jika di sekitar penangkal penangkal petir terdapat awan bermuatan negative, batang logam penangkal petir mengalami induksi sehingga bermuatan positif (muatan hasil induksi berlawanan dengan muatan benda yang menginduksi).

b.   Jika petir menyambar batang logam, muatan negative petir berpindah ke batang

      logam dan diteruskan kebumi melalui kabel penangkal petir.

c.   Bersamaan itu, muatan positif logam meloncat keawan petir sehingga menjadi

      netral.

2.    Generator Van de Graff

Generator Van de Graff menggunakan prinsip listrik statis yang mampu menghasilkan tegangan sangat tinggi, yakni sekitar 20.000.000 volt, dengan gesekan yang ditimbulkan karet dapat menggerakkan generator.

3. Cat semprot

Agar mobil dapat dicat dengan rata, maka badan mobil diberi muatan listrik yang berbeda dengan muatan listrik pada cat. Dengan demikian cat dapat menempel kuat dan merata pada mobil.

4. Alat penggumpal asap

Untuk menanggulangi polusi udara dari cerobong asap pabrik, seorang ahli kimia Amerika yang bernamaFrederick Gardner Cottrel membuat alat penggumpal asap yang terdiri dari dua logam yang memiliki muatan yang berlawanan sehingga partikel-partikel asap terinduksi dan terjadi gaya tarik menarik antara partikel sehingga massa partikel bertambah besar dan membentuk gumpalan hitam yang mudah dibersihkan.

5. Mesin fotokopi

Mesin fotokopi pertama yang dipasarkan adalah Xerox Corporation pada tahun 1959 dengan memanfaatkan prinsip muatan induksi serta gaya Coulomb. Bagian utama mesin fotokopi adalah pelat foto konduktif yang dalam keadaan gelap tidak menghantar listrik. Pelat baru aktif jika dikenai cahaya.

BAB III

PENUTUP

3.1              KESIMPULAN

Dari makalah pembahasan listrik statis dapat ditarik kesimpulan, yaitu:

a.         Listrik adalah suatu kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton yang mengalir melalui penghantar dalam sebuah rangkaian yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya.

b.         Benda yang mempunyai jumlah muatan negatif sama dengan jumlah muatan positifnya disebut benda netral. Jika dua benda bermuatan listrik didekatkan maka akan terjadi interaksi yaitu muatan listrik yang sejenis maka benda akan saling tolak menolak, sedangkan muatan listrik yang tidak sejenis maka benda akan saling tarik menarik.

c.         Suatu alat yang digunakan untuk mengetahui keberadaan muatan listrik pada suatu benda yaitu elektroskop.

Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.

3.2              SARAN

            Sehubungan dengan bahasan makalah ini, kami mengharapkan kritik dan saran para pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnan makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan-kesempatan berikutnya. Kepada rekan-rekan mahasiswa agar lebih meningkatkan, menggali dan mengkaji lebih dalam tentang bagaimana listrik statis.

DAFTAR PUSTAKA

Sucipto, Erwin. 1988. Fisika (Jilid 2). Jakarta Pusat:Erlangga.

Fahamsyah, Sandy. 2015. Buku Pintar Fisika SMA/MA. Jakarta:Tim Redaksi Bintang Wahyu

Kamaludin, Agus. 2014. Cara Cespleng Pintar Fisika SMP Kelas 7,8,9. Yogyakarta:Andi

Barus, PK. 1997. Fisika 2 Untuk Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Kelas 2. Jakarta:Balai Pustaka

Kertiasih, Ni Ketut. "Pengembangan CD Interaktif Listrik Statis dan Listrik Dinamis Sebagai Media Dalam Proses Pembelajaran di Sekolah." APTEKINDO 6.1 (2012).