LISTRIK STATIS
Listrik
statis terjadi akibat adanya interaksi antar muatan listrik.
Petir
terjadi akibat adanya gejala listrik statis. Petir adalah kilatan cahaya yang
muncul akibat perpindahan muatan negatif (elektron) antara awan dan awan atau
antara awan dan bumi. Petir dapat terjadi karena adanya beda potensial yang
sangat besar antara dua awan yang berbeda atau antara awan dengan bumi.
A. Konsep
Listrik Statis
1.
Muatan Listrik
Atom tersusun atas partikel subatom yaitu proton
(bermuatan positif), neutron (tidak bermuatan), dan elektron (bermuatan
negatif). Neutron dan proton membentuk inti atom, sedangkan electron bergerak
di sekitar inti atom. Elektron inilah yang memiliki kaitan erat dengan fenomena
kelistrikan pada suatu benda.
Benda yang kelebihan elektron disebut benda bermuatan
negatif, sedangkan benda yang kekurangan elektron disebut benda bermuatan
positif. Jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda bermuatan
negatif, akan tarik menarik. Sebaliknya, jika benda bermuatan positif
didekatkan dengan benda bermuatan positif, atau benda bermuatan negative
didekatkan dengan benda bermuatan negatif, akan tolak menolak. Interaksi kedua
muatan tersebut merupakan gejala listrik statis.
Pada umumnya jumlah elektron dan proton pada atom
sebuah benda adalah sama, sehingga atom-atom pada benda tersebut tidak
bermuatan atau netral. Salah satu cara untuk mengubah benda menjadi bermuatan
adalah dengan menggosokkan benda. Sisir atau penggaris plastik yang digosokkan
pada rambut kering akan bermuatan negatif karena sisir atau penggaris plastik
mengalami kelebihan elektron (elektron dari rambut berpindah ke sisir atau
penggaris plastik)
2.
Hukum Coulomb
Besarnya gaya tolak atau gaya tarik kedua muatan
listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Hukum Coulomb, yaitu
dengan:
Fc =
gaya Coulomb (newton)
k
= konstanta = 9 × 109 Nm2/C2
r =
jarak antara dua muatan (meter)
q1 =
besar muatan listrik benda pertama (coulomb)
q2
= besar muatan listrik benda kedua
(coulomb)
Coulomb
menyimpulkan interaksi dua benda yang bermuatan sebagai berikut.
a. Semakin
besar jarak kedua benda yang bermuatan, semakin kecil gaya listrik antara benda
tersebut dan sebaliknya.
b. Semakin
besar muatan kedua benda, semakin besar gaya listrik antara benda tersebut.
Untuk
mengetahui muatan listrik pada benda dengan menggunakan elektroskop.
Elektroskop memiliki tiga bagian utama, yaitu kepala elektroskop, daun
elektroskop, dan logam penghantar penghubung kepala elektroskop dengan daun
elektroskop. Daun elektroskop akan membuka apabila kepala elektroskop
didekatkan dengan benda yang bermuatan listrik.
1.
Medan Listrik
Medan
listrik adalah daerah di sekitar muatan yang dapat menimbulkan gaya listrik
pada suatu muatan listrik lainnya, atau secara matematis besarnya adalah
Medan
listrik dapat digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya ke luar
atau ke dalam muatan. Arah garis gaya listrik ke dalam digunakan untuk
menunjukkan muatan negatif dan arah garis medan listrik ke luar digunakan untuk
menunjukkan muatan positif
Antara
dua benda yang memiliki jumlah muatan berbeda akan terjadi selisih potensial
atau beda potensial. Secara matematis besar beda potensial adalah:
dengan:
ΔV =
beda potensial listrik (volt)
W =
energi listrik (joule)
Q
= muatan listrik (coulomb)
Arus
listrik mengalir karena adanya perbedaan potensial listrik. Secara matematis
besar kuat listrik adalah
4.
Beda
Potensial dan Energi listrik
Besarnya
beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik
yang diperlukan dengan jumlah muatan listrik yang dipindahkan, yaitu:
dengan:
ΔV
= beda potensial listrik (volt)
W
= energi listrik (joule)
Q
= muatan listrik (coulomb)
Contoh
dari besarnya energi listrik di alam seperti contonya petir. petir adalah
kilatan cahaya yang muncul akibat perpindahan muatan negatif (elektron) antara
awan dan awan atau antara awan dan bumi. Petir dapat terjadi karenaadanya beda
potensial yang sangat besar antara dua awan yang berbeda atau antara awan
dengan bumi. Akibatnya akan terjadi lompatan muatan listrik atau perpindahan elektron
secara besar-besaran dari awan ke awan atau dari awan ke bumi.
B. Penerapan
Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari
1.
Kelistrikan pada Sel
Saraf
Tubuh
manusia dan hewan dapat menunjukkan adanya gejala kelistrikan, khususnya pada
saraf yang disebabkan adanya impuls (sinyal pada sel saraf). Kelistrikan pada
tubuh hanya berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam tubuh.
Setiap
sel saraf terdiri atas tiga bagian, yaitu badan sel saraf, dendrit, dan akson
atau neurit. Selain ketiga bagian tersebut, pada sel saraf juga terdapat selubung
myelin. Berdasarkan ada dan tidaknya myelin, terdapat dua macam neuron, yaitu
neuron yang berselubung myelin dan neuron yang tidak berselubung myelin.
Ternyata,
rasa sakit tersebut muncul karena kulit kita menerima rangsangan berupa
cubitan. Rangsangan ini selanjutnya diubah oleh sel saraf dalam kulit menjadi
impuls. Kajian yang khusus mempelajari tentang aliran impuls pada tubuh manusia
disebut biolistrik.
Sel
saraf menghantarkan impuls karena terjadi pertukaran ion-ion di dalam dan di
luar membran sel saraf. Pertukaran ion tersebut tidak dapat terjadi begitu saja
tanpa adanya rangsangan. Rangsangan yang cukup kuat dapat mengaktifkan pompa
ion, sehingga menyebabkan terjadinya pertukaran ion. Saat sel saraf tidak
menghantarkan impuls, muatan positif Na+ melingkupi bagian luar
membran sel. Pada kondisi demikian, membran sel saraf bagian luar bermuatan
listrik positif dan membran sel bagian dalam bermuatan listrik negatif (Cl-)
Setiap
sel saraf memiliki satu akson yang mendukung terjadinya perambatan atau
hantaran arus listrik. Selain akson, penghantar listrik lain di dalam tubuh
makhluk hidup adalah cairan tubuh. Cairan tubuh dapat berupa darah, cairan
jaringan dan sitosol yang terdapat dalam sitoplasma sel. Pada sel saraf juga terdapat
isolator listrik, yaitu selubung myelin pada akson.
Pada
akson tidak berselubung myelin, hantaran arus listrik dapat terjadi sepanjang
akson. Pada akson berselubung myelin, beda potensial terjadi di daerah akson
yang tidak diselubungi myelin atau di daerah yang disebut nodus Ranvier. Tarik
menarik muatan listrik terjadi di nodus Ranvier satu dan seterusnya.
Dengan
demikian, selain berfungsi sebagai pelindung akson, myelin juga dapat
mempercepat terjadinya loncatan muatan listrik pada saraf.
2.
Hewan-Hewan Penghasil
Listrik
a. Ikan
Belalai Gajah
Memiliki
mulut yang panjang menyerupai bentuk belalai gajah. Ikan ini dilengkapi dengan
organ khusus, yang disusun oleh ribuan sel electroplax pada bagian ekor yang
mampu menghasilkan listrik statis bertegangan tinggi. Sel electroplax merupakan
sel yang menghasilkan muatan negatif pada bagian dalam dan muatan positif pada
bagian luar saat ikan belalai gajah dalam keadaan beristirahat. Arus listrik
akan muncul pada saat otot ikan berkontraksi dan pada saat yang bersamaan ikan
mampu mendeteksi keberadaan predator dan mangsa
b. Ikan
Pari Listrik
Kedua
sisi kepala ikan pari listrik mampu menghasilkan listrik hingga sebesar 220
volt. Besar tegangan ini sama seperti besar tegangan listrik yang ada di rumah.
c. Hiu
Kepala Martil
Memiliki
ratusan ribu elektroreseptor atau sel penerima rangsang listrik. Hiu kepala
martil mampu menerima sinyal listrik hingga setengah miliar volt. Hiu kepala
martil biasa menggunakan kemampuan mendeteksi sinyal listrik untuk mengetahui
letak mangsa di bawah pasir, menghindari keberadaan predator, dan untuk
mendeteksi arus laut yang bergerak sesuai medan magnet bumi.
d. Echidna
Memiliki
moncong memanjang yang berfungsi sebagai pengirim sinyal-sinyal listrik untuk
menemukan serangga (mangsa). Elektroreseptor echidna terus menerusdibasahi agar
lebih mudah untuk menghantarkan listrik. Hal inilah yang menyebabkan kebanyakan
hewan yang memiliki sistem elektroreseptor berasal dari perairan.
e. Belut
Listrik
Penelitian
menunjukkan bahwa belut listrik dapat menghasilkan kejutan tanpa lelah selama
satu jam. Besarnya jumlah energi listrik yang dihasilkan diyakini dapat
menyebabkan kematian pada manusia dewasa.
f. Lele
Listrik
Lele
air tawar yang berasal dari perairan tropis di Afrika ini memiliki kemampuan
untuk menghasilkan listrik hingga sebesar 350 volt. Besarnya energi yang dihasilkan
lele listrik sama seperti energi listrik yang diperlukan untuk menyalakan komputer
selama 45 menit.
selama
45 menit.
C. Penggunaan
Listrik Statis dalam Teknologi
1.
Pengendap Elektrostatis
pada Cerobong Asap
Pengendap
elektrostatis berfungsi untuk membersihkan gas buang yang keluar melalui
cerobong asap agar tidak mengandung partikel-partikel kotor yang dapat
mencemari udara. Komponen utama yangada pada alat ini adalah kawat yang
bermuatan negatif dan pelat logam yang bermuatan positif.
Pada
saat asap kotor melewati kawat, beberapa partikel abu akan bermuatan negatif.
Setelah itu, pelat logam yang bermuatan positif akan menarik partikel abu
tersebut sehingga membentuk jelaga yang mudah dibersihkan
2.
Pengecatan Mobil
Butiran
cat mobil akan bermuatan listrik ketika bergesekan dengan mulut pipa semprot
dan udara. Butiran cat tersebut akan tertarik ke badan mobil apabila badan
mobil diberi muatan yang berlawanan dengan muatan cat.
3.
Mesin Fotokopi
Selain menerapkan konsep optik, mesin fotokopi juga menerapkan konsep listrik statis. Komponen utama pada mesin fotokopi yang menerapkan listrik statis adalah penggunaan toner atau tempat bubuk hitam halus. Toner sengaja dibuat bermuatan negatif sehingga mudah ditarik oleh kertas.
UNTUK VIDEO PEMBELAJARAN MATERI LISTRIK STATIS SILAHKAN BUKA DISINI
atau link https://www.youtube.com/watch?v=mFfjOAo4QTw
UNTUK LEMBAR KERJA LISTRIK STATIS SILAHKAN BUKA DISINI
atau link https://drive.google.com/file/d/1O0ysWpl_4G7uS-M1ogrbfTAt0586zskt/view?usp=sharing
Tidak ada komentar:
Posting Komentar