LISTRIK STATIS

Halo, teman-teman... Tidak terasa kita sudah berada di pembahasan kelas 12, nih! Kali ini kita akan membahas materi Fisika tentang listrik statis. Wah, listris statis? Kira-kira apa itu, ya dan bagaimana sistem kerjanya? Yuk, kita cari tahu bersama-sama!

A. Pengertian Listrik Statis

     Listrik statis adalah suatu peristiwa yang terjadi akibat adanya kelebihan muatan elektron dan membuat elektron berpindah dari satu atom ke atom yang lain sehingga bagi benda yang ditinggalkan oleh elektron akan bermuatan positif, sementara benda yang menangkap elektron akan bermuatan negatif. Kedua benda ini akan saling tarik-menarik akibat muatan yang dimiliki saling berlawanan. 

B. Gaya dan Medan Listrik

• Gaya Listrik

     Pernahkan kalian menggosokkan sisir pada rambut yang kering dan mendekatkannya pada potongan-potongan kertas yang kecil? Potongan kertas tersebut akan menempel pada sisir, bukan? Hal ini dapat terjadi karena adanya perpindahan elektron yang menyebabkan kedua benda saling tarik-menarik. Medan listrik sendiri memiliki dua muatan yakni muatan positif (+) dan negatif (-). Muatan yang berlawanan ketika didekatkan akan saling tarik-menarik, sedangkan bila muatannya sama akan saling tolak-menolak. Pada peristiwa tarik-menarik dua muatan juga menghasilkan gaya Coulomb.

1 Coulomb (1e) = 1,60 x 10^-19 C

• Rumus Gaya Listrik

• Gaya Coulomb dalam Bahan

• Medan Listrik

Medan listrik (E) adalah ruangan di sekitar sumber muatan listrik yang terdapat muatan listrik yang juga mengalami gaya Coulomb (gaya listrik).

• Rumus Kuat Medan Listrik

C. Hukum Gauss

     Hukum Gauss menyatakan bahwa jumlah garis-garis gaya listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup dan dibagi dengan permitivitas udara ε0 .

Sumber: https://creaticals.com/medan-listrik-titik-muatan/

Berikut ini beberapa hal yang berkaitan dengan garis-garis medan listrik:

1. Garis-garis medan listrik tidak pernah berpotongan.
2. Selalu mengarah radial keluar menjauhi muatan positif (+) dan ke dalam mendekati muatan negatif (-) .
3. Tempat garis listrik yang rapat menyatakan tempat medan listrik yang kuat.

Sumber: http://siskamahabbahislam.blogspot.com/

• Rumus Hukum Gauss

D. Medan Listrik bagi Distributor Muatan Kontinu

     a) Konduktor Dua Keping Sejajar

• Rumus medan listrik konduktor dua keping sejajar

     b) Konduktor Bola Berongga

Sumber: http://alifasyabhirra.blogspot.com/

Berikut hal-hal yang berkaitan dengan medan listrik untuk bola berongga:

1. Di dalam bola, E = 0  .
2. Permukaan bola (jari-jari) = R , E = k . q / R²  .
3. Di luar bola (r2) , E = k . q / r²  .

E. Potensial Listrik

Potensial listrik (V) adalah perubahan energi potensial per satuan muatan ketika sebuah muatan uji dipindahkan di antara dua titik. Potensial mutlak listrik dapat dinyatakan dengan V = k . q / r  .

• Rumus Energi Potensial Listrik

• Rumus Beda Potensial

• Hukum Kekekalan Energi Mekanik dalam Medan Listrik

EP1 + EK1 = EP2 + EK2

q . V1 + ½ m . (V1)² = qV2 + ½ m . (V2)²

F. Kapasitor

     Kapasitor terdiri dari dua keping konduktor yang memiliki muatan berlawanan dan sama besar, serta di antara kedua konduktor terdapat dielektrik (penyekat). Kapasitor berfungsi untuk menyimpan muatan listrik yang dinyatakan dalam kapasitas kapasitor [satuan: Farad (F)]. Kapasitor digunakan karena dapat dimuati dan melepas muatannya dengan sangat cepat.

Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik untuk beda potensial yang diberikan.

• Rumus kapasitansi

• Ragam Rangkaian Kapasitor

a) Rangkaian seri

Pada rangkaian seri, muatan listrik yang mengalir melalui setiap kapasitor adalah sama (q = q1 = q2 = q3 = ...) .

b) Rangkaian paralel

Pada rangkaian paralel, kapasitas total sama dengan penjumlahan dari kapasitas seluruh kapasitor. Beda potensial tiap kapasitor dalam susunan paralel adalah sama (V1 = V2 = V3 = ...) .

• Jenis-jenis Kapasitor

a) Kapasitor kertas

Terdapat kertas yang berfungsi sebagai bahan penyekat di antara kedua pelat.

b) Kapasitor elektrolit

Memiliki aluminium oksida sebagai bahan penyekatnya.

c) Kapasitor variabel

Kapasitor yang memiliki nilai kapasitas dapat diubah-ubah sehingga dapat digunakan untuk memilih frekuensi gelombang pada radio penerima.

• Energi Potensial Kapasitor

Energi potensial kapasitor adalah energi yang tersimpan di dalam kapasitor dan dapat dinyatakan dalam persamaan matematis: 

W = ½ x q² / C = ½ q . V = ½ C . V²

G. Penerapan Listrik Statis

Listrik statis seringkali kita temui dalam kehidupan sehari-hari untuk membantu atau mempermudah kehidupan manusia. Berikut ini aplikasi listrik statis:

1. Alat penangkap petir dengan sistem kerja menyalurkan petir ke dalam tanah supaya tidak menyambar.

Sumber: https://www.99.co/blog/indonesia/cara-memilih-penangkal-petir/

2. Generator Van De Graaff yang bila disentuh dapat membuat rambut berdiri.

Sumber: https://www.fishersci.com/shop/products/deluxe-van-de-graaff-generator-3/p-2367471

3. Kapasitor

Sumber: https://rodablog.com/cara-membaca-kapasitor.html

4. Debu yang menempel pada layar televisi

Sumber: https://www.piqsels.com/id/search?q=crt+tv

5. Penggunaan printer laser

Sumber: https://www.dutasarana.com/product/hp-color-laser-printer-mfp-150a/

Okey, teman-teman. Itu tadi penjelasan mengenai listrik statis, formulasi, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Tetap semangat belajar dan pantang menyerah, ya! Sampai jumpa di pembahasan berikutnya^^

*Sumber referensi tambahan:

• Anissa, I. (2020). Modul Pembelajaran FISIKA SMA Kelas XII: Listrik Statis. Diakses dari: http://repositori.kemdikbud.go.id/id/eprint/22178 
• Bimbel SMARRT. (2018, Juli 16). Listrik Statis dan Kapasitor - Simple Konsep - Fisika Kelas 12. [Video]. YouTube. https://youtu.be/5C4enERUX8A
• https://pahamify-com.cdn.ampproject.org/v/s/pahamify.com/blog/artikel/fisika-listrik-statis/amp/?amp_gsa=1&amp_js_v=a6&usqp=mq331AQKKAFQArABIIACAw%3D%3D#amp_tf=From%20%251%24s&aoh=16268582933890&referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com&ampshare=https%3A%2F%2Fpahamify.com%2Fblog%2Fartikel%2Ffisika-listrik-statis%2F