PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
APLIKASI
LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN
SEHARI-HARI
Listrik
statis adalah
listrik yang tidak mengalir atau listrik yang muatan-muatan listriknya berada
dalam keadaan diam. Listrik statis di definisi kan sebagi
fenomena fisika yang bisa memperlihatkan terjadinya suatu interaksi diantara
benda-benda yang memiliki muatan listrik. Jenis muatan listrik yang ada di
tiap-tiap benda tersebut dapat saja muatannya negatif ataupun positif. Listrik statis merupakan bentuk listrik yang
dihasilkan bila beberapa benda digosokkan satu sama lain.
A. Sobekan Kertas yang Tertarik oleh
Penggaris
Kalian
telah mengetahui bahwa apabila penggaris 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.
Mengapa harus yang kering? 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.
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 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 elektron dari kaca berpindah ke kain
sutera, sehingga kaca kekurangan
elektron. Dengan demikian, kaca bermuatan positif.
B.
Petir
(Halilintar)
Siapa yang
tidak tahu petir atau halilintar? Hampir semua orang mengenal petir. Setiap
akan turun hujan biasanya ada petir. Tahukah Anda bahwa petir merupakan listrik
statis. Bagaimana bisa terjadi petir dan bagaimana menangkalnya agar rumah anda
tidak terkena sambaran petir?
Sebelum
teradinya hujan badai, awan biasanya dalam kondisi netral, jumlah proton sama
dengan jumlah elektron. Pada saat terjadi hujan badai, terjadi gesekan
antara partikel-partikel awan dengan udara sehingga menyebabkan awan bermuatan
listrik. Apabila awan melewati gedung yang tinggi, muatan negatif di dasar awan
akan menginduksi bangunan gedung hingga muatan positif bergerak ke atas
terkumpul di puncak gedung. Adapun, muatan negatif ditolak ke dasar gedung.
Perbedaan jenis muatan antara awan dengan puncak
gedung menyebabkan medan listrik. Apabila muatan pada awan bertambah, gaya
elektrostatis akan memaksa muatan negatif meloncat secara tiba-tiba dari dasar
awan ke puncak gedung yang disertai dengan bunga api listrik. Apabila hal itu
terjadi, maka dikatakan gedung tersambar petir. Pelepasan muatan listrik secara
tiba-tiba menghasilkan bunga api listrik yang disebut petir. Loncatan muatan
melalui udara menghasilkan cahaya sangat kuat dan panas yang menyebabkan udara
memuai mendadak. Pemuaian udara yang mendadak menghasilkan bunyi ledakan
menggelegar yang disebut guntur. Petir dapat terjadi dari awan ke bumi, dari
bumi ke awan, atau dari awan ke awan.
Orang yang
pertama kali menyatakan bahwa petir merupakanlistrik statis adalah Benjamin
Franklin pada tahun 1700. Dalam penyelidikannya, dia mengungkapkan bahwa
listrik statis dapat bergerak cepat pada bahan-bahan tertentu dan permukaan
runcing lebih banyak menarik elektron daripada permukaan datar.
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.
C.
Penangkal
Petir
Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah
bertingkat dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir,
melindungi rumah dan bangunan tinggi 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 bangunan.
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 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.
Penangkal petir 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.
Pada dasarnya peralatan elektronik memiliki medan listrik sehingga bila
ada petir yang mendekati medan listrik maka medan listrik pada peralatan
elektronik akan berubah secara drastis. Bila hal ini terjadi maka peralatan
elektronik akan rusak.
D. Printer Laser
Ketika drum yang bermuatan positif
berputar, laser bersinar melintasi permukaan yang tidak bermuatan. Laser akan
menggambar pada kertas yang bermuatan negatif. Setelah melewati drum yang
berputar kertas akan melewati fuser.
Pada bagian fuser ini kertas akan
mengalami pemanasan, hal ini yang menyebabkan kertas terasa panas pada saat
keluar dari printer. Printer laser lebih cepat, lebih akurat, dan lebih
ekonomis.
E.
Generator
Van de Graff
Generator
Van de Graff adalah mesin pembangkit listrik yang biasa dipakai untuk
penelitian di laboratorium. Menurut Wikipedia, Generator Van de Graff ditemukan oleh Robert
Jemison Van de Graaff. Robert Jemison yang merupakan seorang fisikawan
berkebangsaan Amerika Serikat.
Meskipun
jarang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, kamu dapat mengetahui perihal
generator tersebut melalui uraian berikut. Generator Van de Graff terdiri atas:
1. dua ujung runcing yang terdapat di
bagian atas dan bawah,
2. sebuah silinder logam yang terdapat
di bagian bawah,
3. sebuah silinder politilen yang
terdapat di bagian atas,
4. sabuk karet yang menghubungkan kedua
silinder,
5. konduktor berongga berbentuk bola
(kubah).
Generator
Van de Graff prinsip kerjanya sama dengan menghasilkan muatan listrik dengan
cara menggosok (metode gesekan). Gesekan antara sabuk karet dengan silinder
logam bagian bawah menimbulkan muatan listrik negatif pada sabuk karet. Gesekan
antara sabuk karet dengan silinder politilen bagian atas menimbulkan muatan
listrik positif pada sabuk karet.
Gerakan
sabuk karet ke atas membawa muatan negatif mengalir ke kubah melalui ujung
runcing di bagian atas. Elektron akan tersebar menempati seluruh permukaan
kubah. Pada kubah bagian dalam tidak terdapat elektron. Adapun, gerakan sabuk
karet ke bawah membawa muatan positif. Muatan positif sabuk karet ini mengalir
melalui ujung runcing bawah ke tanah untuk dinetralkan. Silinder logam bawah
dijalankan dengan motor listrik, sehingga sabuk karet terus-menerus bergerak,
menghasilkan muatan negatif mengalir ke kubah, sehingga terbentuk muatan
listrik yang besar pada kubah generator Van de Graff.
Rambut
akan berdiri karena Generator Van de Graaff.
F.
Mesin
Fotokopi
Mesin
fotokopi menggunakan daya tarik muatan listrik berbeda. Suatu pola muatan
positif pada pelat tadi, mencitrakan bidang hitam yang akan digandakan, menarik
partikel bermuatan negatif dari bubuk hitam halus yang disebut toner, toner
tersebut jadi bermuatan negatif karena berhubungan dengan butir-butir gelas
kecil di baki pengembang. Pola toner dipindahkan ke atas secarik kertas kosong
dan dipanggang di atasnya.
G. Penggumpal Asap
Alat ini
membersihkan partikel-partikel abu hasil pembakaran gas, sehingga mengurangi
pencemaran udara. Alat penggumpal asap ini terdiri dari kawat dan pelat logam,
kawat dibuat bermuatan negatif, partikel abu ketika melewati kawat akan
bermuatan negatif. Pelat logam dibuat bermuatan positif sehingga akan menarik
partikel abu yang bermuatan negatif. Gumpalan-gumpalan partikel abu itu
kemudian jatuh ke dasar cerbong sehingga mudah dibersihkan. Teknik penggumpal
asap ini sering digunakan dalam pabrik baja, pabrik semen, dan industri kimia
yang banyak mengeluarkan asap.
H. Cat Semprot
Butiran
cat dari aerosol menjadi bermuatan ketika bergesekan dengan mulut pipa semprot
dan udara. Bila benda yang dicat diberi muatan berlawanan, maka butiran cat
akan tertarik ke badan benda. Metode ini sangat efektif, efisien, dan murah.
I. Silinder Politilen
Dibagian
lain, gesekan diantara silinder politilen bagian atas dan sabuk karet akan
menimbulkan muatan listrik positif disabuk karet lainnya tersebut. Kemudian
gerakan dari sabuk karet menuju atas akan membawa muatan negatif yang
dihasilkan mengalir melalui bagian ujung yang lancip dibagian atas kekubah .
Sampai sini elektron disebar
kepermukaan kubah, namun kubah dibagian dalam tidak mengandung elektron.
Bersamaan dengan itu, terjadi gerakan dari sabuk karet kebawah dengan membawa
muatan listrik positif. Muatan listrik postif ini akan mengalir ketanah untuk
dinetralkan melalui ujung lancipnya.
Proses terakhirnya adalah, silinder
logan bagian bawah berjalan memakan motor listrik hingga sabuk karetnya
bergerak terus dan hasilnya adalah muatan listrik negatif yang mengalir
kekubah. Proses ini bisa menghasilkan muatan listrik yang sangat besar di
kubah generator Van de Graff, yakni bisa berjumlah 200.000.000 volt.
J. Elektroskop
Elektroskop
adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik
pada suatu benda.
Prinsip kerja elektroskop berdasarkan
induksi listrik, yaitu jika sebuah benda bermuatan listrik disentuhkan kepala
elektroskop maka muatan yang sejenis dengan benda bermuatan listrik tadi akan
ke daun elektroskop. Akibatnya kedua daun elektroskop akan bermuatan
sejenis sehingga tolak menolak(daun elektroskop membuka).
K.
Filter
elektrostatik
Filter (pengendap atau penyaring) elektrostatik banyak
digunakan
dalam
industri untuk menyaring partikel-partikel gas yang tidak di
inginkan sebelum di buang ke atmosfer melalui cerobong asap.Di
rumah-rumah, filter elektrostatik di gunakan untuk menyaring debu agar tidak
mengganggu pernapasan penghuninya. Gas yang akan di saring di masukkan ke dalam
tabung dengan peralatan yang dapat mengionisasi partikel gas. Partike yang
bermuatan akan menempel pada dinding tabung yang bermuatan berlawanan
dengannya.
L.
Elektrokardiograf
Setiap
kali jantung manusia berdetak, terjadi perubahan potensial listrikpada
permukaannya. Hal ini dapat di deteksi dengan menggunakan logam kontak yang di
pasang pada kulit. Perubahan potensial ini sangat kecil, hanya dalam
orde milivolt (mV). Perubahan potensial ini dapat di tampilkan
sebagai grafik, baik pada kertas maupun pada layar tabung sinar
katoda (CRT).
Alat
yang digunakan untuk merekam perubahan jantung manusia di
sebut elektrokardiograf (electrocardiograph), sedangkan hasil
remakannya di sebut elektrokardiogram.
Prinsip
elektrostatis juga di terapkan pada proses pengecatan secara
elektrostatis. Aplikasi Prinsip
Kapasitora. Keyboard KomputerBeberapa
jenis keyboard yang digunakan pada komputer menggunakanprinsip
kapasitor. Suatu keping logam yang ujungnya di hubungkan dengantombol
keyboard berfungsi sebagai salah satu keping dari sebuah kapasitor. Jika
tombol ditekan, jarak pemisah antara keping kapasitor bagioan atas dan bagian
bawah berubah sekitar 5 mm smapai 0,3 mm, sehingga kapasitansinya
berubah. Perubahan kapasitansi ini memicu sirkuit elektronika untuk
memasukkan informasi pada komputer.
M.
Theremin
Theremin
merupakan salah satu alat musik yang dapat di mainkan tanpa menyentuhnya. Dua antena pada theremin berfungsi
untuk mengatur volume dan nada-nada musik. Saat seseorang mendekatkan
telapak tangannya ke antena, efek yang akan terjadi sama dengan efek
kapasitorpelat sejajar. Dalam hal ini, antena berlaku sebagai salah satu pelat
sedangkan telapak tangan berlaku sebagai pelat pasangannya. Dengan mengubah
jarak antena dengan telapak tangan berarti mengubah kapasitansi sistem
kapasitor itu. perubahan kapasintansi ini di deteksi olehrangkaian
elektronik yang segera mengonversinya menjadi perubahan volume atau
nada-nada musik. Prinsip kapasitor juga di aplikasikan pada defibrator dan
perangkat pencahayaan dalam kamera foto.