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.