LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

IPA KELAS IX SEMESTER I

BAB IV

1. Konsep Listrik Statis

a. 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 elektron bergerak di sekitar inti atom. Elektron inilah yang memiliki kaitan erat dengan fenomena kelistrikan pada suatu benda. Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom. 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 negatif didekatkan dengan benda bermuatan negatif, akan tolak menolak. Interaksi kedua muatan tersebut merupakan gejala listrik statis.

b. Hukum Coulomb

Coulomb menyimpulkan interaksi dua benda yang bermuatan sebagai berikut.

• Semakin besar jarak kedua benda yang bermuatan, semakin kecil gaya listrik antara benda tersebut dan sebaliknya.

• Semakin besar muatan kedua benda, semakin besar gaya listrik antara benda tersebut.

Secara matematis, rumusan gaya Coulomb (Fc) dapat dituliskan sebagai berikut:

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)

c. Medan Listrik

Medan listrik merupakan daerah di sekitar muatan yang dapat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. 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.

Besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah:

dengan:

E = medan listrik (N/C)

F = gaya Coulomb (newton)

Q = besar muatan listrik (coulomb)

d. 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:

∆V = beda potensial listrik (volt)

W = energi listrik (joule)

Q = muatan listrik (coulomb)

2. Penerapan Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari

a. Kelistrikan pada Sel Saraf

Rangsangan yang diterima oleh tubuh 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.

b. Hewan-Hewan Penghasil Listrik

Hewan menghasilkan listrik sebagai impuls rangsang dalam tubuhnya untuk menanggapi rangsangan, bergerak, berburu mangsa, melawan predator, atau bahkan navigasi. Berikut ini hewan yang menghasilkan arus listrik kuat:

• Ikan belalai gajah: Ikan ini dilengkapi dengan organ khusus, yang disusun oleh ribuan sel electroplax pada bagian ekor yang mampu menghasilkan listrik statis bertegangan tinggi.

• Ikan pari listrik: Ikan pari listrik mampu mengendalikan tegangan listrik pada tubuhnya dan menghasilkan listrik hingga 220 volt.

• Hiu kepala martil: memiliki ratusan ribu elektroreseptor atau sel penerima rangsang listrik. Hiu kepala martil mampu menerima sinyal listrik hingga setengah miliar volt.

• Echidna: memiliki moncong memanjang yang berfungsi sebagai pengirim sinyal-sinyal listrik untuk menemukan serangga (mangsa).

• Belut listrik: belut listrik dapat menghasilkan kejutan tanpa lelah selama satu jam.

• Lele listrik: memiliki kemampuan untuk menghasilkan listrik hingga sebesar 350 volt.

c. Penggunaan Listrik Statis dalam Teknologi

• Pengendap Elektrostatis pada Cerobong Asap: Pengendap elektrostatis berfungsi untuk membersihkan gas buang yang keluar melalui cerobong asap agar tidak mengandung partikel kotor yang dapat mencemari udara.

• Pengecatan Mobil: Butiran cat mobil 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

• Mesin Fotokopi: Komponen utama pada mesin fotokopi yang menerapkan listrik statis adalah penggunaan toner atau tempat bubuk hitam halus.