Mungkin kita pernah melakukan percobaan dengan cara menggosok-gosokkan penggaris plastik ke rambut. Lalu, mendekatkan penggaris plastik tersebut ke serpihan kertas. Hasilnya, serpihan kertas akan menempel di penggaris plastik. Nah, percobaan tersebut menunjukkan bahwa rambut kita memiliki aliran listrik.

Fenomena di mana suatu benda memiliki aliran listrik meski tidak dialiri aliran listrik disebut dengan listrik statis. Tentunya, kita dibuat penasaran apa pengertian listrik yang statis itu? Apa saja hal-hal yang berkaitan dengan listrik yang statis itu? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, simak penjelasan berikut ini dengan saksama.

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis merupakan sekumpulan muatan listrik pada suatu benda dalam jumlah tertentu yang tetap statis atau tidak mengalir. Selain itu, listrik statis juga dapat diartikan sebagai fenomena kelistrikan di mana muatan listriknya tetap statis atau tidak bergerak.

Bisa dibilang listrik yang statis ini terjadi karena adanya benda-benda yang bermuatan listrik saling bertautan hingga menghasilkan elektron maupun proton. Perlu diketahui, muatan listrik ini ada dua jenis, antara lain.

  1. Muatan positif disebut dengan proton. Suatu benda dikatakan memiliki muatan positif, jika benda tersebut memiliki jumlah proton yang lebih banyak dibandingkan jumlah elektron.
  2. Muatan negatif disebut dengan elektron. Suatu benda dikatakan bermuatan negatif, jika benda tersebut memiliki elektron yang lebih banyak dibandingkan jumlah proton.

Jadi, dapat disimpulkan listrik statis merupakan fenomena yang berkaitan dengan ketidakseimbangan muatan listrik pada permukaan suatu benda dalam waktu singkat. Contoh: pada awalnya penggaris plastik tidak beraliran listrik, namun setelah digosokkan di rambut dalam waktu singkat penggaris plastik mengandung muatan listrik dan dapat menarik serpihan kertas.

Ciri Khas Listrik Statis

Setelah memahami pengertian listrik yang statis, tentunya akan dibuat penasaran apa saja ciri khas listrik statis itu? Adapun ciri khasnya adalah sebagai berikut.

Memiliki Gaya yang Tarik Menarik

Pastinya, segala sesuatu yang terjadi di dunia ini karena ada penyebabnya. Begitu juga dengan listrik. Perlu diingat, listrik terjadi karena adanya gaya tarik-menarik di antara muatannya. Umumnya, gaya tarik menarik tersebut terjadi antara muatan positif dan muatan negatif. Nah, gaya tarik menarik antar muatan ini pada listrik statis hanya berlangsung singkat.

Memiliki Gaya yang Tolak Menolak

Ciri khas listrik yang statis selain gaya tarik menarik adalah gaya tolak menolak. Artinya listrik yang statis akan memiliki gaya tolak menolak jika muatan listrik yang bertemu tidak dialiri listrik. Contohnya: jika proton dan proton saling bertemu maka timbul gaya tolak menolak karena tidak ada aliran listrik.

Terjadi Pergerakan Elektron

Ciri khas listrik yang statis lainnya adalah terjadinya pergerakan elektron. Pergerakan ini terjadi jika salah satu benda mengandung muatan listrik. Artinya, jika salah satu benda mengandung muatan listrik maka elektron dapat bergerak dari muatan negatif menuju positif. Nah, pada listrik yang statis, pergerakan elektronnya konstan atau bahkan tidak mengalami perubahan.

Cara Memberikan Muatan Listrik yang Berkaitan dengan Listrik Statis

Pada dasarnya, kita dapat memberikan muatan listrik pada suatu benda. Adapun cara memberikan muatan listrik pada suatu benda adalah sebagai berikut.

 Menggosok-gosokkan Benda

Suatu benda dapat memiliki muatan listrik, jika benda tersebut digosok-gosokkan dengan benda lainnya. Syaratnya, benda tersebut adalah benda padat karena jika benda padat saling digosok-gosokkan, maka akan terjadi perpindahan elektron dari satu benda ke benda lainnya.

Contohnya, jika penggaris plastik digosok-gosokkan ke kain handuk maka akan terjadi perpindahan elektron. Perpindahan elektron ini memungkinkan perubahan muatan pada penggaris plastik. Artinya, penggaris plastik akan bermuatan negatif karena adanya perpindahan elektron dari kain handuk.

Konduksi Muatan Listrik

Selain menggosok-gosokkan benda, kita juga dapat memberikan muatan listrik pada suatu benda dengan cara melakukan konduksi atau kontak antar benda. Caranya, sentuhkan benda yang tidak memiliki aliran listrik dengan benda yang beraliran listrik. Pada saat kedua benda saling bersentuhan, maka akan terjadi kontak sehingga membuat kedua benda beraliran listrik.

Itulah cara memberikan muatan listrik pada benda padat. Oleh karena itu, tidak heran jika secara tiba-tiba benda-benda yang ada di sekitar kita mengalami fenomena listrik statis.

Fenomena Listrik Statis di Sekitar Kita

Tanpa kita sadari, di sekitar kita banyak sekali fenomena listrik statis. Adapun fenomena terjadinya listrik yang statis di sekitar kita adalah sebagai berikut.

  1. Cobalah mendekatkan telapak tangan kita ke layar televisi yang sedang menyala atau baru dimatikan. Saat itu, kita dapat merasakan rambut atau bulu-bulu di tangan kita akan berdiri. Fenomena tersebut bisa dibilang contoh terjadinya listrik yang statis.
  2. Gosokkan penggaris plastik ke kain. Lakukan secara berulang-ulang, tanpa kita sadari akan terjadi listrik yang statis. Perlu diketahui, saat penggaris plastik digosok-gosokkan ke kain akan terjadi loncatan elektron. Loncatan elektron tersebut menimbulkan gaya tarik menarik di mana kain menjadi bermuatan positif sementara penggaris plastik menjadi bermuatan negatif.
  3. Listrik yang statis juga timbul pada mesin fotokopi. Hal tersebut terjadi karena saat kita melakukan fotokopi akan timbul gaya tarik menarik antara muatan pada mesin fotokopi dan kertas. Nah, terjadinya listrik yang statis saat melakukan fotokopi ini dapat menyebabkan tinta di mesin fotokopi menempel pada kertas.
  4. Terjadinya petir saat akan hujan atau hujan turun. Tentunya, saat akan hujan, kita melihat kumpulan awan kecil yang lama-lama akan membesar. Perubahan awan kecil menjadi besar tersebut terjadi karena pergeseran muatan listrik sehingga menimbulkan petir.
  5. Kain sutra yang digosok-gosokkan ke kaca. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, memberikan muatan listrik pada suatu benda dapat dilakukan dengan cara menggosok-gosokkan benda padat. Salah satunya dengan menggosokkan kain sutra ke kaca. Kain sutra yang digosokan ke kaca dapat menimbulkan gaya tarik-menarik. Akibat dari gaya tarik menarik tersebut terjadi perpindahan elektron dari kaca ke kain sutra. Jadi, kain sutra menjadi bermuatan negatif dan kaca akan bermuatan positif.

Contoh-contoh tersebut diatas adalah sebagian fenomena listrik statis pada kehidupan sehari-hari yang terjadi di sekitar kita. Masih banyak fenomena listrik yang statis di sekitar kita jika kita ingin menggali lebih dalam dengan melakukan percobaan. Pastikan, kita selalu menjaga keamanan saat melakukan percobaan tentang kelistrikan.

Sejarah Perhitungan Muatan Listrik yang Berkaitan dengan Listrik Statis

Sebelum membahas tentang rumus-rumus yang berkaitan dengan listrik statis, sebaiknya kita membahas tentang sejarah perhitungan muatan listrik yang digunakan hingga saat ini. Pada tahun 1909, seorang ilmuwan menemukan teori bahwa muatan listrik muncul sebagai kelipatan integral dari sejumlah muatan dasarnya yang umumnya diberi simbol e.

Oleh karena itu, untuk menghitung nilai satuan dasar muatan listrik menggunakan rumus sebagai berikut.

e = 1, 602192 x 10-19 C

Di mana C merupakan satuan muatan yang disebut dengan Coulomb. Satuan muatan ini sudah terdaftar dalam Sistem Satuan Internasional (SI).

Macam – Macam Rumus yang Berkaitan dengan Listrik Statis

Pastinya dalam setiap fenomena atau gejala fisika terdapat rumus yang digunakan. Adapun rumus yang digunakan pada fenomena listrik statis adalah sebagai berikut.

Rumus Hukum Coulomb

Perlu diketahui, listrik yang statis ini berkaitan dengan Hukum Coulomb. Hukum ini menjelaskan bahwa gaya tarik menarik atau tolak menolak antara kedua muatan listrik berbanding lurus dengan besarnya masing-masing muatan listrik. Namun, akan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara kedua muatan listrik tersebut.

Jika ditulis dalam bentuk persamaan akan dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

 F merupakan gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak yang terjadi di antara kedua muatan menggunakan besaran N

 Q1 dan Q2 merupakan muatan sebuah benda  menggunakan besaran C

  r merupakan jarak antara kedua benda yang bermuatan listrik menggunakan besaran m

  k merupakan konstanta listrik bernilai 9 x 109Nm2/C2

Nah, hukum Coulomb ini dinyatakan oleh seorang ilmuwan fisika yang bernama Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1786. Hingga saat ini hukum Coulomb tetap digunakan untuk menghitung muatan listrik yang berkaitan dengan gaya coulomb.

Rumus Menghitung Kuat Medan Listrik

Gaya Coulomb dapat menimbulkan medan listrik. Nah, apa yang dimaksud dengan medan listrik itu? Medan listrik merupakan ruang atau daerah yang ada di sekitar muatan listrik yang timbul karena adanya gaya listrik atau gaya coulomb.

Pada umumnya, medan listrik digambarkan dalam bentuk gaya listrik yang menjauh ke luar untuk listrik yang bermuatan positif. Sementara, untuk listrik yang bermuatan negatif akan digambarkan dengan gaya yang masuk ke muatan listrik.

Jika dinyatakan dalam bentuk rumus dapat dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

E merupakan kuat medan listrik yang mungkin terjadi di sekitar muatan listrik pada titik tertentu menggunakan besaran N/C.

Q merupakan muatan listrik yang dimiliki pada suatu benda menggunakan besaran C.

r merupakan jarak antara titik tertentu dengan muatan benda yang bermuatan listrik menggunakan besaran m

k merupakan konstanta listrik yang bernilai 9 x 109Nm2/C2

Rumus Menghitung Energi Potensial Listrik

Pada listrik statis memungkinkan timbul energi potensial listrik. Nah, energi potensial listrik ini dapat diartikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk memindahkan suatu muatan benda yang beraliran listrik dari titik awal menuju titik akhir.

Adapun rumus untuk menghitung energi potensial listrik adalah sebagai berikut.

Keterangan

W merupakan energi potensial listrik yang mungkin terjadi pada sebuah muatan listrik di titik tertentu menggunakan besaran N/C

Q merupakan muatan listrik yang dimiliki oleh suatu benda pada titik awal

Q1 merupakan muatan listrik yang dimiliki oleh suatu benda pada titik kedua atau terakhir

r  merupakan jarak yang timbul antara titik tertentu dengan muatan benda yang memiliki aliran listrik menggunakan besaran m

k merupakan konstanta listrik yang bernilai 9 x 109Nm2/C2

Rumus Menghitung Tegangan Listrik

Tegangan listrik pada listrik yang statis merupakan kerja yang dibutuhkan untuk membawa muatan berpindah. Adapun rumus tegangan listrik dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

V merupakan tegangan listrik menggunakan besaran Volt (V)

k merupakan konstanta listrik yang bernilai 9 x 109Nm2/C2

Q merupakan muatan listrik yang dimiliki oleh suatu benda pada titik awal

Rumus Usaha pada Rangkaian Listrik

Usaha pada listrik yang statis berkaitan dengan muatan yang mungkin timbul di antara beda tegangan pada rangkaian listrik. Adapun rumus usaha pada rangkaian listrik ini dinyatakan sebagai berikut.

Wab = q (Vb – Va)

Tersebut adalah pembahasan secara detil tentang fenomena yang berkaitan dengan listrik statis. Pastinya, dalam kehidupan sehari-hari kita akan berkaitan dengan gejala kelistrikan yang bersifat statis atau tidak bergerak. Semoga informasi ini bermanfaat dan menambah pengetahuan kita akan listrik yang statis.

Sumber:

  1. https://blog.edukasystem.com/listrik-statis/#
  2. http://www.pt-sabionmultikarya.com/blog/2017/08/25/pengertian-listrik-statis-dan-contohnya-penjelasan-terlengkap/
  3. https://passinggrade.co.id/listrik-statis/
  4. http://eprints.walisongo.ac.id/9339/1/1323611045.pdf
  5. https://www.academia.edu/15847600/Listrik_Statis_SMA_Kelas_XII
  6. https://adiwarsito.files.wordpress.com/2009/10/bab-7-listrik-statis.pdf
  7. https://dinasuciwahyuni.blogspot.com/2016/08/materi-listrik-statis-untuk-smk-kelas.html
  8. https://sites.google.com/view/fisikapakarif/materi/listrik-statis
  9. https://www.studiobelajar.com/listrik-statis/
  10. https://saintif.com/listrik-statis/