Pengertian Listrik Statis Meliputi Konsep, Rumus, dan Contoh Secara Lengkap

Listrik Statis (Pengertian, Rumus, 7 Contoh, Penerapan dan Contoh Soalnya)

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis adalah suatu kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tidak mengalir atau tetap (statis), tapi jika terjadi pengosongan muatan akan memakan waktu yang cukup singkat. Atau definisi listrik statis yang lainnya yaitu suatu fenomena kelistrikan yang dimana muatan listriknya tidak bergerak dan biasanya terdapat pada benda yang bermuatan listrik.

Dapat dikatakan juga listrik statis timbul karena adanya fenomena dimana benda-benda yang memiliki aliran listrik saling berpautan tanpa adanya sumber daya listrik atau dengan kata lain benda tersebut dapat menghasilkan proton maupun elektron tanpa menggunakan elemen pembangkit energi listrik. Listrik statis dapat ditimbulkan oleh dua benda yang memiliki muatan listrik berbeda.

Apa itu proton dan elektron? Muatan listrik ada 2 macam diantaranya muatan positif (proton) dan muatan negatif (elektron). Benda yang memiliki muatan positif dan negatifnya sama disebut dengan benda netral. Ada juga benda yang memiliki muatan positif dan muatan negatif. Benda disebut bermuatan positif jika benda tersebut memiliki jumlah proton lebih banyak daripada jumlah elektorn, lalu benda disebut bermuatan negatif jika benda tersebut memiliki jumlah elektorn lebih banyak daripada jumlah proton.

Salah satu contoh peristiwa timbulnya listrik statis yaitu penggaris plastik yang digosok-gosokanan pada rambut kering, lalu di dekatkan pada kertas yang sudah dirobek kecil-kecil maka kertas tersebut akan tertarik oleh penggaris jadi seolah-olah penggaris seperti magnet yang dapat menarik benda, padahal itu merupakan adanya listrik statis. Kenapa bisa seperti itu? sebab serpihan kertas yang asalnya bermuatan netral akan terinduksi akibat tertarik muatan negatif yang terdapat pada penggaris.

Konsep Dasar Listrik Statis

Kejadian seperti hal potongan kertas kecil dapat berinteraksi dengan penggaris yang sebelumnya penggaris digosok-gosok bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis “muatan listrik” ini, karena jika berbicara tentang listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis “electrostatic” membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis “diam atau tidak bergerak”.

Muatan listrik timbul sebab adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat dua muatan listrik yaitu muatan positif dan negatif, dapat dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak dibanding jumlah elektron dan begitu pula sebaliknya, sedangkan bila benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.Benda yang mempunyai muatan yang sejenis akan saling tolak-menolah jika didekatkan satu sama lain, tidak sama dengan benda yang memiliki muatan yang berbeda akan saling tarik-menarik. Interaksi yang terjadi antar muatan listrik dapat dijelaskan dengan gaya coulomb.

Medan listrik suatu muatan listrik disebut memiliki medan listrik, medan listrik merupakan daerah di sekitar benda yang bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Dapat juga disebut medan listrik ialah suatu daerah dimana gaya listrik masih bekerja. Medan listrik adalah efek yang timbul oleh muatan listrik dalam suatu benda.

Arah medan listrik dari benda yang bermuatan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan tersebut, dan sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.

Penerapan Listrik Statis

Penerapan listrik statis sudah dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan tersebut mendatangkan manfaat bagi kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh penerapan dari listrik statis:

1. Alat Penggumpal Asap untuk Mengurangi Polusi

Pada tahun 1906, seorang kimiawan Amerika, Frederick Gardner Cottrel, berhasil menemukan suatu alat yang berfungsi untuk menggumpalkan asap yang keluar dari cerobong asam pabrik sehingga dapat menekan polusi udara. Alat sederhana ini bekerja berdasarkan prinsip gaya Coulomb dan induksi muatan. Caranya adalah dengan memasang dua logam yang mempunyai muatan besar tetapi berlawanan tanda pada cerobong asap pabrik. Partikel asap yang mengalir melewati cerobong akan terinduksi sehingga memiliki muatan induksi. Muatan yang dihasilkan ada yang positif dan ada yang negatif. Partikel asap tersebut akan tarik menarik sehingga membentuk partikel yang lebih besar dan berat. Bertambahnya berat partikel mengakibatkan partikel tidak ikut mengalir ke atas bersama asap. Partikel itu akan jatuh di dasar cerobong.

2. Pengecatan Mobil

Pada saat cat disemprot, butiran halus cat akan memiliki muatan karena bergesekan dengan udara. Permukaan mobil yang akan dicat diberi muatan yang berlawanan dengan muatan butir-butir cat agar butiran cat dapat tertarik ke permukaan mobil tersebut. Cara ini sangat efektif diterapkan pada permukaan yang tidak rata. Hal ini terjadi karena butir cat menempel dengan mengikuti medan listrik yang ada. Akibatnya, butir-butir cat akan menutupi semua permukaan mobil yang mungkin tersembunyi dari semprotan cat. Dengan demikian, cara ini dapat menghasilkan hasil pengecatan yang rata dan menjangkau tempat yang tersembunyi.

3. Mesin Fotokopi

Mesin fotokopi memiliki bagian utama berupa pelat foto konduktif. Pelat ini tidak mampu menghantarkan listrik ketika berada dalam ruang yang gelap. Pelat konduktif ini baru akan menghantarkan listrik jika dikenai cahaya. Mula-mula pelat foto konduktif diinduksi dengan menggerakkan kawat bermuatan listrik negative di sepanjang permukaannya. Dengan begitu, di permukaan pelat foto itu akan terbentuk muatan induksi yang bermuatan positif. Ketika kertas yang akan difotokopi disinari, pantulan cahaya mengenai pelat foto konduktif yang telah mengandung muatan induksi. Akibatnya, terbentuk muatan listrik persis seperti pada kertas yang akan dikopi. Kemudian, tinta yang bermuatan negatif disemprotkan pada pelat. Selanjutnya, tinta itu dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopinya. Ketas ini dipanaskan agar tinta menempel kuat.

Gaya dan Rumus Listrik Statis

Pada pelajaran IPA, Kamu tentu sudah pernah mendengar mengenai Gaya Coulomb.

Hukum Coulomb merupakan suatu hukum fisika yang sudah disimpulkan oleh seorang ilmuan bernama Charles Augustin de Coulomb.

Coulomb menyimpulkan bahwa suatu benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak pada kuadrat yang sama sedangkan muatan yang berlawanan akan saling tarik menarik pada muatan kuadrat yang sama.

Gaya listrik statis juga disebut dengan gaya elektrostatis atau gaya Coulomb. Gejala kelistrikan ini ternyata bisa dihitung dan dibuktikan menggunakan rumus-rumus dibawah ini.

1. Gaya Coulomb

2. Kuat Medan Listrik (E)

3. Energi Potensial (EP)

4. Potensial Listrik (V)

5. Usaha (W)

6. Kapasitor Keping Sejajar (C)

7. Energi Kapasitor (W)

8. Bola Kapasitor

Keterangan Rumus:

Q : Muatan Sumber

Q : Muatan Uji

ε₀: Permitivitas ruang hampa

R : Jarak antar muatan

k : 8,99 x 10⁹ N m² C^-2

K : koefsien dielektrik

A : luas penampang pada plat

d : Jarak antar keping

WAB : Usaha memindahkan muatan dari A ke B

r : Jari-jari Bola

Penerapan / Pemanfaatan Listrik Statis

Beberapa penerapan atau pemanfaatan adanya listrik statis dalam kehidupan manusia antara lain:

1. Alat Penggumpal Asap untuk Mengurangi Polusi

2. Mesin Fotokopi

Contoh Listrik Statis

Sebetulnya sering kita jumpai contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Berikut ini contohnya.

Saat Anda menyisir rambut, tanpa disadari terkadang rambut akan terbawa berdiri sendiri beriringan dengan gerakan sisir. Hal tersebut terjadi karena ada interaksi muatan antar sisir dengan rambut.
Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil.
Debu yang tertempel pada layar tv
Kain sutra yang digosok-gosok dengan batang kaca. Akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut. Karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif
Menggosokan balon dengan tangan
Penggaris plastik digosok dengan kain woll. Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan ada perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik. Sehingga penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.
Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri.

Contoh Soal Listrik Statis

1. Dua buah muatan titi masing-masing +3μm dan -4μm terpisah 3 cm satu sama lain. Tentukan gaya taris menarik kedua muatan tersebut!
Jawaban:

2. Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar qA = qB =10 ^–2C pada jarak10 cm satu dari yang lain. Gaya tolak yang dialami kedua muatan itu (dalam Newton) adalah ….
a. 9.10^–14
b. 9.10^–9
c. 9.10^–5
d. 9.10³
e. 9.10⁷
Jawab: E

Pembahasan :

3. Sebuah benda bermassa 20 gram dan bermuatan q = + 0,5 μC digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan.
Tepat di sebelah kanan benda pada jarak 15 cm diletakkan muatan q’ = -1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti gambar di bawah. Jika g = 10 ms^–2dan k = 9.10⁹ Nm²C, tegangan pada tali dekat pada harga (dalam newton )

a. 0,20
b. 0,24
c. 0,28
d. 0,32
e. 0,40
Jawaban : C
Pembahasan :

4. Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan listrik pada sebuah titik bergantung pada….
(1) besarnya muatan
(2) jaraknya dari muatan
(3) jenis muatan
(4) jenis medium antara muatan dan titik
yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4
b. 1, 2 dan 3
c. 1 dan 3
d. 2 dan 4
e. 4
Jawab: A
Pembahasan :
Rumus Kuat Medan Listrik (E)
E = k q/r²
jadi bergantung pada:
q atau muatan listriknya, besar dan jenis muatannya
dan
r² = kuadrat jarak antar muatan

5. Dua muatan titik berjarak 5 cm terlihat seperti gambar.

Besar medan listrik di titik P adalah….
a. 27 N/C
b. 72 N/C
c. 270 N/C
d. 360 N/C
e. 720 N/C
Jawaban : C
Pembahasan :
Listrik Statis No 5-1

6. Sebuah partikel bermassa 0,3 gr diikat dengan benang tak bermassa. Kemudian dimasukkan ke dalam daerah bermedan listrik 500 N/C dan digantungkan ternyata membentuk sudut seperti pada gambar di bawah. Keadaan ini bisa terjadi apabila partikel itu bermuatan (dalam μC) sebesar
a. 1
b. 3
c. 3√ 2
d. 6
e. 6√ 2
Jawaban : E
Pembahasan :
pembahasan no 6

7. Dua buah partikel A dan B masingmasing bermuatan +20 μC dan +45 μC terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak di antara A dan B sedemikian sehingga kuat medan di C sama dengan nol. letak C dari A (dalam cm) adalah….
a. 2
b. 3
c. 4
d. 6
e. 9
Jawab: D
Pembahasan :

8. Pada setiap titik sudut sebuah segi tiga sama sisi dengan sisi 2√3 terdapat muatan positif q coloumb. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah?
(a) 1/2 k q dan 0
(b) 1/2 k q dan 3/2 k q
(c) 2/3 k q dan 3/2 k q
(d) 0 dan 3/2 k q
(e) 0 dan 2/3 k q
Jawaban :
Pembahasan :
Jarak O ke A = Jarak O ke B = Jarak O ke C = 2 satuan panjang. Akibatnya Medan Magnet yang ditumbulkan sama besar dan resultan medan magnet oleh ke-3 muatan tsb akan saling meniadakan sehingga dapat dituliskan :
Eₒ = 0
Karena Potensial Listrik adalah besaran skalar , maka kita cukup menjumlahkan saja besar potensial listrik yg ditimbulkan oleh setiap muatan. Karena muatan dan jaraknya sama, kita coba hitung saja dulu satu muatan (a)
Vₒₐ = kqₐ/rₒₐ
= kq/2
Maka :
Vₒ = 3(kq/2)
= ³/₂ (kq/r)

Jawaban : D

9. Sebuah bola konduktor berjari – jari 9 cm diberi muatan 6 mC. Besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola adalah ….
a. sama – sama nol
b. E = nol, V = 6. 10⁵volt
c. E = 6. 10⁷N/C, V = nol
d. E = 6. 10⁷N/C, V = 6. 10⁵volt
e. E = 6. 10⁷N/C, V = 18. 10⁵volt
Jawab: B
Pembahasan :

10. Sebuah bola konduktor diberi muatan Q = 3 μC. Diameter bola 20 cm. Jika muatan kecil q = 2 μC ingin dipindahkan dari permukaan bola ke titik yang berjarak 5 cm dari pusat bola maka diperlukan usaha sebesar….
a. 2500 joule
b. 1300 joule
c. 500 joule
d. 25 joule
e. nol
Jawab: E

Penelusuran yang terkait dengan Pengertian Listrik Statis

jelaskan pengertian listrik statis dan contoh penggunaannya
listrik statis dan dinamis
pengertian listrik dinamis
rumus listrik statis
muatan listrik statis
makalah listrik statis
contoh soal listrik statis
konsep listrik statis

Ilmuips.my.id - Materi Belajar Gratis