FISIKA

KLIK BAB 2

LISTRIK STATIS

Listrik Statis Pengertian dan Fenomena dalam Kehidupan Sehari-hari

Listrik statis adalah suatu fenomena kelistrikan yang sering terjadi di mana partikel bermuatan ditransfer atau berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain.

Contohnya adalah saat kita menyisir rambut, tanpa terasa rambut akan terangkat mengikuti arah sisiran. Peristiwa ini ternyata merupakan fenomena listrik statis.

Bagimanakah bisa terjadi listrik statis perhatikan penjelasan berikut

Pengertian Listrik Statis

Sebelum mempelajari pengertian listrik statis. Kita perlu tahu sebuah benda tersusun atas atom yang bermuatan. Muatan positif, muatan negatif dan netral.

Muatan positif disebut proton (terletak di inti atom)
Muatan negatif dinamakan elektron (terletak di kulit atom)
Muatan netral dikenal neutron (berada di inti atom)

Muatan-muatan ini disebut muatan listrik. Muatan listrik adalah muatan dasar yang pada suatu benda, hingga dapat mengalami gaya pada benda lain yang juga memiliki muatan listrik pada suatu jarak berdekatan. Muatan listrik disimbolkan “q “ dengan satuan C (Coulomb).

Misalkan, saat kita menggosok mistar ke rambut. Awalnya rambut muatan netral. Saat digosok ke rambut, elektron rambut beripindah ke mistar sehingga muatan mistar menjadi negatif. Perpindahan elektron ini menyebabkan perbedaan muatan rambut dan sisir sehingga tidak seimbang.

Rumus listrik statis

Dalam konteks ini, listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau pada permukaan benda .

Hukum yang menjelaskan interaksi dua benda yang bermuatan listrik dikenal dengan hukum Couloumb. Hukum ini menyatakan bahwa

“Ketika ada dua benda bermuatan listrik sejenis atau beda jenis, muatan q1 dan q2 yang terpisahkan jarak r, maka akan terjadi gaya tarik menarik atau gaya tolak-menolak”

Jika kedua benda bermuatan sejenis maka terjadi gaya tolak menolak. Jika kedua benda bermuatan beda jenis maka akan terjadi gaya tarik menarik. Berikut adalah rumusnya:

Fenomena Listrik Statis dalam Sehari-hari

Berikut contoh-contoh fenomena listrik statis yang dapat kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

1. Terbentuknya petir saat hujan.

Pada saat akan hujan, kumpulan awan membentuk awan besar sehingga terjadi pergesekan antara awan satu dengan awan lainnya.

Pergesakan ini mengakibatkan elektron bergerak bebas hingga membentuk gesekan muatan listrik yang turun dari awan ke dataran bumi untuk dinetralkan.

2. Gosokan kain sutra dengan kaca.

Kain sutra yang digosok-gosokkkan dengan batang kaca. Maka akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut.

Hal ini karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif.

3. Gosokan batang plastik dengan kain wol.

Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan terjadi perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik, yang menyebabkan penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.

4. Tangan didekatkan dengan layar Televisi.

Ketika tangan didekatkan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Maka rambut halus yang ada di tangan akan berdiri.

5. Mesin Fotokopi.

Mesin foto kopi memiliki komponen pelat logam berlapiskan selenium yang terletak dibagian tengah dan terdapat baki pengembang dengan toner (bubuk hitam halus) didalamnya.

Prinsip kerja mesin foto kopi adalah pelat bermuatan postif dan akan menarik partikel bermuatan negatif dari toner. Pola toner kemudian dipindahkan keatas kertas kosong dan dipanggang diatasnya

6. Percikan api pada ban truk dengan jalan raya.

Adanya gesekan antara ban mobil atau truk dengan jalan menghasilkan muatanlistrik yang negatif sedangkan bagian badan logam mobil atau truk yang berdekatan dengan ban menjadi bermuatan positif karena adanya induksi.

Hal ini dapat berakibat pada munculnya percikan api dan berakibat bahaya yaitu dapat membakar muatan mobil yang mudah terbakar sepeti bensin.

7. Cat semprot

Metode dari cat semprot yaitu adanya gesekan antara butiran cat dari aerosol dengan mulut pipa semprot dan udara sehingga menghasilkan muatan. Bila benda yang akan di cat di beri muatan yang berlawanan, maka butiran cata akan tertarik ke badan benda.

Example :

Dua muatan listrik Q1 dan Q2 menimbulkan gaya tolak – menolak sebesar F pada saat jarak antara kedua muatan r. Jika gaya tolak – menolak menjadi 4F, maka jarak antara kedua muatan menjadi …

A. ¼r

B. ½r

C. r

D. 2r

E. 4r

F₁ = F

r₁ = r

F₂ = 4F

r₂ = …?

Besarnya jarak pada keadaan kedua adalah..

Jadi jawaban yang benar adalah…

B. ½r

CHAPTER 1 DIRECT CURRENT CIRCUIT (RANGKAIAN ARUS LISTRIK SEARAH)

A. ARUS LISTRIK

Tiga hal tentang arus listrik

Arus listrik didefinisikan sebagai aliran partikel partikel bermuatan positif (walaupun sesungguhnya yang bergerak adalah elektron-elektron bermuatan negatif ).
Arah arus listrik (arah arus konvensional) berlawanan dengan arah arus elektron.
Arus listrik mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah (elektron mengalir dalam arah berlawanan, dari potensial rendah ke potensial tinggi).

B. RESISTANCE CIRCUIT (RANGKAIAN HAMBATAN)

Hayo, siapa yang suka mainan lampu? Anak zaman sekarang, kalo udah ngomongin lampu hias, pasti langsung kebayang jenis lampu yang satu ini deh: lampu tumblr. Entah kenapa juga dinamain kayak gitu. Apakah ada hubungannya sama nama media sosial yang udah diblokir itu?

Selain bisa ngebuat kamar kita jadi hits jadi kayak kamar-kamar di Instagram, bersyukurlah karena lampu tersebut disusun dengan rangkaian seri. Hah? Maksudnya apa tuh rangkaian seri?

Begini. Bandingkan lampu-lampu tersebut dengan instalasi lampu yang ada di rumah kamu. Kalau kamu perhatikan, biasanya, instalasi lampu di rumah menerapkan sistem satu saklar untuk satu lampu. Artinya, lampu-lampu di rumah kamu disusun menggunakan rangkaian paralel.

Sekarang bayangkan kalau kamu harus mematikan/menyalakan lampu tumblr semuanya satu per satu. Bisa-bisa gempor tangan kita. Maka dari itu, kita perlu tahu perbedaan rangkaian seri dan paralel.

SERIES CIRCUIT (RANGKAIAN SERI)

Rangkaian seri merupakan rangkaian listrik yang hambatannya disusun secara bersebelahan/sejajar. Pada rangkaian seri, kuat arus (I) akan mengalir dari sumber energi (baterai) yang ada dari satu hambatan ke hambatan lain melewati satu kabel. Perhatikan, deh, gambar di atas. Lalu, bayangkan ada aliran listrik yang mengalir mulai dari baterai, menuju hambatan/resistor 1, ke hambatan 2, lalu berputar dan kembali ke baterai. Iya, anggap aja aliran listrik ini kayak aliran air gitu.

Setelah membayangkannya, kamu pasti jadi sadar kalau untuk arus listrik yang melewati hambatan 1, nilainya akan sama besar dengan arus yang melewati hambatan 2.

Kok gitu?

Ya, kan, alirannya nggak mungkin ke mana-mana lagi.

Nah, itu berarti, kuat arus total sama dengan kuat arus yang ada di hambatan 1, maupun hambatan 2. Secara matematis dapat ditulis menjadi:

I_tot = I₁ = I₂ = I…

Di sisi lain, tegangan yang mengalir di hambatan 1, tidak sama dengan yang ada di hambatan 2. Tetapi, apabila seluruh tegangan yang ada di hambatan pada rangkaian itu dijumlahkan, hasilnya akan sama dengan tegangan yang ada di sumber. Atau dengan kata lain;

V_tot = V₁ + V₂ + V…

Sehingga, hambatan totalnya sama dengan jumlah dari seluruh hambatan yang ada di rangkaian itu. Ingat, ya, maksud dari tanda titik-titik (...) di rumus itu untuk menandakan kalau ada resistor lain. Jadi, kalau resistor/hambatannya lebih dari 2, tinggal dilanjutin aja.

R_tot = R₁ + R₂ + R…

2. PARALEL CIRCUIT (RANGKAIAN PARALEL)

Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang hambatannya disusun secara bertingkat/bercabang. Nah, kelihatan nggak bedanya dengan rangkaian seri? Sekarang, bayangkan ada aliran listrik yang berjalan dari baterai, berjalan ke arah ke arah bawah menuju hambatan 1. Sesaat dia berada di persimpangan, si aliran listrik akan "memecah". Ada yang masuk ke resistor 1, ada juga yang berjalan ke resistor 2. Itu artinya, kuat arus di kedua hambatan itu akan berbeda.

Ya, karena terdapat “percabangan”, kuat arus listrik yang diterima oleh hambatan 1 dan hambatan 2 tidak akan sama. Alhasil, kuat arus sumber energinya akan sama dengan jumlah dari seluruh kuat arus semua hambatan. Oleh karena itu, kita dapat menuliskannya menjadi:

I_tot = I₁ + I₂ + I…

Di sisi lain, tegangan yang ada pada hambatan 1 dan hambatan 2 akan bernilai sama besar. Maka, kita dapat menuliskannya menjadi:

V_tot = V₁ = V₂ = V…

Lalu, bagaimana cara kita menghitung hambatan listrik untuk rangkaian paralel? Kalau kamu perhatikan, konsep antara seri dan paralel tadi terbalik. Maka, cara mencari hambatannya adalah sebagai berikut:

1 / Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + ....

Look the following video so you can understand about series and parallel elctric circuits!

PERTEMUAN 2

Please do the exercise, after look the following video!

HUKUM I KIRCHOFF

Hukum ini berlaku pada rangkaian bercabang yang berkaitan dengan arah arus saat melewati titik percabangan. Hukum I Kirchoff biasa disebut Hukum Arus Kirchoff atau Kirchoff’s Current Law (KCL). Bunyi Hukum I Kirchoff: Kuat arus total yang masuk melalui titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan kuat arus total yang keluar dari titik percabangan.

Berdasarkan gambar di diasmping, besar kuat arus total yang melewati titik percabangan a secara matematis dinyatakan Σ I_masuk = Σ I_keluar yang besarnya adalah I₁ = I₂ + I₃.

Hukum II Kirchoff

Hukum ini berlaku pada rangkaian yang tidak bercabang yang digunakan untuk menganalisis beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup. Hukum II Kirchoff biasa disebut Hukum Tegangan Kirchoff atau Kirchoff’s Voltge Law (KVL). Bunyi Hukum II Kirchoff: Total beda potensial (tegangan) pada suatu rangaian tertutup adalah nol. Versi lain Hukum II Kirchoff yaitu pada rangkaian tertutup jumlah aljabar GGL (ε) dan jumlah penurunan potensial (IR) sama dengan nol.

Berdasarkan gambar di disamping, total tegangan pada rangkaian adalah V_ab + V_bc + V_cd + V_da = 0. Hukum II Kirchoff ini menjelaskan bahwa jumlah penurunan beda potensial sama dengan nol artinya tidak ada energi listri yang hilang dalam rangkaian atau semua energi listrik diserap dan digunakan. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai:

Terdapat perjanjian tanda untuk tegangan GGL (ε) :

1. Jika arah kuat arus listrik searah dengan arah loop dan kuat arus listrik bertemu dengan kutub (+) potensial tegangan terlebih dulu, maka tanda tegangan GGL adalah (+)

ε (+) ➔

2. Jika arah kuat arus listrik searah dengan arah loop dan kuat arus listrik bertemu dengan kutub (-) potensial tegangan terlebih dulu, maka tanda tegangan GGL adalah (-).

ε (-) ➔

Terdapat perjanjian tanda untuk arah kuat arus listrik (I) pada penurunan potensial tegangan (I.R):

1. Jika arah kuat arus listrik searah dengan arah loop, maka tanda kuat arus listrik adalah (+).

I (+) ➔

2. Jika arah kuat arus listrik berlawanan arah dengan arah loop, maka tanda kuat arus listrik adalah (-).

I ( - ) ➔

Supaya kamu lebih paham, ayo coba kerjakan contoh soal di bawah ini !

Suatu rangkaian listrik ditunjukkan seperti gambar berikut ini. Dengan menggunakan hukum II Kirchoff, besar kuat arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian tersebut adalah...

Diketahui:

ε1 = 6 V

ε2 = 12 V

R1 = 2 Ω

R2 = 6 Ω

R3 = 4 Ω

Ditanya: I ?

Jawab:

Page updated

Google Sites

Report abuse