Saat usia anak-anak, tentu anda tidak asing dengan permainan dengan menggunakan penggaris yang di gunakan bersama dengan sobekan kertas yang kemudian penggaris tersebut di gosok-gosokan ke rambut. Setelah anda dekatkan apa yang terjadi? Yang terjadi potongan kertas akan terangkat oleh penggaris yang baru digosok-gosokan karena terdapat muatan listrik yang bersifat statis. Listrik statis yaitu sekumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang terdapat pada permukaan benda. Muatan benda yang di hasilkan akan tetap ada sampai dengan benda tersebut melepaskan muatan listriknya. Dapat di katakan bahwa listrik statis berkaitan dengan gejala kelistrikan yang diam dan tidak mengalir. Sehingga listrik statis ini tidak bisa mengalir dari tempat satu ke tempat lain dalam waktu yang singkat.
Listrik statis adalah fenomena permukaan yang dihasilkan ketika dua permukaan atau lebih bersentuhan satu sama lain dan dipisahkan lagi. Hal ini menyebabkan semacam pemisahan, atau transfer elektron negatif dari satu atom ke atom lainnya.
Tingkat muatan (kekuatan medan) ,bergantung pada sejumlah faktor:
bahan (sifat fisik dan listriknya),
suhu,
kelembaban,
tekanan, dan
kecepatan pemisahan.
Semakin besar tekanan atau kecepatan pemisahan, semakin besar muatannya. Listrik ini terjadi karena penumpukan muatan listrik pada permukaan suatu benda. Listrik ini disebut “statis” karena muatannya tetap di satu daerah permukaan benda tidak bergerak atau “mengalir” ke daerah lain. Jadi, listrik jenis ini disebut juga dengan listrik yang mempunyai muatan tetap.
Listrik statis dapat menjadi gangguan atau bahkan bahaya. Energi yang membuat rambut Anda berdiri tegak juga dapat merusak alat elektronik. Namun apabila dikendalikan dan diatur dengan baik bisa menjadi anugerah luar biasa bagi kehidupan kita.
Teori Atom
Suatu zat terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut atom. Atom berasal dari kata atomos, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Tetapi, dalam perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi.
Atom terdiri atas dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom. Inti atom bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif yang disebut elektron.
Inti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan(netral).
Suatu atom dikatakan netral apabila di dalam intinya terdapat muatan positif(proton) yang jumlahnya sama dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya.
Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih banyak daripada muatan negatif(elektron) pada kulit atom yang mengelilinginya.
Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih sedikit daripada jumlah muatan negatif(elektron) pada kulit atom.
Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun atas 1 proton dan 1 elektron. Karena jumlah proton dan elektronnya sama, maka atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral. Atom helium terdiri atas 2 proton, 2 netron dan 2 elektron. Karena jumlah proton dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai atom netral.
“Muatan listrik adalah sifat dasar materi,” menurut Michael Richmond, seorang profesor fisika di Rochester Institute of Technology. Hampir semua muatan listrik di alam semesta dibawa oleh proton dan elektron. Proton dikatakan memiliki muatan +1 , sedangkan elektron memiliki muatan −1 , meskipun tanda-tanda ini sepenuhnya arbitrer.
Karena proton merupakan inti atom, yang letaknya tertanam di dalam atom, maka proton tidak dapat bergerak bebas seperti elektron. Oleh karena itu, ketika membahas tentang arus listrik, maka selalu diartikan aliran elektron, dan ketika membahas tentang listrik statis, berarti ketidakseimbangan antara muatan negatif dan positif pada benda.
Listrik statis merupakan akumulasi muatan listrik pada permukaan suatu benda. Statis berarti tetap atau stasioner, oleh karena itu berbeda dengan listrik dinamis (bergerak) yang berbentuk arus listrik.
Biasanya atom adalah netral, yang berarti memiliki jumlah elektron dan proton yang sama.
Namun atom menjadi bermuatan ketika ada ketidakseimbangan dalam jumlah partikel ini, yang dapat terjadi dengan cukup mudah untuk bahan tertentu.
Listrik statis terjadi ketika dua bahan berbeda dipisahkan atau digosokkan bersama, menyebabkan muatan positif (+) terkumpul di satu permukaan material dan muatan negatif (-) di permukaan lainnya.
Listrik jenis ini dapat menyebabkan bahan saling tarik atau saling tolak. Ini juga dapat menyebabkan lompatan atau percikan elektron dari satu bahan ke bahan lainnya.
Jika ada muatan listrik positif (+) yang cukup pada suatu benda atau material dan muatan negatif yang cukup – pada permukaan benda lain, tarikan antara muatan tersebut mungkin cukup besar untuk menyebabkan elektron melompati celah udara di antara benda tersebut.
Setelah beberapa elektron mulai bergerak melalui ruang itu, udara akan menjadi panas. Sehingga semakin banyak elektron melompati celah atau ruang itu maka semakin panas udara yang dilewati. Semuanya terjadi sangat cepat, dan udara menjadi sangat panas sehingga bersinar untuk waktu yang singkat. Hal yang sama berlaku untuk petir, pada skala voltase yang sangat besar dan arus yang sangat tinggi.
Contoh lain adanya listrik statis yaitu saat potongan kertas kecil di dekatkan dengan penggaris yang sudah digosok-gosokan maka hal tersebut termasuk dalam konsep dasar listrik statis. Muatan listrik di katakan positive apabila benda tersebut mengandung proton yang lebih banyak dari pada jumlah electron, begitu juga sebaliknya dengan muatan negative. Sedangkan benda yang tidak mempunyai muatan listrik disebut dengan netral.
Benda yang memilki muatan yang sejenis akan saling tolak menolak saat di dekatkan satu sama lain dan sebaliknya saat benda mempunyai muatan yang berbeda akan saling tarik menarik.
Kejadian seperti potongan kertas kecil dapat berinteraksi dengan penggaris yang digosok-gosok, bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis “muatan listrik” ini, karena jika membahas 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
Muatan listrik, (Q) adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Satuan Muatan listrik adalah coulomb, yang besarnya 6.24 x 1018 muatan dasar. Muatan Listrik adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Muatan listrik dasar. Pada atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan).
Menurut Benyamin Franklin, ada dua muatan lisrik :
Muatan listrik positif
Muatan listrik negatif
Sifat Muatan Lisrik
Dua muatan yang sejenis apabila didekatkan maka akan tolak menolak
Dua muatan yang tidak sejenis apabila didekatkan maka akan tarik menarik
Interaksi Benda Bermuatan Listrik
Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif.
Ketika ebonit digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke ebonit, sehingga ebonit tersebut bermuatan listrik negatif.
Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca bermuatan positif'
Ketika awan di angkasa bergerak dan bergesekan dengan udara atau awan yang lain, maka elektron dari udara atau awan lain akan berpindah ke awan yang satunya, sehingga menumpuklah elektron pada suatu awan. Bila elektron tersebut berpindah ke bumi/tanah, maka terjadilah petir.
Hukum Coulomb
Pada tahun 1785, Charles Agustin Coulomb menemukan hukum dasar tentang gaya listrik antara dua partikel yang bermuatan.
Hasil penelitiannya dikenal dengan Hukum coulomb, yang berbunyi :
“Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda”.
Secara matematis Hukum Coulomb dituliskan :
Dimana :
F = Gaya tarik/tolak dua buah muatan (N)
k = konstanta ( 9.10⁹ N.m² /C²)
q1 = muatan listrik 1 (C)
q2 = muatan listrik 2 (C)
r = jarak antara dua muatan (m)
Contoh soal :
Dua titik muatan q1 dan q2 memiliki besar masing-masing q1 = 0,5μC dan q2 = −0,3μC. Kedua muatan tersebut terpisah sejauh 5 cm. Tentukan besar gaya listrik dan arah yang kedua muatan tersebut alami jika konstanta 8,988×10⁹ N.m² /C²
Pembahasan:
Pada kasus ini baik q1 dan q2 akan mengalami gaya listrik.
Mari kita tentukan F21 sebagai gaya pada muatan q2 akibat q1 dan F12 sebagai gaya pada muatan q1 akibat q2 . Gaya listrik yang dialami kedua titik tersebut adalah sama besar namun berbeda arah. Ingat kedua titik muatan akan saling tarik-menarik. q1 akan mengalami gaya ke kanan dan q2 gaya ke kiri. Besar kedua gaya listrik dapat kita hitung dengan cara di bawah ini.
Diketahui :
q1 = 0,5μC = 0,5×10⁻⁶ C
q2 = −0,3μC = -0,3×10⁻⁶ C
r = 5 cm = 5x10⁻² m
k = 8,988×10⁹ N.m² /C²
Ditanyakan : F
Jawab :
q1 . q2F12 = F21 = k --------- r ²(8,988×10⁹)(0,5×10⁻⁶)(0,3×10⁻⁶)
= ----------------------------------
(5x10⁻²)²
= 5,4×10⁻¹ N
Kuat 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.
Kuat medan listrik adalah besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak di bagi besarnya muatan di titik itu. Untuk menentukan kuat medan listrik pada suatu titik, pada titik tersebut di tempatkan muatan penguji yang sedemikian kecilnya sehingga tidak mempengaruhi muatan sumber/ muatan penyebab medan listrik.
Sifat-sifat garis gaya listrik
Garis gaya listrik berasal dari muatan positif menuju muatan negatif
Garis gaya listrik tidak pernah berpotongan
Semakin rapat garis gaya listrik, semakin kuat medan listriknya.
Untuk menghitung kuat medan listrik digunakan persamaan
Keterangan:
F = Gaya tarik/tolak dua buah muatan (N)
E = kuat medan listrik yang terjadi pada muatan di titik tertentu (N/C)
q = muatan sumber suatu benda (C)
r = jarak antara kedua muatan benda (m)
k = konstanta listrik 9×109Nm2/C2
Contoh soal :
Titik A berada pada jarak 5 cm dari muatan +10 mikro Coulomb. Berapa besar medan listrik pada titik A (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 mikro Coulomb = 10−6 C)
Pembahasan
Diketahui :
q = 10 μC = 10x10−6 C
r = 5 cm = 5.10⁻² m
k = 9 x 109 Nm2C−2
Ditanya : E
Jawab :
q.............................10x10−6E = k ----- = 9 x 109 ---------r² .........................(5.10⁻²)²E = 3,6 x 10⁷ N/C
Energi Potensial Listrik
Energi potensial listrik menjelaskan tentang energi yang dibutuhkan untuk memindahkan suatu muatan benda dari titik awal ke titik akhir. Sehingga energi potensial pada muatan uji q1 yang berjarak r dari muatan sumber q2 dirumuskan seperti di bawah ini:
Keterangan:
Ep = energi potensial listrik yang terjadi pada muatan di titik tertentu (N/C)
q1 = muatan sumber atau muatan listrik suatu benda di titik pertama
q2 = muatan uji atau muatan listrik suatu benda di titik kedua
r = jarak antara titik tertentu dengan muatan benda (m)
k = konstanta listrik 9×109Nm2/C2
Contoh soal :
Terdapat dua muatan yang disusun berdampingan, jarak antara keduanya adalah 10 cm. Muatan yang ada di titik P adalah +9 μC dan muatan yang ada di titik Q adalah -4 μC. Diketahui konstanta Coulomb adalah k =9×109Nm2/C2, 1 μC = 10−6 C.
Hitunglah perubahan energi potensial muatan Q jika bergerak menuju muatan P!
Pembahasan:
Diketahui :
Muatan P (q1) = +9 μC = +9×10−6 C
Muatan Q (q2) = -4 μC = -4×10−6 C
Konstanta(k) = 9×109Nm2/C2
Jarak antara muatan P dan Q (r) = 10 cm = 0,1 meter = 10⁻¹ meter
Ditanyakan : Ep
Jawab :
q1 . q2Ep = k ------ r(9×10−6)(4×10−6)
Ep = 9×109 ----------------- 10⁻¹EP = 32,4 Joule
Potensial Listrik
Potensial listrik biasanya dikenal sebagai tegangan atau kerja yang dibutuhkan untuk membawa muatan 1 C. Potensial listrik ada banyak seperti potensial pada muatan titik, muatan garis, dan muatan bidang. Potensial listrik didefinisikan sebagai besarnya energi potensial listrik (Ep) tiap satuan muatan uji (q') . Besarnya potensial listrik dapat dicari dengan rumus:
Keterangan:
Ep = energi potensial listrik (J)
V = potensial listrik atau tegangan (volt)
k = konstanta listrik 9×109Nm2/C2
q = muatan listrik suatu benda (C)
q' = muatan uji (C)
r = jarak antara titik tertentu dengan muatan benda (m)
Contoh soal :
Sebuah konduktor bermuatan 7 μC, maka besar potensial listrik pada suatu titik yang berjarak 9 cm adalah . . . . (k = 9.109 N.m2.C−2 dan 1 μC = 10−6 C).
Pembahasan ;
Diketahui :
r = = 9 cm = 9.10−2 m
k = 9.109 N.m2.C−2
q =7 μC = 7x 10−6 C
Ditanyakan : V
Jawab :
k . q.......9.109 x 7.10−6 V = ------ = ------------- r.............9.10−2= 7.105 volt
Usaha
Usaha menjelaskan tentang muatan yang ada di antara beda potensial pada rangkaian listrik. Sehingga usaha di tuliskan sebagai berikut:
Wab = q(Vb – Va)
Dimana : Wab = usaha antara titik a dan b (J)
q = muatan listrik (C)
Va = potensial di titik a(V)
Vb = potensial di titik b(V)
Contoh soal :
Titik A memiliki potensial 0 volt dan titik B mempunyai potensial listrik sebesar 14 volt, tentukan besarnya usaha yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 7 C dari titik A ke titik B.
Diketahui :
Va = 0 volt
Vb = 14 volt
q = 7 C
Ditanyakan : Wab
Jawab:
Wab = q(Vb – Va)
= 7 (14 - 0 )
= 7 . 14
= 98 Joule.
Hukum gaus menjelaskan hubungan fluks listrik (jumlah garis medan yang menembus suatu permuakaan tertutup) dengan jumlah muatan listrik di dalam permukaan tertutup. Hukum ini digunakan untuk menentukan kuat medan listrik pada bola konduktor dan pada keping sejajar.
Fluks listrik ( ɸ ) adalah sejumlah garis medan ( E ) yang menembus tegak lurus suatu bidang (A).
Dinyatakan secara matematis:
ɸ = E . A
Dimana :
E = kuat medan listrik (N/C)
A = luas bidang yang di tembus (m²)
ɸ = fluks listrik ( N/C m²) atau Weber
Contoh soal :
Benda berbentuk persegi dengan panjang sisi 20 cm, lalu sebuah medan listrik homogen sebesar 200 N/C ditembakkan ke arahnya dengan arah yang tegak lurus bidang persegi tersebut, berapa jumlah garis medan listrik yang menembus bidang persegi tersebut (fluks listrik)?
Diketahui :
sisi persegi = 20 cm
E = 200 N/C
Ditanyakan : ɸ
Jawaban:
Luas Persegi = 20 x 20 = 400 cm2
= 4 x 10-2 m2
ɸ = E. A
ɸ = 200. 4 x 10-2 m
ɸ = 8 weber
Jika medan listrik menembus bidang tidak tegak lurus, tetapi , membentuk sudut θ terhadap bidang, maka besarnya fluks listrik menjadi :
ɸ = E . A cos Ɵ
Dimana : Ɵ = sudut antara E dan garis normal bidang
Contoh soal :
Cindy memiliki sebuah bidang lingkaran dengan jari-jari 7 cm. Jika ada kuat medan listrik sebesar 200 N/C mengarah pada bidang tersebut dengan membentuk sudut 600 terhadap bidang. Tentukan berapa fluks listrik tersebut?
Diketahui :
r = 7 cm
θ = 60o
E = 200 N/C
Ditanyakan : ɸ
Jawab:
Luas Bidang = Luas lingkaran = π r2 = 3,14 x 72 = 154 cm2 = 1,54 x 10−2 m2
Cos θ = Cos 60o = 0,5
ɸ = E. A.cos θ
ɸ = 200. 1,54 x 10-2 . 0,5
ɸ = 1,54 weber.
Berdasarkan konsep fluks listrik tersebut, Gauss mengemukakan hukumnya sebagai berikut:
“jumlah garis gaya magnet (fluks) dari suatu medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik di dalam permukaan tertutup itu”
Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus:
q
ɸ = --
Ɛ₀
Dimana :
ɸ = fluks listrik ( N/C m²) atau Weber
q = muatan pada permukaan tertutup
Ɛ₀ = permitivitas udara
Ɛ0 = 8.854 187 817 × 10−12 F·m−1 (farad per meter).
Contoh soal :
Jika pusat sebuah bola berjari-jari 1 m terdapat muatan sebesar +2 μC . Berapakah besar fluks listrik yang keluar dari permukaan bola tersebut.
Diketahui :
q = 2 μC = 2 x 10-6 C
Ɛ0 = 8,85 x 10-12 F·m−1
Ditanya : ɸ
Jawaban:
q.........2 x 10-6
ɸ = ----- = ------------
Ɛ₀.......8,85 x 10-12
ɸ = 2,26 x 105 Wb.
Induksi Listrik
Induksi listrik adalah peristiwa pemisahan muatan pada suatu benda karena pada benda tersebut didekati benda lain yang bermuatan listrik.
Contoh : Benda netral didekati benda bermuatan negatif, maka muatan-muatan negatif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan positif mendekati benda yang menginduksi.
Benda netral didekati benda bermuatan positif, maka muatan-muatan positif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan negatif mendekati benda yang menginduksi.
Contoh Listrik Statis
Sebenarnya kita sering kali menjumpai contoh listrik statis dalam kehidupan kita sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Adapun contoh seperti berikut ini:
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.
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.
Anda menggosok kaki Anda di atas karpet dan kemudian menarik sesuatu ketika Anda menyentuhnya.
Ketika sisir melewati rambut, rambut yang kering mulai terpisah satu sama lain atau mungkin dalam helai dan mulai bergerak terpisah.
Pakaian saling menempel setelah berada di pengering
Seseorang yang memakai topi wol kemudian melepas topinya, maka rambutnya menjadi terisi listrik. Ini karena wol bergesekan dengan rambut ketika topi dilepas, memindahkan elektron dari rambut orang itu ke topi. Ini membuat rambut terisi positif.
Menggosok balon di kepala kita untuk membuat rambut kita berdiri
Mengocok lantai dengan sandal berbulu dan mengguncang kucing keluarga
Celana Anda terus menempel ke kaki Anda.
Ketika pena plastik melewati pakaian wol, listrik statis dihasilkan. Karena itu, pena plastik dapat menarik potongan kertas kecil.
Penangkal Petir
Sebelum terdengar petir tentu kita lihat kilat.Kilat adalah cahaya yang timbul karena gerak elektron yang bergesekan dengan udara.Akibatnya, udara yang dilalui kilat terbelah dan memuai dengan cepat sehingga dapat menghasilkan suara yang menggelegar, yang disebut petir. Cara kerja penangkal petir adalah sebagai berikut:
Jika di sekitar penangkal penangkal petir terdapat awan bermuatan negative, batang logam penangkal petir mengalami induksi sehingga bermuatan positif (muatan hasil induksi berlawanan dengan muatan benda yang menginduksi).
Jika petir menyambar batang logam, muatan negative petir berpindah ke batang logam dan diteruskan kebumi melalui kabel penangkal petir.
Bersamaan itu, muatan positif logam meloncat keawan petir sehingga menjadi netral.
Generator Van de Graff
Generator Van de Graff menggunakan prinsip listrik statis yang mampu menghasilkan tegangan sangat tinggi, yakni sekitar 20.000.000 volt, dengan gesekan yang ditimbulkan karet dapat menggerakkan generator.
Cat semprot
Agar mobil dapat dicat dengan rata, maka badan mobil diberi muatan listrik yang berbeda dengan muatan listrik pada cat.Dengan demikian cat dapat menempel kuat dan merata pada mobil.
Alat penggumpal asap
Untuk menanggulangi polusi udara dari cerobong asap pabrik, seorang ahli kimia Amerika yang bernama Frederick Gardner Cottrel membuat alat penggumpal asap yang terdiri dari dua logam yang memiliki muatan yang berlawanan sehingga partikel-partikel asap terinduksi dan terjadi gaya tarik menarik antara partikel sehingga massa partikel bertambah besar dan membentuk gumpalan hitam yang mudah dibersihkan.
Mesin fotokopi
Mesin fotokopi pertama yang dipasarkan adalah Xerox Corporation pada tahun 1959 dengan memanfaatkan prinsip muatan induksi serta gaya Coulomb. Bagian utama mesin fotokopi adalah pelat foto konduktif yang dalam keadaan gelap tidak menghantar listrik.Pelat baru aktif jika dikenai cahaya.
Dalam setiap kasus listrik statis, gesekan karena menggosok berbagai jenis material mentransfer elektron. Objek kehilangan elektron menjadi bermuatan positif, sedangkan objek yang mendapatkan elektron menjadi bermuatan negatif. Kedua objek menjadi tertarik satu sama lain sampai mereka dapat menemukan cara untuk menyamakan kedudukan.
Baut petir adalah demonstrasi yang sangat dramatis dari kekuatan listrik jenis static ini, dan Benjamin Franklin membuktikan ini di salah satu demonstrasi ilmiah paling terkenal sepanjang masa dengan mengikat kunci string layang-layang basah selama badai. Dan pada akhir percobaannya, Franklin menyentuh kunci dan merasakan sengatan listrik statis, ini menunjukkan hubungan antara listrik dan kilat.
CONTOH SOAL
Berapakah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif 15 C dari suatu titik yang potensialnya 20 V ke suatu titik yang potensialnya 55 V?
Penyelesaian :
Diketahui :
q = 15 C
V1 = 20 V
V2 = 55 V
Ditanya : W
Jawab :
W = q (V2 – V1)
W = 15 (55-20)
W = 15 (35)
W = 525 Joule
Jadi, usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan tersebut yaitu 525 J.
Segitiga ABC siku-siku di A dengan Panjang AB = 6 cm, AC = 3 cm, dan BC = 5 cm. Sebuah muatan listrik sebesar = 10-10 C akan dipindahkan dari titik C ke titik D yang terletak pada pertengahan AB. Jika muatan qA = 10-10 C dan muatan qB = -10-10 C, tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari titik C ke titik D !
Penyelesaian :
Diketahui :
rAB = 6 cm = 6 x 10-2 m
rAC = 3 cm = 3 x 10-2 m
rBC = 5 cm = 5 x 10-2 m
qC = 10-10 C
qB = -10-10 C
qA = 10-10 C
Ditanya : WCD
Jawab :
Potensial di titik D adalah :
Potensial di titik C adalah :
3. Dua muatan titik qA= -5 nC dan qB= 4 nC terpisah pada jarak 40 cm. Berapakah potensial absolut di titik tengah (P) garis hubungan kedua muatan tersebut ?
Penyelesaian :
Diketahui :
qA = -5 nC = -5 x 10-9 C
qB = 4 nC = 4 x 10-9 C
rAB = 40 cm = 4 x 10-2 m
Ditanya : Vp = . . . ?
Jawab