Listrik Statis dan Listrik Dinamis

Listrik Statis dan Listrik Dinamis

          Ilmu pengetahuan tentang listrik bermula dari pengamatan yang dilakukan oleh Thales dari Miletus pada tahun 600 SM, yang menyatakan bahwa batu ambar yang digosok dengan kain berbulu dapat menarik potongan jerami yang ada didekatnya. Pengatahuan tentang magnetisme kembali kepada pengamatan bahwa batu-batuan yang terdapat secara alami (yakni, magnetik) akan menarik besi. Kedua ilmu pengetahuan ini berkembang agak terpisah sampai tahun 1820, ketika Hans Christian Oersted (1777 – 1851) mengamati hubungan antara keduanya, bahwa arus listrik di dalam sebuah kawat dapat mempengaruhi sebuah jarum kompas magnetik. Ilmu pengetahuan baru mengenai elektromagnetisme dikembangkan lebih jauh oleh banyak peneliti, dan salah seorang yang paling penting diantaranya adalah Michael Faraday (1791 – 1867) dan James Clerk Maxwell (1831 – 1879) yang merumuskan hukum-hukum elektromagnetisme di dalam bentuk yang kita kenal seperti sekarang. 

Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir atau listrik yang muatan-muatan listriknya berada dalam keadaan diam. Listrik statis didefinisikan sebagi fenomena fisika yang bisa memperlihatkan terjadinya suatu interaksi diantara benda-benda yang memiliki muatan listrik. Jenis muatan listrik yang ada di tiap-tiap benda tersebut dapat saja muatannya negatif ataupun positif. Listrik statis merupakan bentuk listrik yang dihasilkan apabila beberapa benda digosokkan satu sama lain.

       Peristiwa listrik statis dapat terjadi baik pada isolator maupun konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses gesekan (gosokan). Diistilahkan dengan charging by friction, atau menjadi bermuatan karena gesekan. Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat elektron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan. Materi yang melepaskan elektronnya, menjadi bermuatan positif,, sebaliknya materi yang menerima elektronnya menjadi bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena proses gesekan atau gosokan.

        Setelah materi menjadi bermuatan listrik, maka terjadilah peristiwa listrik statis, seperti pada penggaris plastik yang bermuatan dapat menarik serpihan kertas. Penggaris plastik yang awalnya tidak bermuatan atau netral digosok-gosok dengan kain wol, elektron-elektron yang ada pada kain wol akan berpindah ke penggaris plastik tersebut. Akibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda yang bermuatan listrik negatif. Ketika penggaris tersebut didekatkan ke sobekan kertas, sobekan kertas akan tertarik oleh penggaris. Hal tersebut menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang bermuatan listrik positif.

     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 dalam kehidupan sehari-hari :

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 negatif disepanjang permukaannya. Dengan begitu, di permukaan pelat foto itu akan terbentuk muatan induksi yang bermuatan positif. Ketika kertas yang akan difotokopi disinari, pantulan cahaya akan 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.

        Namun demikian, pemanfaatan listrik lebih banyak berkaitan dengan muatan listrik yang bergerak (listrik dinamis), seperti pemanfaatan listrik dalam kehidupan seharai- hari, baik di rumah, di kantor, di perusahaan, maupun di industri kecil dan besar.

     Perkembangan teknik kelistrikan sampai tahun 1800, terutama yang mencakup produksi muatan statis masih dihasilkan oleh alat- alat yang relatif besar sehingga kurang praktis dalam penggunaannya. Di alam sendiri terjadi pertunjukan kelistrikan yang sangat hebat, yaitu kilat. Kenyataan bahwa kilat adalah fenomena kelistrikan yang baru dipahami ketika pada tahun 1752. Franklin dengan eksperimen layangannya yang tekenal menunjukkan bahwa kilat merupakan percikan listrik raksasa. Akhirnya, pada tahun 1800, suatu peristiwa yang sangat penting secara praktis terjadi, yaitu ketika Alessandro Volta membuat batrai listrik yang dapat menghasilkan aliran muatan listrik tetap (arus listrik). Penemuan ini membuka era baru yang mengubah peradaban kita karena teknologi saat ini bertumpu pada arus listrik.

       Pada pembahasan listrik statis, kamu telah mengetahui bahwa elektron membawa muatan listrik negatif. Namun, pada listrik statis elektron tidak mengalir dan tidak dimanfaatkan sebagai aliran listrik. Pada listrik dinamis, sifat elektron yang mudah berpindah-pindah dimanfaatkan melalui suatu penghantar (konduktor), sebagai aliran listrik.

        Contohnya pada Arus listrik (I) yang mengalir sepanjang kabel dari kutub positif ke kutub negatif sumber tegangan melalui hambatan dalam kabel dan membuat lampu menyala.

      Dalam rangkaian listrikpun, selalu dihubungkan dengan saklar. Saklar adalah alat untuk melewatkan atau memutuskan arus dalam suatu rangkaian listrik. Ada 2 jenis saklar, yaitu saklar manual dan saklar otomatis.

     Saklar manual dioperasikan dengan tangan, biasanya dipasang di rumah untuk menyalakan atau mematikan lampu. Sedangkan saklar otomatis biasanya dipakai untuk menyalakan lampu pengatur lalu lintas di jalan raya, untuk jaringan telepon dan computer.

        Saat saklar lepas, arus listrik tidak dapat mengalir dalam rangkaian, sehingga lampu pun tidak menyala. Saat saklar menempel, maka lampu akan menyala, karena arus listrik dapat mengalir dalam rangkaian.

      Beberapa hal yang membedakan fenomena listrik dinamis dan listrik statis dapat kita rangkum sebagai berikut. Pertama, aliran (perpindahan) elektron secara kontinu pada listrik dinamis tidak terjadi pada listrik statis. Hal ini terjadi karena elektron-elektron pada konduktor (yang menjadi penghantar) memang sangat mudah berpindah. Sedangkan perpindahan elektron pada listrik statis terjadi karena gesekan atau gosokan (pada beberapa kasus juga karena induksi) serta tidak mengalir secara kontinu. Kedua, listrik dinamis hanya terjadi dengan penghantar konduktor. Sementara isolator berfungsi untuk mencegah manusia tersengat listrik dinamisnya. Ketiga, listrik dinamis terdiri atas arus searah dan bolak balik. Keempat, parameter-parameter listrik dinamis dapat diukur dengan alat ukur yang baku. Sementara pada listrik statis susah diukur, misalnya sulit mengukur arus, tegangan, hambatan, dan daya listrik pada penggaris plastik yang menarik serpihan kertas.