Materi Listrik Statis

Hallo, Selamat Datang di Pendidikanmu.com, sebuah web tentang seputar pendidikan secara lengkap dan akurat. Saat ini admin pendidikanmu mau berbincang-bincang berhubungan dengan materi Listrik Statis? Admin pendidikanmu akan berbincang-bincang secara detail materi ini, antara lain:

Penerapan-Listrik-Statis

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tidak mengalir atau tetap (statis), tetapi jika pelepasan terjadi, pengisian akan memakan waktu singkat. Atau definisi lain dari listrik statis adalah fenomena listrik di mana muatan listrik tidak bergerak dan umumnya ditemukan pada benda bermuatan listrik.

Listrik statis terjadi ketika benda yang memiliki arus listrik saling bertautan tanpa sumber energi listrik, atau dengan kata lain, mereka dapat menghasilkan proton atau elektron tanpa menggunakan elemen yang menghasilkan energi listrik. Listrik statis dapat disebabkan oleh dua benda yang memiliki muatan listrik berbeda.

Muatan listrik pada benda dihasilkan dari transfer elektron dari satu objek ke objek lainnya. Ada 2 muatan listrik, yaitu muatan positif dan negatif. Dikatakan bahwa hal-hal bermuatan positif jika ada lebih banyak proton daripada elektron. Kami mengatakan bahwa sesuatu bermuatan negatif jika ada lebih banyak elektron daripada jumlah proton. Sementara benda tanpa muatan disebut netral, yaitu jumlah proton dan elektron yang sama. Elektron adalah muatan dasar yang menentukan sifat listrik benda.

Proton adalah partikel subatomik yang membentuk atom bermuatan positif. Sedangkan elektron adalah partikel subatom yang merupakan atom yang bermuatan negatif. Selain proton dan elektron, ada kompiler atom lain, yaitu neutron, yang tidak memiliki muatan neutron (netral).

Objek dengan muatan yang sama akan menolak ketika didekatkan, jika tidak, objek dengan muatan berbeda akan saling menarik. Daya tarik atau tolakan antara dua benda bermuatan listrik adalah bentuk gaya listrik yang juga dikenal sebagai gaya Coulomb.

Konsep Dasar Listrik Statis

Adanya selembar kertas kecil dapat berinteraksi dengan aturan yang telah digosok dapat dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis (muatan listrik). Karena membahas listrik tentunya tidak akan terlepas dari muatan listrik, listrik statis (elektrostatik) berkaitan dengan muatan listrik yang berada dalam keadaan statis (diam).

Ada 2 (dua) muatan listrik, yaitu muatan positif dan negatif, yang disebut bermuatan positif jika ada lebih banyak proton daripada jumlah elektron, dan sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.

Objek dengan tipe yang sama akan tumbuh kembali ketika ditutup dan sebaliknya, jika menarik biaya yang berbeda. Interaksi antara muatan listrik dijelaskan dalam gaya Coulumb.

Penerapan Listrik Statis

Berikut dibawah ini terdapat 2 penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

  1. Mesin Fotocopy

Mesin Fotocopy

Mesin Fotocopy terutama terdiri dari pelat konduktif foto. Pelat ini tidak dapat menghantarkan listrik di ruangan gelap. Pelat konduktif ini akan menghantarkan listrik hanya jika terkena cahaya. Pada awalnya, pelat konduktif foto diinduksi dengan memindahkan kabel bermuatan negatif di sepanjang permukaannya. Dengan cara ini, pada permukaan pelat fotografi, muatan induksi positif akan terbentuk.

Ketika kertas fotokopi dinyalakan, pantulan cahaya pada plat konduktif foto yang sudah mengandung muatan induksi. Akibatnya, muatan listrik terbentuk seperti pada kertas yang akan disalin. Kemudian tinta yang bermuatan negatif disemprotkan ke piring. Kemudian tinta dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopi. Ketel ini dipanaskan sehingga tinta menempel dengan kuat.

  1. Alat Penggumpal Asap

Alat Penggumpal Asap

Pada tahun 1906, seorang ahli kimia Amerika, Frederick Gardner Cottrel, berhasil menemukan alat yang berfungsi untuk membekukan asap yang keluar dari cerobong pabrik asam yang dapat mengurangi polusi udara. Alat sederhana ini bekerja berdasarkan prinsip gaya Coulomb dan induksi muatan. Caranya adalah dengan memasang dua logam yang memiliki muatan besar tetapi berlawanan dengan tanda pada cerobong pabrik.

Partikel asap yang mengalir melalui cerobong asap akan diinduksi sehingga memiliki muatan yang diinduksi. Biaya yang dihasilkan positif dan negatif. Partikel asap akan menarik dan terbentuk, membentuk partikel yang lebih besar dan lebih berat. Meningkatnya berat partikel mencegah partikel mengalir dengan asap. Partikel akan jatuh ke dasar cerobong.

  1. Alat Penangkal Petir

Alat Penangkal Petir

Ketika awan bermuatan listrik terbentuk di dekat bangunan dengan penangkal petir, batang logam penangkal petir memancarkan muatan listrik dari berbagai jenis Bumi untuk menetralkan awan. Jika awan bermuatan positif, bumi akan memberikan muatan listrik negatif dan sebaliknya, awan itu akan menjadi netral dan tidak akan terjadi petir.

Namun, ketika muatan listrik di awan menjadi besar, maka akan ada lompatan muatan listrik dari awan ke bumi melalui batang logam dan kabel penangkal petir. Dengan demikian, bangunan selalu aman karena muatan listrik awan akan dikirim ke tanah melalui kabel konduktif tanpa mempengaruhi benda-benda di sekitarnya.

  1. Mesin Printer

Mesin Printer

Ketika drum bermuatan positif berputar, laser bersinar pada permukaan yang tidak terisi. Laser akan menggambar pada kertas bermuatan negatif. Setelah melewati drum yang berputar, kertas akan melewati fuser. Di bagian fuser ini, kertas menjadi terlalu panas, yang membuat kertas menjadi panas saat meninggalkan printer. Printer laser lebih cepat, lebih presisi dan lebih ekonomis.

Rumus Listrik Statis

Rumus-Listrik-Statis

Contoh Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-Hari

Berikut dibawah ini terdapat beberapa contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

  • Petir atau kilat. Petir terjadi karena perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, akan ada transfer muatan listrik negatif (elektron) dari awan yang kelebihan beban ke bumi untuk mencapai kesetimbangan.
  • Penggaris plastik digosokkan ke rambut kering, lalu dikenakan pada selembar kertas kecil, maka kertas akan tertarik ke penggaris.
  • Saat menata rambut kita, rambut kita terkadang diangkut sendiri dengan gerakan sisir. Hal-hal seperti ini dapat terjadi karena interaksi antara sisir dan rambut kita.
  • Kain sutra digosokkan pada batang kaca, mereka akan bereaksi satu sama lain. Ini terjadi karena ada lompatan elektron dari batang kaca ke kain sutera, menyebabkan muatan positif pada batang kaca sementara kain sutera bermuatan negatif.
  • Balon dengan kain wol yang digosok dengan kain wol akan merakit elektron wol untuk bergerak ke arah balon, sehingga balon bermuatan negatif dan bermuatan positif dalam wol
  • Penggaris plastik yang digosokkan ke fleece menghasilkan lompatan elektron dari fleece ke penggaris plastik dan penggaris plastik bermuatan negatif sementara Fleece bermuatan positif.
  • Menempatkan rambut atau rambut ketika tangan kita lebih dekat ke layar TV yang baru saja dimatikan.

Contoh Soal Listrik Statis

Berikut ini terdapat beberapa contoh soal listrik statis, antara lain:

1. Dua buah muatan saat jaraknya 10 cm mempunyai gaya interaksi 20 N. Jika jaraknya di perbesar menjadi 20 cm, maka besar gaya interaksi yang terjadi adalah …

a. 5 N

b. 10 N

c. 15 N

d. 20 N

d. 30 N

Pembahasan :

D1 : r1 = 10 cm

        F1 = 20 N

        r2 = 20 cm

D2 : F2 …?

D3: Gaya elektrostatis dirumuskan dengan F berbanding terbalik dengan r2 sehingga :

F1  =    ( r1)2

F2         (r2)2

 F2  =     102

 20        202

F2  =   100 x 20   =   a. 5  N

                400

2. Duah buah muatan listrik masing-masing QA=  4 μC dan QB =  9 μC berada di udara pada jarak 20 cm, dimanakah letak sebuah muatan sehingga resultan gaya yang bekerja padanya sama dengan nol …

a, 8 cm

b. 45 cm

c. 31 cm

d.2 cm

e. 9 cm

Pembahasan :

D1  : qA =  4 x 10 -6 C

qB =  9 x 10 -6 C

D2 : Letak sebuah muatan misal muatan C supaya resultan pada muatan = nol

D3 : Supaya muatan elektrostatis yang bekerja pada muatan C sama dengan nol maka :

 FCA = FCB

k  qA qB   =  k  qB qC

       r2                r2

4 x 10 -6 =  9 x 10 -6

    x2           (20 – x) 2

x              =   b. 8 cm

jadi, letak muatan C terhadap muatan A adalah 8 cm di kiri A

3. Jika AB=BC= 3 cm dan q = 2 x 10-7C, maka tentukan gaya yang bekerja pada muatan di titik B.

a.  0,3√2 N

b. 0,2√2 N

c. 0,4√2 N

d. 0,5√2 N

e. 0,7√2 N

Pembahasan :

D1 : AB=BC= 3 cm

q = 2 x 10-7 C

D2 : Gaya pada B akibat tiap-tiap muatan…?

D3 : FBC   =     k    q1 q2 

                                  r2 

        =     (9×109) .  (2×10-7) (2×10-7)  =    0,4 N

          (3×10-2)

FBA = FBC =  0,4 N

Resultan gaya di titk B sebesar :

FB = √FBA2 + FBC2 + 2 FBA FBC cos θ

= √ (0,4)2 + (0,4)2 + 2 (0,4). (0,4).Cos 90

=  √0,32 = c. 0,4√2 N

4. Perhatikan gambar tiga buah muatan yang berada di sekitar titik berikut!

tiga buah muatan

Jika k = 9 x 109 N m2 C− 2 , Q1 = + 10−12 C, Q2 = + 2 x 10−12 C dan Q3 = – 10−12 C, tentukan besar potensial listrik pada titik P !

a. 0,1 volt

b. 0,3 volt

c. 0,6 volt

d. 0,9 volt

e. 1 volt

Pembahasan :

D1 :  k = 9 x 109 N m2 C− 2

Q1 = + 10−12 C

Q2 = + 2 x 10−12 C

Q3 = – 10−12 C,

D2 : Beda potensial listrik pada titik P ….?

D3 :

D3

5. Sebuah elektron dengan massa 9,11 × 10−31kg dan muatan listrik − 1,6 × 10−19 C, lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika kecepatan awal elektron 0 dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka elektron akan sampai di anode dengan kecepatan….

a. 2,3 × 105 m/s

b. 8,4 × 106 m/s

c. 2,3 × 107 m/s

d. 3 × 107 m/s

e. 2,4 × 108 m/s

Pembahasan :

D1 : me = 9,11 × 10−31 kg
Qe = − 1,6 × 10−19 C
ν1 = 0 m/s
ΔV = 200 volt

D2 : ν2 = ……. !?

D3 : Dengan hukum kekekalan energi mekanik, energi mekanik elektron saat di anode sama dengan energi mekanik saat di katode:

hukum kekekalan energi mekanik

Asal mula rumusnya dari sini,

Asal mula rumusnya

Soal ini dalam mode non kalkulator, tak boleh pake kalkulator dalam mengerjakan, alternatif berhitungnya seperti ini:

mode non kalkulator

Demikian Pembahasan Tentang Rumus Listrik Statis: Pengertian, Konsep, Penerapan dan Contoh Soal dari Pendidikanmu
Semoga Bermanfaat Bagi Para Pembaca :)

Berita Artikel Lainnya:

Posting terkait: