Pengertian Listrik Statis dan Interaksi Muatan Listrik serta Contoh Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari

Berikut ini merupakan pembahasan tentang pengertian listrik statis, pengertian muatan listrik, contoh listrik statis, interaksi muatan listrik, gaya listrik statis, pengertian proton, pengertian neutron, pengertian elektron, muatan listrik positif, muatan listrik netral, muatan listrik negatif, dan muatan listrik statis.

Listrik Statis

Sering sekali kita mendengar dan berhubungan dengan listrik. Segala pekerjaan kita dipermudah dengan adanya listrik. Adanya listrik mendorong manusia untuk menemukan alat-alat berteknologi canggih guna membantu memudahkan pekerjaan manusia.

Setiap hari kita tak pernah lepas dari segala sesuatu yang berhubungan dengan listrik. Semua alat-alat listrik yang kita gunakan sekarang tidak akan ada jika tidak ada orang yang menemukan listrik.

Sebenarnya, pengetahuan tentang listrik dimulai dari teori atom, yaitu dengan ditemukannya atom dan teori-teori yang menjelaskan tentang perkiraan-perkiraan struktur atom.

1. Struktur Atom

Pernahkah kamu mendengar istilah atom? Atom dalam bahasa Yunani atomos yang berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi. Atom berarti juga partikel dari suatu materi yang paling kecil.

Pendapat bahwa atom merupakan bagian terkecil dari sebuah materi akhirnya runtuh setelah J.J. Thomson, seorang ahli Fisika Inggris berhasil menemukan elektron. Elektron berada di dalam atom.

2. Muatan Listrik

Sebelum mengetahui lebih lanjut tentang listrik statis, mari kita lakukan kegiatan berikut!

Gambar: Contoh Listrik Statis

1. Gosoklah sisir dengan kain wol beberapa kali.

2. Dekatkan sisir tersebut pada sobekan kertas-kertas.

3. Apa yang terjadi? Apakah sobekan-sobekan kertas tersebut menempel ke sisir?

4. Jika percobaan kamu benar, sobekan-sobekan kertas tersebut akan menempel pada sisir. Jika kamu belum berhasil, ulangi langkah-langkah di atas.

Sisir yang telah digosok dengan kain wol dapat menarik sobekan-sobekan kertas. Mengapa hal ini terjadi? Pada awalnya, kain wol dan sisir keduanya tidak bermuatan. Tidak bermuatan berarti jumlah elektron dan proton dalam atom plastik dan wol tersebut adalah sama.

Gosokan kain wol pada sisir mengakibatkan elektron-elektron yang terdapat pada kain wol berpindah ke sisir. Dengan demikian, sisir tersebut akan menerima elektron dari kain wol sehingga jumlah elektronnya lebih banyak daripada protonnya. Sisir tersebut menjadi bermuatan negatif.

Ketika didekatkan dengan sobekan-sobekan kertas, sobekan-sobekan kertas ini akan tertarik oleh sisir tersebut. Dengan menggosok-gosokkan dua benda (sisir dan kain wol) dapat membuat benda bermuatan listrik. Metode ini disebut metode gesekan.

Contoh lain adalah ebonit akan bermuatan negatif jika digosok dengan kain wol dan kaca akan bermuatan positif jika digosok dengan kain sutra. Jadi, dapat disimpulkan bahwa sebuah benda yang bermuatan listrik dapat menarik benda-benda di sekitarnya.

Listrik statis adalah listrik yang muatan-muatannya tidak mengalir atau ada dalam keadaan diam.

Mengapa sisir, kain wol, dan benda-benda lainnya dapat mempunyai muatan? Setiap materi tersusun oleh partikelpartikel dan setiap partikel tersusun oleh atom-atom. Atom terdiri atas inti atom yang tersusun oleh proton dan neutron.

Inti atom ini diselimuti oleh kulit atom. Pada kulit atom, terdapat elektron-elektron. Proton disebut juga muatan positif, sedangkan neutron merupakan muatan listrik netral. Adapun elektron adalah muatan listrik negatif.

Jika suatu materi mempunyai jumlah proton sama dengan jumlah elektron, materi tersebut dikatakan tidak bermuatan atau netral.

Jika jumlah proton lebih banyak daripada jumlah elektron, sehingga atom-atomnya kekurangan elektron, maka atom tersebut dikatakan bermuatan positif.

Adapun atom dikatakan bermuatan negatif jika jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah proton, sehingga atom-atomnya kelebihan elektron.

a. Muatan Listrik Elementer

Telah disebutkan bahwa suatu benda dikatakan bermuatan listrik jika atom-atom benda tersebut kekurangan atau kelebihan elektron.

Besarnya muatan listrik bergantung pada seberapa banyak atom-atom tersebut kekurangan atau kelebihan elektron. Semakin banyak atom-atomnya kekurangan atau kelebihan elektron, maka semakin besar muatannya.

Dalam sistem satuan internasional (SI), satuan muatan adalah Coulomb (C). Berapakah muatan listrik sebuah elektron, proton, dan neutron?

Muatan elektron = –1,6 × 10-19 Coulomb

Muatan proton    = +1,6 × 10^-19 Coulomb

Muatan neutron  = 0 (tidak bermuatan)

b. Interaksi Muatan Listrik

Kamu telah mengetahui bahwa suatu benda dapat bermuatan dengan cara digosok. Jika kita cermati, Tuhan Yang Maha Esa telah menciptakan makhluk-Nya dengan berpasang-pasangan, contohnya ada laki-laki dan ada perempuan. Pasangan-pasangan tersebut akan berinteraksi baik dengan pasangannya maupun dengan sesamanya.

Begitupun muatan, muatan ada yang bermuatan positif dan ada yang bermuatan negatif. Untuk mengamati interaksi antarmuatan ini lakukan kegiatan berikut.

1. Gantunglah salah satu penggaris dengan tali sedemikian sehingga pada penggaris tersebut tidak ada gaya lain yang bekerja selain gaya gravitasi.

2. Dengan kain wol, gosoklah kedua mistar plastik beberapa saat.

3. Lepaskan penggaris yang digantung sehingga bergantung bebas.

4. Dekatkan penggaris yang kamu pegang pada penggaris yang sedang menggantung.

5. Amatilah apa yang terjadi. Berikan kesimpulanmu.

Ketika kamu menggosok-gosok mistar plastik dengan kain wol, kamu telah membuat kedua mistar plastik tersebut bermuatan negatif.

Kedua mistar plastik yang telah bermuatan negatif tersebut didekatkan satu sama lain, ternyata ada sebuah gaya yang menentang atau menolak kedua penggaris tersebut untuk bersentuhan.

Charles Augustin de Coulomb telah meneliti fenomena ini dan menyimpulkan bahwa ada interaksi antara muatan-muatan listrik.

Bagaimana interaksi muatan-muatan listrik? Dari Kegiatan tersebut di atas dua buah mistar yang bermuatan negatif, terjadi interaksi saling menolak. Coulomb telah menemukan bahwa jika dua muatan sejenis didekatkan, di antara keduanya akan terjadi interaksi saling menolak.

Sedangkan jika dua muatan yang tidak sejenis didekatkan, akan terjadi interaksi saling menarik. Untuk membuktikan kesimpulan Coulomb bahwa dua muatan yang berlainan jenis akan saling menarik, mari kita lakukan kegiatan berikut!

1. Gantunglah batang kaca dengan tali.

2. Gosoklah mistar plastik dengan kain wol dan gosok pula batang kaca dengan kain sutra.

3. Dekatkan mistar plastik dengan batang kaca yang tergantung.

4. Amati apa yang terjadi. Berikan kesimpulanmu.

Ketika kamu menggosokkan kain wol ke mistar plastik, maka terjadi perpindahan elektron dari wol ke mistar plastik sehingga mistar plastik tersebut bermuatan listrik negatif.

Penggosokan batang kaca dengan kain sutra menyebabkan elektron pindah dari kaca ke sutra sehingga batang kaca bermuatan positif. Ketika didekatkan, antara mistar plastik dan batang kaca terjadi gaya tarik-menarik.

Mengapa hal ini terjadi? Sesuai dengan yang disimpulkan oleh Coulomb bahwa muatan tidak sejenis akan tarik-menarik. Mistar dan batang kaca pada kegiatan ini mempunyai muatan yang tidak sejenis, sehingga antara keduanya terjadi gaya tarik-menarik.

Tabel: Contoh Mutan Listrik dari Benda yang digosok benda Lain

Contoh benda-benda yang bermuatan listrik karena digosok dengan benda lain ditunjukkan pada Tabel di atas.