loading...

Pengertian Listrik Statis – Muatan, Coulomb, Potensial, Kapasitor

Tahukah kamu, petir terjadi karena adanya loncatan muatan listrik awan bermuatan ke bumi. Lalu bagaimana bisa awan dapat bermuatan listrik? Mungkinkah benda-benda lain juga dapat bermuatan listrik?

Nah, untuk menjawabnya kita akan membahas tentang listrik statis. Didalamnya akan dibahas mengenai bagaimana sebuah benda dapat bermuatan listrik. Tentunya juga mengenai pemanfaatan sifat muatan tersebut bagi kepentingan kita.

Pada cuaca mendung atau hujan sering terjadi petir. Bagaimana petir terjadi? Petir merupakan loncatan muatan listrik akibat perbedaan potensial yang sangat besar dari awan ke bumi yang disertai energi yang sangat besar. Muatan listrik diawan merupakan muatan listrik statis.

Seputar Listrik Statis

Listrik Statis

Muatan Listrik

Adanya petir menunjukkan bahwa awan dapat memiliki muatan listrik. Muatan listrik pada awan ternyata dapat berpindah, baik dari awan yang satu ke awan yang lain atau dari awan ke bumi. Bagaimana muatan listrik itu terjadi? Berdasarkan penelitian terhadap muatan listrik dan kelistrikan mempunyai sejarah yang sangat panjang. Orang yunani kuno telah mengamati bahwa setelah batu amber di gosok, batu tersebut dapat menarik benda-benda kecil. Hal itu menunjukkan bahwa batu amber setelah digosok menjadi bermuatan listrik.

Benjamin Franklin (1706-1790) adalah fisikiawan yang pertama menamai muatan yang diterima batang kaca yang digosok dengan kain sutra sebagai muatan positif, dan muatan yang diterima batang kaca yang digosok dengan bulu atau kain wol sebagai muatan negatif.

Jika dua atau lebih muatan yang sama saling didekatkan maka muatan-muatan tersebut akan saling menolak. Sebaliknya, jika muatan positif didekatkan dengan muatan negatif maka muatan-muatan tersebut akan tarik menarik.

Alat untuk menguji suatu benda bermuatan atau tidak adalah elektroskop. Elektroskop memanfaatkan prinsip tolak menolak antara muatan yang sejenis.

Hukum Coulomb

Besarnya gaya oleh suatu muatan terhadap muatan lain telah dipelajari oleh Charles Augustin Coulumb. Peralatan yang digunakan pada eksperimennya adalah neraca puntir yang mirip dengan neraca puntir yang digunakan oleh Cavendish pada percobaan gravitasi. Bedanya, pada neraca puntir Coulumb massa benda digantikan oleh bola kecil bermuatan.

Hasil eksperimennya Coulumb menyangkut gaya yang dilakukan muatan titik terhadap muatan titik lainnya. Hasil eksperimen Coulumb dinyatakan sebagai hkum Coulumb.

Hukum Coulumb mempunyai kesamaan dengan hukum gravitasi Newton. Persamaan terletak pada perbandingan kuadrat yang terbalik dalam hukum gravitasi Newton. Perbedaannya adalah gaya gravitasi selalu tarik menarik sedangkan gaya liatrik dapat bersifat tarik menarik maupun tolak menolak.

Potensial Listrik

Perlu diketahui bahwa medan listrik termasuk medan konservatif. Oleh karena itu, besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan dalam medan listrik tidak bergantung pada lintasannya. Tetapi hanya bergantung pada kedudukan awal dan kedudukan akhir. Ketika gaya konservatif bekerja pada muatan listrik yang mengalami perpindahan maka kerja yang dilakukan oleh gaya konservatif mengurangi eneegi potensial. Perubahan energi potensial sebanding dengan muatan uji. Perubahan energi potensial persatuan muatan itulah yang menunjukkan beda potensial.

loading...

Energi potensial listrik adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan dalam medan listrik dari suatu titik yang jaraknya tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial disuatu titik didefinisikan sebagai energi potensial persatuan muatan positif dititik tersebut.

Kapasitor

Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sering digunakan. Kapaaitor digunakan dalam rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menyimpan energi listrik, filter, dan memblokir arus DC. Kapasitor terdiri atas dua kepong konduktor yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Masing-masing keping konduktor dibeei muatan yang berbeda tetapi memiliki kerapatan yang sama.

Setiap kapasitor memiliki kapasitansi yang didefinisikan sebagai besarnya perbandingan muatan yang tersimpan dalam kapasitor dengan beda potensial antara kedua keping.

  • Kapasitor keping sejajar

Kapasitor yang digunakan adalah kapasitor keping sejajar yang menggunakan dua keping konduktor sejajar. Dalam kenyataannya, keping ini dapat berupa lapisan-lapisan logam yang tipis yang terpisah dan terorientasi satu sama lain.

  • Dielektrik

Dielektrik adalah bahan isolator yang digunakan sebagai penyekat dalam kapasitor. Fungsi bahan ini adalah untuk meningkatkan kapasitansi sebuah kapasitor. Setiap bahan elektrik memiliki karakteristik tersendiri yang disebut konstanta dielektrik.

  • Rangkaian kapasitor

Dua kapasitor yang lebih sering digunakan bersama-sama secara kombinasi. Dua buah kapasitor/lebih dapat dirangkai dengan beberapa cara yaitu paralel, seri atau kombinasi seri lainnya.

Rangkaian paralel

Agar diperoleh kapasitansi kapasitor yang lebih besar maka beberapa kapaaitor dapat diausun secara paralel.
Kapasitor ekuivalen adalah kapasitansi kapasitor tunggal yang mampu menggantikan sejumlah rangkaian kapasitor menyimpan jumlah energi yang sama untuk beda potensial yang diberikan.

Rangkaian seri

Untuk memperoleh kapasitansi kapasitor yang lebih kecil maka beberapa kapasitor dapat diausun secara seri.

Rangkaian kombinasi

Pada rangkaian kombinasi, prinsip pada rangkaian seri dan paralel tetap berlaku. Oleh karena itu, pada rangkaian kombinasi, langkah pertama penentuan nilai kapasitansi kapaaitor pengganti adalah dengan menyederhanakan rangkaian.

Energi yang tersimpan dalam kapasitor

Salah satu fungsi dari kapasitor adalah sebagai penyimpan muatan listrik. Semakin banyak muatan listrik yang tersimpan, semakin besar energi elektrostatik yang dimiliki kapasitor.

***

Muatan yang sejenis akan tolak menolak, muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik. Hukum Coulumb menyatakan bahwa gaya tarik atau tilak antara dua muatan berbanding terbalik dengan besar muatan dan berbanding lurus dengan kuadrat jarak kedua muatan.

Potensial listrik disuatu didedinisikan sebagai energi potensial persatuan muatan positif dititik tersebut. Kapasitansi kapasitor keping sejajar dipengaruhi oleh luas penampang keping, jarak antar keping dan permisivitas bahan dielektrik.

loading...

Leave a Reply