Selasa, 17 Februari 2009

Listrik Statis

                    LISTRIK STATIS DAN DINAMIS

     Tentu kalian tidak asing lagi mendengar istilah listrik. Tetapi, apakah itu listrik? Bagaimana cara kerjanya? Lantas bagaimana pula dengan aplikasi (penerapan)nya dalam bidang medis yang kalian geluti? Untuk dapat menjawab berbagai pertanyaan di atas, mari kita pelajari lebih dalam pokok bahasan di bawah ini.
                         
Listrik Statis
     Di musim hujan, sering terjadi adanya petir, yang berupa kilatan cahaya dan disertai oleh bunyi yang menggelegar. Peristiwa tersebut merupakan salah satu fenomena dari listrik statis. Lalu kenapa petir lebih sering menyerang bangunan yang tinggi? Bagaimana caranya agar rumah kita terhindar dari sambaran petir?
     Kurang lebih 2500 tahun yang lalu, orang-orang Yunani telah menemukan bahwa jika batu ambar digosokkan dengan kain wol, maka batu tersebut dapat mengangkat benda yang ringan seperti bulu. Dari sini, muncul istilah electricity atau electron, yang berarti batu ambar.
     Di alam ini, semua unsur terbentuk dari 3 penyusun. Yaitu proton, elektron, dan neutron. Telah kalian pelajari dalam pelajaran kimia, bahwa proton dan neutron berada dalam inti atom, sedangkan elektron berada di luar inti atom. Elektron tersebut bergerak secara terus menerus mengelilingi inti atom. Hal ini menyebabkan elektron tersebut dapat lebih mudah berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Jika suatu atom kekurangan elektron, karena elektronnya berpindah, maka atom tersebut akan bermuatan positif. Dan demikian pula sebaliknya, jika suatu atom kelebihan elektron, maka atom tersebut bermuatan negatif.
     Telah kalian pelajari pula tentang ikatan antara elektron dengan inti atom. Ikatan inilah yang menentukan apakah suatu benda termasuk kedalam jenis isolator, atau konduktor. Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan listrik. Sedangkan konduktor adalah benda yang dapat menghantarkan listrik. Isolator, terjadi karena ikatan yang terjadi antara elektron dengan inti atomnya sangat kuat, sehingga elektronnya tidak mudah untuk berpindah. Sebaliknya dengan konduktor, ikatan elektronnya sangat lemah sehingga elektronnya dapat lebih mudah berpindah.
      Terdapat 3 cara pemberian muatan pada suatu benda, yaitu dengan cara menggosok-gosokkan benda bermuatan netral dengan benda yang bermuatan seperti peristiwa batu ambar di atas. Cara yang kedua adalah konduksi, yaitu dengan langsung menempelkan konduktor dengan benda bermuatan. Dan cara yang terakhir, yaitu dengan induksi, tanpa menggosokkan atau menyentuhkan konduktor dengan benda bermuatan. Agar dapat lebih mengerti tentang 3 cara pemberian muatan di atas, lakukan percobaan di bawah ini dan jawablah pertanyaannya.
Percobaan 1
Tujuan       : Membedakan cara-cara pemberian muatan suatu benda 
Alat & bahan : Lembar alumunium foil, setipis mungkin
               Sisir plastik atau penggaris plastik
               Kawat secukupnya
               Botol selai dan tutupnya
               Gabus untuk mengisolasi botol
               Selotip secukupnya
Langkah kerja :
a) Lubangi tutup botol, dan masukkan kawat. Isolasi botol tersebut      dengan gabus dan selotip.
b) Bengkokkan kawat pada bagian yang berada dalam botol, kira-kira      cukup untuk menyimpan lembar alumunium foil.
c) Tutup kembali botol tersebut dengan lembar alumunium foil berada    di dalam botol.
d) Dekatkan sisir plastik atau penggaris plastik ke ujung kawat yang    berada di atas tutup botol. Apa yang terjadi ?
e) Gosokkan sisir plastik atau penggaris plastik ke rambutmu yang      kering untuk memberi muatan pada sisir atau penggaris tersebut.
f) Dekatkan sisir plastik atau penggaris plastik ke ujung kawat yang    berada di atas tutup botol.
g) Apa yang terjadi? Apakah ada perbedaan dengan ketika sisir atau      penggaris sebelum diberi muatan?



Analisis percobaan :
a) Saat kalian menggosok-gosokan sisir atau penggaris plastik ke rambut kalian, pemberian              muatan apakah yang kalian lakukan?
b) Telah kalian ketahui bahwa muatan yang sejenis akan tolak-menolak, dan yang berbeda jenis      akan tarik-menarik. Menurut kalian, bagaimana dengan muatan yang berada dalam sisir dan     dengan muatan yang berada pada ujung kawat? Pemberian muatan apakah yang kalian                 lakukan?
c) Setelah mendekatkan sisir dengan ujung kawat, apa yang terjadi pada muatan dalam dengan       muatan dalam alumunium foil? Pemberian muatan apakah itu?
d) Analogikan dengan petir yang menyambar gedung tinggi! Apa yang terjadi sebenarnya?

                                                                  Hukum Coloumb
         Kalian telah mengetahui tentang interaksi antara dua buah benda bermuatan. Adalah Charles Augustin de Coloumb orang yang pertama kali meneliti bagaimana interaksi antara 2 buah muatan. Muatan yang sejenis, akan menghasilkan gaya tolak-menolak. Dan sebaliknya, muatan yang berbeda jenis, akan menghasilkan gaya tarik-menarik. Coloumb menemukan bahwa gaya tersebut tergantung pada besarnya muatan masing-masing benda, dan pada jarak antara keduanya. Bila dirumuskan :
                                                                     F=k×(q_1×q_2)/r^2 
Dimana : F         = Gaya Coloumb (N)
                 k         = Konstanta Coloumb, (9 x 109 Nm2/C2)
                 q1,q2 = Muatan masing-masing benda (C)
                 r2       = Jarak masing-masing benda (m)
          Interaksi antara dua muatan tersebut, bergantung pada jarak masing-masing benda. Semakin jauh jaraknya, interaksinya akan semakin melemah, bahkan hingga tidak ada interaksi sama sekali. Daerah dimana masih terjadi interaksi oleh suatu muatan listrik dinamakan dengan medan listrik. Dalam medan listrik, muatan listrik positif akan bergerak menuju muatan listrik negatif. Jalan muatan ini berbentuk garis-garis yang keluar dari muatan positif, dan masuk ke muatan negatif. Garis-garis ini dinamakan dengan Garis Gerak Listrik (GGL).
              Karena medan listrik ini mempunyai arah, maka ia termasuk ke dalam besaran vektor. Kuat medan listrik suatu muatan dapat dirumuskan sebagai berikut :
                                                           E=F/q
Dimana : E = Kuat Medan Listrik (N/C)
                 F = Gaya Coloumb Benda (N)
                 q = Muatan Benda (C)
             Suatu muatan listrik dapat memberikan gaya yang bergantung pada jenis muatannya. Apakah itu bersifat tarik-menarik ataupun tolak-menolak, tanpa harus bersentuhan dengan muatannya. Gaya itu ditimbulkan karena adanya energi potensial pada muatan tersebut. Karena gaya tersebut hanya bekerja pada benda yang berada dalam medan listriknya, maka dapat kita simpulkan bahwa energi potensial listrik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bermuatan listrik, yang berada dalam medan listriknya.
            Jika suatu benda bermuatan positif (a) ditempatkan dalam suatu medan listrik dari muatan lain yang lebih besar (b), maka benda (a) tersebut akan akan mendapatkan gaya listrik. Jika muatannya sejenis, maka gaya yang bekerja akan menjauhkan benda tersebut (a) dari satu titik ke titik lain. Karena gaya tersebut dapat memindahkan muatan lain, maka gaya tersebut dapat dikatakan telah melakukan suatu usaha. Karena adanya usaha tersebut, maka dapat kita katakan bahwa kedua muatan tersebut memiliki beda potensial.
                Dapat disimpulkan bahwa potensial listrik atau tegangan adalah besarnya usaha yang harus dilakukan untuk menggerakkan suatu muatan listrik sebesar 1 Coloumb. Potensial listrik tersebut dapat dirumuskan :
                                                  V=W/q
Dimana : V = Potensial Listrik (Volt)
                W = Usaha yang dilakukan (Joule)
                 Q = Muatan Listrik (Coloumb)



Tidak ada komentar:

Poskan Komentar