Gejala dan Penerapan Listrik Statis, Petir (halilintar), Ledakan atau kebakaran tangki minyak, Generator Van de Graaff, Penggumpal asap, Pengecatan mobil, Mesin fotokopi, Printer inkjet
Gejala dan Penerapan Listrik Statis
Listrik statis mudah terbentuk oleh gesekan, dan berjalan baik jika udara dan benda yang bergesekan dalam keadaan kering. Muatan sangat besar dapat terbentuk pada isolator/konduktor yang terisolasi.
1. Petir (halilintar)
Udara panas yang naik ke langit ketika hari cerah dapat menjadi bermuatan dengan cepat. Muatan tersebut akan diberikan ke butir-butir air di awan.. Awan yang memiliki muatan negatif besar dapat menimbulkan induksi pada atap gedung, maka akan terjadi aliran elektron dalam jumlah besar. Aliran itu berbentuk loncatan bunga api listrik yang disebut petir.
Petir yang sampai ke tanah disebut kilat. Kilat menimbulkan panas yang sangat besar sehingga udara di sekitarnya dengan cepat memuai dan menimbulkan suara yang sangat keras disebut guruh/guntur, jadi guruh/guntur selalu bersamaan dengan terjadinya kilat. Petir selalu berusaha mencari jalan yang tersingkat agar sampai ke bumi. Dengan begitu, muatan listrik di awan mendung dapat segera dinetralkan. Untuk menghindari sambaran petir digunakan penangkal petir. Penangkal petir terdiri dari sebatang logam tembaga, bagian atas runcing yang dihubungkan ke bumi dengan kabel logam.
Petir yang sampai ke tanah disebut kilat. Kilat menimbulkan panas yang sangat besar sehingga udara di sekitarnya dengan cepat memuai dan menimbulkan suara yang sangat keras disebut guruh/guntur, jadi guruh/guntur selalu bersamaan dengan terjadinya kilat. Petir selalu berusaha mencari jalan yang tersingkat agar sampai ke bumi. Dengan begitu, muatan listrik di awan mendung dapat segera dinetralkan. Untuk menghindari sambaran petir digunakan penangkal petir. Penangkal petir terdiri dari sebatang logam tembaga, bagian atas runcing yang dihubungkan ke bumi dengan kabel logam.
Cara kerjanya:
- Jika di sekitar penangkal petir ada awan mendung yang bermuatan, misalnya bermuatan negatif, batang logam penangkal petir mengalami induksi sehingga menjadi bermuatan positif.
- Jika akhirnya petir menyambar batang logam, muatan-muatan negatif awan berpindah ke batang logam, selanjutnya muatan itu akan diteruskan ke bumi melalui kabel logam.
- Bersamaan itu, muatan positif pada batang logam akan terlepas dan bergerak menuju awan.
Pemasangan penangkal petir bermanfaat untuk:
- Menjaga gedung tetap netral. Awan bermuatan listrik menginduksi penangkal petir. Karena penangkal petir ditanahkan, gedung akan tetap netral dan kemungkinan kecil tersambar petir.
- Kalaupun petir tetap menyambar, yang lebih dulu disambar adalah penangkal petir. Hal ini tidak menimbulkan kerusakan karena energi listrik yang diterima langsung disalurkan ke bumi.
2. Ledakan atau kebakaran tangki minyak
Tangki minyak yang kosong mengandung banyak uap gas yang mudah terbakar. Uap ini bisa meledak atau terbakar jika ada loncatan bunga api yang ditimbulkan listrik statis.
3. Generator Van de Graaff
Merupakan alat yang dapat menghasilkan muatan listrik dalam jumlah yang sangat besar dengan cara penggosokan. Generator ini dirancang oleh Robert Jemison Van de Graaff (1931). Gesekan antara gelang karet dengan silinder logam akan menghasilkan muatan negatif. Muatan ini dikumpulkan pada bola logam besar berbentuk kubah yang terdapat di atap generator. Sementara itu, gesekan antara gelang logam dengan silinder politen menghasilkan muatan positif pada gelang karet, sehingga gelang karet membawa muatan positif ketika bergerak dari bawah ke atas.
4. Penggumpal asap
Penggumpal asap berfungsi untuk mengurangi polusi udara. Alat ini awalnya dibuat oleh Frederick Gardner Cottrel (1906) yang memanfaatkan prinsip induksi muatan dan gaya Coulomb. Partikel asap yang mengalir melalui cerobong akan terinduksi oleh dua logam yang berbeda muatan sehingga muatan yang dihasilkan ada yang positif dan negatif yang pada akhirnya antarpartikel asap bermuatan beda akan saling berikatan membentuk partikel yang lebih besar dan berat. Partikel-partikel tersebut akan tertarik ke logam dalam cerobong sehingga partikel tersebut menggumpal. Gumpalan ini mudah dibersihkan dan polusi udara dapat dikurangi.
5. Pengecatan mobil
Butiran halus cat berbeda muatan denganpermukaan mobil yang akan dicat, sehingga butiran halus tinta tertarik oleh permukaan mobil.
6. Mesin fotokopi
Pertama kali dirancang oleh Chester F. Cariston (1935, fisikawan Amerika). Mesin ini memanfaatkan prinsip muatan induksi serta gaya Coulomb. Bagian utama mesin fotokopi adalah pelat foto konduktif. Pelat ini menghantarkan listrik ketika dikenai cahaya, sehingga pelat ini bermuatan positif. Tinta yang bermuatan negatif disemprotkan pada pelat, selanjutnya tinta dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopinya. Kertas dipanaskan agar tinta menempel kuat.
7. Printer inkjet
Penerapan gaya elektrostatis pada printer ketika mengontrol tempat jatuhnya semprotan tinta. Awalnya pelat diberi tegangan listrik, butiran tinta yang melewati pelat dikontrol dengan kedua pelat bermuatan. Butiran tinta bermuatan positif akan tertarik ke arah pelat yang bermuatan negatif dan ditolak oleh pelat yang bermuatan positif, sehingga butiran tinta akan mengarah ke atas.
Tangki minyak yang kosong mengandung banyak uap gas yang mudah terbakar. Uap ini bisa meledak atau terbakar jika ada loncatan bunga api yang ditimbulkan listrik statis.
3. Generator Van de Graaff
Merupakan alat yang dapat menghasilkan muatan listrik dalam jumlah yang sangat besar dengan cara penggosokan. Generator ini dirancang oleh Robert Jemison Van de Graaff (1931). Gesekan antara gelang karet dengan silinder logam akan menghasilkan muatan negatif. Muatan ini dikumpulkan pada bola logam besar berbentuk kubah yang terdapat di atap generator. Sementara itu, gesekan antara gelang logam dengan silinder politen menghasilkan muatan positif pada gelang karet, sehingga gelang karet membawa muatan positif ketika bergerak dari bawah ke atas.
4. Penggumpal asap
Penggumpal asap berfungsi untuk mengurangi polusi udara. Alat ini awalnya dibuat oleh Frederick Gardner Cottrel (1906) yang memanfaatkan prinsip induksi muatan dan gaya Coulomb. Partikel asap yang mengalir melalui cerobong akan terinduksi oleh dua logam yang berbeda muatan sehingga muatan yang dihasilkan ada yang positif dan negatif yang pada akhirnya antarpartikel asap bermuatan beda akan saling berikatan membentuk partikel yang lebih besar dan berat. Partikel-partikel tersebut akan tertarik ke logam dalam cerobong sehingga partikel tersebut menggumpal. Gumpalan ini mudah dibersihkan dan polusi udara dapat dikurangi.
5. Pengecatan mobil
Butiran halus cat berbeda muatan denganpermukaan mobil yang akan dicat, sehingga butiran halus tinta tertarik oleh permukaan mobil.
6. Mesin fotokopi
Pertama kali dirancang oleh Chester F. Cariston (1935, fisikawan Amerika). Mesin ini memanfaatkan prinsip muatan induksi serta gaya Coulomb. Bagian utama mesin fotokopi adalah pelat foto konduktif. Pelat ini menghantarkan listrik ketika dikenai cahaya, sehingga pelat ini bermuatan positif. Tinta yang bermuatan negatif disemprotkan pada pelat, selanjutnya tinta dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopinya. Kertas dipanaskan agar tinta menempel kuat.
7. Printer inkjet
Penerapan gaya elektrostatis pada printer ketika mengontrol tempat jatuhnya semprotan tinta. Awalnya pelat diberi tegangan listrik, butiran tinta yang melewati pelat dikontrol dengan kedua pelat bermuatan. Butiran tinta bermuatan positif akan tertarik ke arah pelat yang bermuatan negatif dan ditolak oleh pelat yang bermuatan positif, sehingga butiran tinta akan mengarah ke atas.
