Listrik Statis: Muatan, Hukum Coulomb & Contoh Soal
Pernah melihat penggaris plastik yang digosok ke rambut lalu menarik serpihan kertas kecil? Atau rambut yang "berdiri" saat menyisir di udara kering? Itulah listrik statis — listrik yang muatannya diam dan tidak mengalir.
Muatan Listrik
Materi tersusun dari atom yang mengandung proton (muatan positif) dan elektron (muatan negatif). Benda netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Muatan yang sejenis tolak-menolak, dan yang berlainan jenis tarik-menarik.
Membuat Benda Bermuatan
- Menggosok — penggaris plastik digosok kain wol: elektron dari wol pindah ke plastik, sehingga plastik bermuatan negatif dan menarik kertas netral
- Induksi — mendekatkan benda bermuatan ke benda netral tanpa menyentuh, sehingga muatan pada benda netral terpisah
- Kontak — benda netral menyentuh benda bermuatan sehingga muatan berpindah
Hukum Coulomb
Gaya tarik atau tolak antara dua muatan dirumuskan oleh Hukum Coulomb: F = k × (q₁ × q₂) / r², dengan q = besar muatan (coulomb), r = jarak (meter), dan k ≈ 9 × 10⁹ N·m²/C². Semakin besar muatan, semakin besar gaya; semakin jauh jarak, semakin kecil gaya (kuadrat!).
Jawab: F = 9×10⁹ × (2×10⁻⁶ × 3×10⁻⁶)/9 = 6 × 10⁻³ N (tolak-menolak karena muatan sejenis).
Petir dan Penangkal Petir
Petir adalah pelepasan muatan listrik raksasa antara awan dan bumi. Muatan negatif menumpuk di dasar awan, menginduksi muatan positif di tanah, lalu terjadi lompatan muatan sebagai kilat. Penangkal petir menangkap muatan itu dan menyalurkannya ke tanah melalui kabel konduktor agar bangunan aman.
Contoh Listrik Statis di Sekitar Kita
- Penggaris plastik menarik kertas kecil setelah digosok
- Rambut berdiri saat menyisir rambut di udara kering
- Debu menempel pada layar TV atau monitor
- Percikan listrik saat menyentuh gagang pintu mobil setelah duduk di kursi kain
- Petir dan halilintar
Kesimpulan
Listrik statis adalah muatan yang diam. Dua hal inti yang harus dikuasai: aturan muatan (sejenis tolak-menolak, beda jenis tarik-menarik) dan Hukum Coulomb F = kq₁q₂/r². Listrik statis juga menjelaskan petir — salah satu fenomena alam paling dahsyat.