PENGERTIAN LISTRIK STATIS DAN DINAMIS

LISTRIK STATIS

Listrik telah ditemukan sejak manusia mulai mengamati efek yang timbul dari dua buah benda yang saling digosokkan. Hal ini juga tampak pada pesta anak-anak, misalnya dengan trik menggosok-gosok balon dan menempelkannya di langit-langit. Bahkan, mungkin kita pernah merasakan seperti sengatan pada kaki kita setelah berjalan di atas karpet yang terbuat dari nilon.

Dengan penalaran yang lebih mendalam, beberapa pertanyaan berikut ini akan muncul di benak kita. Gaya apakah yang menyebabkan elektron tetap pada orbimya mengelilingi inti atom? Gaya apakah yang menyebabkan gedung-gedung pencakar langit atau hamparan gunung tetap tegak kokoh? Gaya apakah yang menimbulkan kilat dan badai petir?

Peristiwa-peristiwa tersebut di atas merupakan gejala dari listrik statis. Listrik statis adalah gejala tentang interaksi rnuatan listrik yang tidak bergerak atau tidak bergerak secara permanen.
Listrik statis adalah gejala tentang interaksi rnuatan listrik yang tidak bergerak atau tidak bergerak secara permanen.
Muatan Listrik

Muatan listrik adalah suatu sifat dasar alam. Dengan mempelajari interaksi elektrostatis, kita dapat memperoleh pengertian akan rnuatan listrik.

Jika batang politen didekatkan pada batang perspeks yang tergantung, kedua batang akan tarik-menarik. Akan tetapi, jika batang politen didekatkan pada batang politen lain yang juga telah digosok dengan kain wol kering maka keduanya akan tolak-menolak. Peristiwa tersebut menunjukkan bahwa rnuatan listrik pada politen dan perspeks berlainan jenis.

Benjamin Franklin memberi penandaan pada kedua jenis rnuatan listrik sebagai muatan positif dan muatan negatif. Hal ini hanya merupakan penandaan yang dirasa mudah, bukan pengertian lebih kecil dari nol untuk muatan negatif. Muatan positif dan negatif adalah sifat yang saling melengkapi atau komplementer.

Untuk mengetahui apakah suatu benda bermuatan listrik atau tidak, digunakan alat yang dinamakan elektroskop.

Dalarn suatu atom atau benda, apabila jumlah muatan positif (berasal dari proton) sama dengan muatan negatif (berasal dari elektron), maka atom atau benda tersebut tidak bermuatan (netral). Akan tetapi, mengingat elektron suatu atom atau benda dapat berpindah, maka dalarn suatu atom bisa terjadi jumlah muatan positif (proton) tidak sama dengan jumlah muatan negatif (elektron).

Dengan perkataan lain, muatan dari suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektronnya.
Sebuah balon yang digosok-gosokkan pada sehelai kain akan menempel pada badan kita. Dua buah balon yang digosok-gosokkan pada kain yang sama akan tolak-menolak. Hal ini merupakan bukti fundamental bahwa muatan yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan yang tidak sejenis akan tarik-menarik. Pakaian yang saling menempel pada saat diainbil dari pengering, debu yang menempel pada layar TV atau komputer, kejutan kecil pada saat memegang gagang pintu dari logam, merupakan contoh listrik statis.

Gaya listrik yang merupakan tarikan atau tolakan ini pertama kali diselidiki oleh seorang fisikawan besar Perancis bernama Charles Coulomb (1736 1806) pada akhir abad 18. Dia menemukan bahwa gaya antara muatan bekerja sepanjang garis yang menghubungkan keduanya dengan besar yang sebanding dengan besar kedua tnuatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Hasil pengamatan ini melahirkan hukum Coulomb yang secara matematis ditulis sebagai

dengan:
F = gaya coulomb (N),

ql, q2 = muatan masing-masing partikel (C),

r = jarak antara kedua muatan (m),

k = tetapan elektrostatis untuk ruang hampa
MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah suatu daerah (ruang) di sekitar muatan yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Oleh Michael Faraday medan listrik digambarkan sebagai garis medan listrik yang dimulai (keluar) dari muatan positif dan diakhiri (masuk) pada muatan negatif.

Kuat medan listrik yang semakin besar digambarkan dengan garis medan yang semakin rapat.

Kuat medan Listrik

Pada setiap titik di dalam medan listrik ada suatu kuantitas yang menyatakan tingkat kekuatan medan tersebut, yang disebut kuat medan lishik. Atas dasar ini, kuat medan listrik dapat didefinisikan sebagai berikut.

Kuat medan listrik (E) di sebuah titik adalah gaya per satuan muatan yang dialami oleh sebuah muatan di titik tersebut.

 Energi Potensial Listrik

Sebagaimana medan gravitasi burni, medan listrik dari distribusi muatan yang statis juga bersifat kekal. Dengan demikian, kerja yang diperlukan untuk memindahkan sebuah muatan titik di dalam medan listrik juga tidak tergantung pada lintasan. Medan seperti ini disebut sebagai medan konservatif.
Karena medan listrik bersifat koservatif, maka kita dapat menghubungkannya dengan energi potensial. Kerja yang dilakukan untuk memindahkan sebuah muatan melawan gaya listrik akan tersimpan sebagai potensial muatan.

Definisi Energi Potensial :

Energi potensial suatu muatan di suatu titik adalah usaha untuk memindahkan suatu muatan uji dari tempat yang jauh tak terhingga ke suatu tempat di sekitar muatan sumber.



    Potensial Listrik

    Setiap titik di dalarn medan listrik selalu mempunyai gaya listrik, kuat medan listrik, dan potensial listrik. Gaya listrik dan kuat medan listrik adalah besaran vektor sedangkan potensial listrik adalah besaran skalar. Jadi, potensial listrik tidak memiliki arah. Potensial listrik diperoleh dari energi potensial per satuan muatan.

    Definisi Potensial Listrik :

    Potensial listrik di suatu titik pada medan listrik adalah besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan muatan listrik dari tak terhingga ke titik tersebut.

    Menghitung superposisi dari beberapa gaya listrik dan kuat medan listrik harus dilakukan secara vektor karena keduanya adalah besaran vektor.
Kapasitor

Di dalarn peralatan listrik elektronika, energi umumnya disimpan di dalam sepasang konduktor bermuatan yang dipisahkan oleh lapisan isolator. Alat penyimpan energi tersebut adalah kapasitor. Kapasitor digunakan untuk menyimpan energi dalam waktu yang singkat untuk kemudian dibebaskan kernbali dengan cepat. Sebagian besar peralatan elektronik seperti radio, TV, komputer dan lain sebagainya tidak mungkin bekerja tanpa pertolongan kapasitor.
LISTRIK DINAMIS
Listrik dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis dengan cara muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. Kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuat arus yang masuk dengan kuat arus yang keluar.

Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Secara matematis dituliskan :

keterangan :
I = Kuat arus listrik (ampere)
Q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (sekon)

Arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup. Sehingga, ketika saklar dimatikan maka arus listrik akan terhenti.

Beda Potensial Listrik 
Beda Potensial listrik adalah banyaknya energi untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Secara matematis dituliskan :
 
V = beda potensial (volt) 
W = energi listrik (joule) 
Q = muatan listrik (coulomb) 

Rangkaian sumber tegangan 
a. Rangkaian tunggal 
 
pada rangkaian tunggal sumber tegangan berlaku persamaan : 
 
atau
 


b. Rangkaian seri 
 
pada rangkaian seri sumber tegangan berlaku persamaan : 
 

c. Rangkaian paralel 
 
pada rangkaian paralel sumber tegangan berlaku persamaan : 

keterangan : 
E = GGL sumber tegangan (volt) 
I = Kuat arus listrik (ampere) 
R = Hambatan luar (ohm) 
r = hambatan dalam (ohm) 
n = jumlah GGL/baterai 

Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial pada ujung-ujung penghantar. 
 
keterangan : 
V = beda potensial (volt) 
I = kuat arus listrik (ampere) 
R = hambatan listrik (ohm) 

Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff menyatakan “Jumlah kuat arus yang masuk pada rangkaian bercabang besarnya sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan” 
 
secara matematis dituliskan : 
 
                 I = I₁ + I₂ + I₃ = I’ 

Rangkaian Hambatan  
a. Rangkain Seri 
 
pada rangkaian hambatan seri berlaku persamaan : 
 

b. Rangkaian Paralel 
 
pada rangkaian hambatan paralel berlaku persamaan :
  
keterangan : 

I = kuat arus total (A)
I₁ = kuat arus pada R₁ (A)
I₂ = kuat arus pada R₂ (A)
I₃ = kuat arus pada R₃ (A)

V = tegangan total (A)
V₁ = tegangan pada R₁ (A)
V₂ = tegangan pada R₂ (A)
V₃ = tegangan pada R₃ (A)

Rs = Hambatan pengganti seri (ohm)
R_p = Hambatan pengganti parallel (ohm)


Cara CEPAT !!!
Jika 2 buah hambatan dirangkai paralel, maka hambatan penggantinya :