Listrik Statis: Pengertian, Rumus, dan Contoh

Pernahkah saat kecil Anda memainkan sebuah penggaris bersama potongan kertas kecil hasil sobek-sobek kemudian menggosok-gosokan penggaris tersebut ke rambut atau kulit kemudian didekatkan ke potongan kertas kecil tadi? yang terjadi kertas kecil akan terangkat ke penggaris yang baru saja digosok-gosok. Kenapa bisa terjadi seperti itu? itu karena terdapat muatan listrik di kejadian tersebut, mari kita bahas pengertian listrik statis, rumus, contoh soal, dan penerapannya.

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tetap (statis), ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau permukaan benda. Muatan listrik akan tetap ada sampai benda kehilangan dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik.

Disimpulkan dari hal ini bahwa listrik statis berhubungan dengan gejala kelistrikan yang diam alias tidak mengalir. Listrik statis tidak bisa mengalir dari satu tempat ke tempat lain atau hanya bisa ada sekejap pada suatu tempat, berbeda dengan Listrik Dinamis.

Konsep Dasar Listrik Statis

Kejadian seperti kenapa potongan kertas kecil bisa berinteraksi dengan penggaris yang telah digosok-gosok bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis (muatan listrik) ini. Karena berbicara mengenai listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis (diam).

Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif, dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak daripada jumlah elektron, dan begitupun sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.
Benda yang mempunyai muatan yang sejenis akan saling tolak-menolak ketika didekatkan satu sama lain, sebaliknya benda yang mempunyai muatan yang berbeda akan saling tarik-menarik. Interaksi yang terjadi antar muatan listrik bisa dijelaskan dengan Gaya Coulomb,

Medan Listrik

Suatu muatan listrik dikatakan mempunyai medan listrik. Medan listrik adalah daerah di sekitar benda yang bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Atau bisa disebut medan listrik adalah suatu daerah dimana gaya listrik masih bekerja. Medan listrik merupakan efek yang timbul oleh muatan listrik dalam suatu benda.

Arah medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik bisa digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif mempunyai garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan tersebut. Dan sebuah muatan negatif mempunyai garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.

Rumus Listrik Statis

Berikut ini rumus-rumus listrik statis beserta uraian penjelasan.

Contoh Listrik Statis

Sebetulnya sering kita jumpai contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Berikut ini contoh listrik statis.

1. Saat Anda menyisir rambut, tanpa disadari terkadang rambut akan terbawa berdiri sendiri beriringan dengan gerakan sisir. Hal tersebut terjadi karena ada interaksi muatan antar sisir dengan rambut.
2. Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil.
3. Debu yang tertempel pada layar tv
4. Kain sutra yang digosok-gosok dengan batang kaca. Akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut. Karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif
5. Menggosokan balon dengan tangan
6. Penggaris plastik digosok dengan kain woll. Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan ada perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik. Sehingga penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.
7. Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri.

Selesai sudah pembahasan lengkap mengenai artikel listrik statis, semoga dengan ini Anda jadi mengetahui pengertian listrik statis, rumus beserta contoh dalam penerapan sehari-hari.

Baca Selengkapnya

Intensitas dan Penerapan Gelombang Bunyi

intensitas bunyi

Intensitas didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan tiap satuan waktu tiap satuan luas. Karena energi tiap satuan waktu kita ketahui sebagai pengertian daya, maka intensitas bisa dikatakan juga daya tiap satuan luas. Secara matematis intensitas dirumuskan sebagai berikut.

I = P/A

Keterangan:

• I = intensitas bunyi (W/m2)
• P = energi tiap waktu atau daya (W)
• A = luas (m2)

Jika sumber bunyi memancarkan bunyi ke segala arah sama besar (isotropik), luas yang dimaksud sama dengan luas permukaan bola, persamaan intensitas dapat dinyatakan : 

I = P/4πR2.

Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang. Secara matematis taraf intensitas bunyi dituliskan sebagai berikut.

TI = 10 log I/Io 

Keterangan:

• TI = taraf intensitas bunyi (dB)
• I = intensitas bunyi (W/m2)
• Io= intensitas ambang pendengaran manusia (10^-12 W/m2)

Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirene yang dinyalakan bersama bersama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan:

TIn = TI1 + 10 log n

Jika didengar di dua titik yang jaraknya berbeda, besar intensitas bunyi bunyi di titik kedua bisa dinyatakan sebagai berikut.

TI = TI1 + 20 log (RA/RB)

Penerapan Gelombang Bunyi

Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan, antara lain pada kacamata tunanetra yang dilengkapi dengan alat pengirim dengan alat pengirim dan penerima ultrasonik; mengukur kedalaman laut; dan alat kedokteran, misalnya pada pemeriksaan USG (ultrasonografi).

Manfaat cepat rambat bunyi dalam kehidupan sehari-hari yaitu cepat rambat gelombang bunyi dimanfaatkan oleh para nelayan untuk mengetahui siang dan malam; pada malam hari kita mendengar suara lebih jelas daripada siang hari karena kerapatan udara pada malam hari lebih rapat dibandingkan dengan siang hari.

Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Pemanfaatan resonansi pada alat musik seperti seruling, gendang, beduk, dan lain-lain.

Manfaat pemantulan bunyi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain menentukan kedalaman laut yaitu pada dinding kapal bagian bawah dipasang sebuah sumber getaran (osilator), didekat osilator dipasang alat penerima getaran (hidrofon); melakukan survey geofisika, mendeteksi, menentukan lokasi, dan mengklasifikasi gangguan di bumi atau untuk menginformasikan struktur bumi, mendeteksi lapisan batuan yang mengandung endapan minyak; prinsip pemantulan ultrasonik dapat digunakan untuk mengatur ketebalan pelat logam dan mendeteksi retak-retak pada struktur logam.

Baca Selengkapnya

Keterbatasan Energi dan Dampaknya Bagi Kehidupan

Sumber Energi dan Penggunaannya
Berdasarkan definisi dalam UU RI No. 30 Tahun 2007 Bab I Pasal 1, sumber energi adalah yang dapat menghasilkan energi, baik secara langsung maupun melalui proses konversi. Adapun sumber daya energi adalah sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan baik sebagai sumber energi maupun sebagai energi.

Jenis Sumber Energi Berdasarkan Kelestariannya

Berdasarkan ketersediaannya, sumber energi diklasifikasikan menjadi duam macam yaitu energi terbarukan (reneweble energy) dan energi tak terbarukan (nonreneweble energy). Dibawah ini akan kita jelaskan pengertian dan perbedaan dari sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan.

1. Sumber Energi Terbarukan, adalah sumber energi yang bisa diperbarui sehingga dalam penggunaannya dapat dengan cepat dan mudah didapatkan. Pemanfaatan sumber energi terbarukan dapat dalam jangka waktu yang lama dan berkelanjutan. Sumber energi ini memiliki kelebihan tidak mencemari lingkungan. Contoh: energi matahari/surya, energi panas bumi, energi angin, dan energi air.

2. Sumber Energi tak Terbarukan, adalah sumber energi dari sumber daya alam yang tidak dapat diperbaru artinya ketersediaannya di alam ini terbatas karena proses pembentukannya yang memerlukan waktu yang sangat lama. Dalam memanfaatkan energi tak terbarukan harus sangat diperhatikan jumlahnya di alam serta dampaknya bagi lingkungan. Contoh: minyak bumi, gas alam, dan batu bara.

Penggunaan Sumber Energi

Penggunaan sumber energi secara umum baik itu energi terbarukan ataupun nonterbarukan adalah sebagai berikut.

1. Penggunaan Energi untuk Keperluan Industri
Berbagai industru baik industri kecil maupun besar memerlukan sumber energi dalam proses produksinya. Sumber industri yang biasa digunakan adalah minyak bumi, batu bara, atau gas alam. Untuk industri kecil tak jarang juga memanfaatkan sumber energi dari kayu untuk bahan bakar.

2. Penggunaan Energi untuk Keperluan Rumah Tangga
Skala rumah tangga juga memerlukan bahan bakar dalam kegiatan sehari-hari. Untuk sekarang ini pemanfaatan energi dalam rumah tangga antara lain energi listrik dan gas untuk memasak.

3. Penggunaan Energi untuk Keperluan Transportasi
Sektor transportasi juga salah satu sektor yang memanfaatkan banyak energi tak terbarukan.Hal ini karena bahan bakar untuk kendaraan di Indonesia masih didominasi oleh bahan bakar minyak (BBM). Penggunaan untuk sektor transportasi juga menimbulkan beberapa masalah yaitu menimbulkan pencemaran udara.

4. Penggunaan Energi untuk Keperluan Komersial
Penggunaan energi untuk komersial seperti sektor perhotelan, rumah sakit, ataupun rumah makan antara lain listrik, elpiji, BBM, dan gas bumi.

Energi Fosil

Bahan bakar fosil terbentuk jutaan tahun yang lalu ketika tanaman, hewan dan mahluk lainnya meninggal dan dikubur di bawah bumi. Jasadnya secara bertahap berubah selama bertahun-tahun karena panas dan tekanan dalam kerak bumi dan terbentuk batu bara, minyak, dan gas. Selama inisebagian besar sumber energi utama manusia di bumi lebih terfokus pada penggunaan bahan bakar fosil yang telah banyak mengahasilkan gas-gas rumah kaca seperti CO2 dan telah memberikan kontribusi besar bagi pemanasan global.

Saat ini hampir semua kebutuhan energi manusia yang digunakan diperoleh dari konversi sumber energi fosil, misalnya energi untuk pembangkit listrik, industri, dan berbagai macam alat-alat transportasi. Tiga jenis fosil yang banyak dimanfaatkan di Indonesia antara lain sebagai berikut.

Ketersediaan Sumber Energi

Pemanfaatan energi tak terbarukan yang hingga saat ini masih mendominasi penggunaan energi di Indonesia membuat masalah yang sangat serius dalam hal ketersediaan cadangan sumber energi tak terbarukan itu sendiri.  Cadangan minyak bumi, batu bara, atas gas alam suatu saat akan habis di alam ini jika dari sekarang kita tidak memperhatikan pemanfaatannya secara optimal.

Untuk mengatasi krisis energi ini, maka dibutuhkan solusi yaitu dengan menigkatkan pemanfaatan sumber nergi terbarukan di Indonesia. Sumber energi terbarukan di Indonesia saat ini sangat melimpah. Selain itu, pemanfaatan sumber energi terbarukan juga mengurangi dampak pencemaran lingkungan.

Solusi terhadap Keterbatasan Energi

Krisis energi dan berbagai pencemaran yang berdampak sangat negatif bagi lingkungan dan kehidupan manusia mengharuskan kita mencari solusi untuk mengatasau permasalahan tersebut. Secara umum solusi untuk mengatasi permasalahan akibat energi antara lain sebgai berikut.

Penghematan Energi

Dengan cara melakukan penghematan energi dapat mengatasi krisis energi. Penghematan energi dapat menyebablan berkurannya biaya, meningkatnya nilai lingkungan, keamanan negara, keamanan pribadi, dan kenyamanan. Selain itu, dengan mengurangi emisi penghematan emisi penghematan energi merupakan bagian penting dari mencegah atau mengurangi perubahan iklim.

Pemanfaatan Sumber Energi Terbarukan sebagai Sumber Energi Alternatif

Indonesia merpakan salah satu negara yang memiliki potensi energi terbarukan yang sangat melimpah. Namun, pada kenyataannya potensi sumber energi terbarukan masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Hal ini disebabkan karena saat ini Indonesia masih bergantung pada sumber energi fosil yang sudah jelas menyajikan masalah besar. Sumber energi fosil yang ketersediaannya di alam sangat terbatas juga dapat menyebabkan polusi udara, air dan tanah, serta menghasilkan gas rumah kaca yang berkontribusi terhadap pemanasan global. 

Peraturan Pemerintah No 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasioanal menunjukan bahwa kebijakan pemerintah juga masih kurang mendukung terhadap pemanfaatan energi alternatif atau terbarukan untuk tahun 2025 yang hanya sekitar 15%. Hal ini dapat dilihat dalam bab II Pasal 2 Peraturan Pemerintahan bahwa target konsumsi energi yang digunakan di Indonesia pada tahun 2025 antara lain sebagai berikut.

1. Minyak bumi kurang dari 20%
2. Gas bumi lebih dari 33%
3. Batu bara lebih dari 5%
4. Biofuel lebih dari 5%
5. Panas bumi lebih dari5%
6. Energi baru terbarukan lainnya, khususnya biomassa, nuklir, tenaga air skala kecil, tenaga surya dan angin lebih dari 5%.
7. Bahan bakar lain yang berasal dari pencarian batu bara lebih dari 2%.

Sumber-sumber energi terbarukan di Indonesia yang layak dikembangkan

1. Biomassa, yaitu bahan organik yang dihasilkan proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contohnya tanaman, rumput, pohon, limbah pertanian, ubi, limbah hutan, tinja, dan kotoran hewan.
2. Biofuel atau bahan bakar hayati, yaitu sumber energi terbarukan yang berupa bahan bakar baik cair, padat, maupun gas yang dihasillkan dari bahan organik.
3. Panas bumi atau geotermal, yaitu sumber energi terbarukan berupa energi termal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi.
4. Tenaga air, enegi air merupakan salah satu alternatif bahan bakar fosil yang paling umum. Sumber energi ini diperoleh dengan cara memanfaatkan energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki air.
5. Energi angin, angin adalah gerakan udara yang terjadi ketika naik udara hangat dan udara angin. Energi angin telah digunakan selama berabad-abad untuk kapal layar, kincir angin, dan menggiling gandung. Energi angin ditangkap oleh turbin angin, kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik.
6. Tenaga nuklir, proses reaksi nuklir yang terkendali dapat menjadi sumber energi alternatif yang berpotensi sangat besar, tetapi pendirian pembangkit listrik tenaga nuklir ini sering diprotes oleh masyarakat.
7. Tenaga surya, matahari adalah sumber energi yang paling kuat. Energi surya dapat digunakan untuk pemanasan rumah, pencahayaan dan pendinginan , pembangkit listrik, pemanasan air, dan berbagai proses indistri lainnya.
8. Gelombang laut,  Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan oleh pergerakan gelombang laut menuju daratan sebaliknya.
9. Pasang Suruh Air Laut, Energi pasang surut adalah energi terbarukan yang dihasilkan oleh pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut.

Baca Selengkapnya

Macam-macam Energi dan Contohnya

Kembang api sebagai contoh energi kimia

Energi Kimia

Energi kimia adalah energi yang dilepaskan selama reaksi kimia. Contoh sumber energi kimia adalah bahan makanan yang kita makan. Bahan makanan yang kita makan mengandung unsur kimia. Dalam tubuh kita, unsur kimia yang terkandung dalam makanan mengalami reaksi kimia. Selama proses reaksi kimia, unsur-unsur yang bereaksi melepaskan sejumlah energi kimia. Energi kimia yang dilepaskan berguna bagi tubuh kita untuk membantu kerja organ-organ tubuh, menjaga suhu tubuh, dan untuk melakukan aktivitas sehari-hari. 

Contoh energi kimia lainnya adalah pada peristiwa menyalanya kembang api. Energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar jenis ini sangat besar sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan mobil, pesawat terbang, dan kereta api.

Energi Listrik

Baterai sebagai contoh energi listrik

Lampu senter yang kita gunakan dapat menyala karena ada energi listrik yang mengalir pada lampu. Energi listrik terjadi karena adanya muatan listrik yang bergerak. Muatan listrik yang bergerak akan menimbulkan arus listrik. Energi listrik banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya sebagai penerangan. Energi listrik juga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin. Energi listrik yang biasa kita gunakan dalam rumah tangga berasal dari pembangkit listrik. Pembangkit listrik tersebut menggunakan berbagai sumber energi, seperti air terjun, reaktor nuklir, angin, atau matahari. Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik sangat besar. Untuk menghasilkan sumber energi listrik yang lebih kecil, kita dapat menggunakan aki, baterai, dan generator.

Energi Bunyi

Lonceng sebagai contoh energi bunyi

Bunyi dihasilkan dari benda yang bergetar. Ketika kita mendengar bunyi guntur yang sangat keras, terkadang kaca jendela rumah kita akan ikut bergetar. Hal ini disebabkan bunyi sebagai salah satu bentuk energi merambatkan energinya melalui udara. Sebenarnya ketika terjadi guntur, energi yang dimiliki guntur tidak hanya mengenai kaca rumah tetapi mengenai seluruh bagian rumah. Akan tetapi, energi yang dimiliki Guntur tidak cukup besar untuk menggetarkan bagian rumah yang lainnya.

Energi Kalor (Panas)

Api unggun sebagai contoh energi panas

Masih ingatkah kamu apa yang dimaksud dengan kalor? Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat mengakibatkan perubahan suhu maupun perubahan wujud zat. Energi kalor biasanya merupakan hasil sampingan dari perubahan bentuk energi lainnya. Energi kalor dapat diperoleh dari energi kimia, misalnya pembakaran bahan bakar. Energi kalor juga dapat dihasilkan dari energi kinetik benda-benda yang bergesekan. Sebagai contoh, ketika kamu menggosok-gosokkan telapak tanganmu maka kamu akan merasakan panas pada telapak tanganmu.

Energi Cahaya

Lampu senter sebagai contoh energi cahaya

Matahari merupakan salah satu sumber energi cahaya. Energi cahaya dapat diperoleh dari benda-benda yang dapat memancarkan cahaya, misalnya api dan lampu. Energi cahaya biasanya disertai bentuk energi lain seperti energi kalor (panas). Bahkan dengan menggunakan sel surya, energi yang dipancarkan oleh matahari dapat diubah menjadi energi listrik.

Energi Pegas

Semua benda yang elastis atau lentur memiliki energi pegas. Contoh benda elastic antara lain pegas, per, busur panah, trampolin, dan ketapel. Jika kamu menekan, menggulung, atau meregangkan sebuah benda elastis, setelah kamu melepaskan gaya yang kamu berikan maka benda tersebut akan kembali ke bentuk semula. Ketika benda tersebut kamu beri gaya maka benda memiliki energi potensial. Ketika gaya kamu lepaskan, energi potensial pada benda berubah menjadi energi kinetik.
  

Energi Nuklir

Energi nuklir merupakan energi yang dihasilkan selama reaksi nuklir. Reaksi nuklir terjadi pada inti atom yang pecah atau bergabung menjadi inti atom yang lain dan partikel-partikel lain dengan melepaskan energi kalor. Reaksi nuklir terjadi di matahari, reaktor nuklir, dan bom nuklir. Energi yang ditimbulkan dalam reaksi nuklir sangat besar, oleh karena itu energi nuklir dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.

Energi Mekanik

Mengapa kaki kita terasa sakit saat kejatuhan buah apel dari atas pohon? Hal itu disebabkan buah apel yang berada di atas pohon memiliki energi. Buah apel yang jatuh dari pohonnya memiliki energi mekanik. Pada saat buah apel masih berada di pohon, energi mekaniknya sama dengan energi potensialnya. Ketika buah apel tersebut jatuh sampai di tanah, energi mekaniknya sama dengan energi kinetiknya. Besarnya energi mekanik merupakan penjumlahan antara besarnya energi kinetik dengan energi potensial.

Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.
Secara matematis dapat dituliskan :

Em = Ep + Ek

Dimana Em = Energi Mekanik

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya (kedudukan) terhadap suatu acuan.

Sebagai contoh sebuah batu yang kita angkat pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial, jika batu kita lepas maka batu akan melakukan kerja yaitu bergerak ke bawah atau jatuh. Jika massa batu lebih besar maka energi yang dimiliki juga lebih besar, batu yang memiliki energi potensial ini karena gaya gravitasi bumi, energi ini disebut energi potensial bumi.

Energi potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan ketinggian benda. Sehingga dapat dirumuskan:

Ep = m.g.h

dimana :

• Ep = Energi potensial
• m = massa benda
• g = gaya gravitasi
• h = tinggi benda

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.
Secara matematis dapat dirumuskan:

Ek = 1/2 ( m.v2 )

dimana :

• Ek = Energi kinetik
• m = massa benda
• v = kecepatan benda 

Baca Selengkapnya