Mengenal Perbedaan Listrik Statis dan Dinamis

Listrik dinamis dan listrik statis adalah dua bentuk energi listrik yang berbeda. Perbedaan utama antara kedua jenis listrik tersebut adalah sumber energi yang digunakan untuk menghasilkan listrik dan cara kerja yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Berikut ini adalah perbedaan utama antara listrik dinamis dan listrik statis:

Pengertian Listrik Dinamis

Listrik Dinamis adalah istilah yang merujuk pada listrik yang memiliki kemampuan untuk bergerak. Pengukuran kuat arus dalam listrik dinamis dilakukan dengan membagi muatan listrik dengan waktu, dengan muatan listrik diukur dalam coulomb dan waktu diukur dalam detik. 

Pada rangkaian bercabang, jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar, sedangkan pada rangkaian seri, kuat arus tetap pada setiap titik hambatan, sementara tegangan berbeda di setiap hambatan.

Dalam rangkaian seri, tegangan sangat dipengaruhi oleh hambatan, tetapi dalam rangkaian bercabang, tegangan tidak mempengaruhi hambatan. Konsep ini tercermin dalam Hukum Kirchoff yang menyatakan bahwa "jumlah arus listrik yang masuk sama dengan jumlah arus listrik yang keluar". 

Dengan menggunakan Hukum Ohm, cara mengukur tegangan listrik adalah dengan mengalikan kuat arus dengan nilai hambatan. Nilai hambatan selalu tetap karena tegangan berbanding lurus dengan kuat arus. Tegangan diukur dalam volt (V), kuat arus dalam ampere (A), dan hambatan dalam Ohm.

Rumus Listrik Dinamis

Dalam bidang listrik dinamis, terdapat rumus yang menggambarkan pergerakan muatan listrik.

Muatan listrik akan mengalami pergerakan jika terdapat perbedaan potensial.

Dalam konteks listrik dinamis, terdapat istilah yang dikenal sebagai arus listrik, serta kuat arus listrik.

Arus listrik merujuk pada aliran muatan positif dari potensial tinggi menuju potensial rendah, atau aliran elektron dari potensial rendah (negatif) menuju potensial tinggi (positif).

Kuat arus listrik mengindikasikan jumlah muatan listrik yang mengalir dalam setiap satuan waktu.

Rumus untuk menghitung kuat arus listrik adalah sebagai berikut:

$�=\frac{�}{�}$

Dimana:

• $�$ adalah kuat arus (ampere).
• $�$ adalah muatan listrik (coulomb).
• $�$ adalah waktu (detik).

Cara Kerja Listrik Dinamis

Cara kerja generator atau mesin listrik dinamis secara umum adalah sebagai berikut:

1. Energi mekanik, seperti tenaga angin atau tenaga air, diterapkan pada poros generator untuk memutar magnet atau kumparan yang ada di dalamnya.
2. Pergerakan magnet atau kumparan di dalam generator akan menimbulkan medan magnet yang berubah-ubah.
3. Perubahan medan magnet tersebut akan menimbulkan arus listrik yang bergerak di dalam kumparan generator.
4. Arus listrik yang dihasilkan oleh generator akan dikondukan melalui kabel menuju beban atau peralatan yang akan menggunakan energi listrik tersebut.

Listrik dinamis biasanya ditransmisikan melalui jaringan distribusi listrik ke berbagai tempat yang membutuhkan energi listrik. Listrik dinamis juga bisa diubah menjadi listrik statis dengan menggunakan sebuah transformator.

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis mengacu pada kondisi di mana muatan listrik terkumpul dalam jumlah tetap atau keseimbangan muatan listrik terjadi pada suatu benda. Misalnya, ketika penggaris plastik digosokkan ke rambut, penggaris tersebut akan memiliki muatan negatif, sedangkan rambut akan memiliki muatan positif.

Proses pemindahan muatan saat menggosokkan kedua benda ini mengakibatkan keduanya menjadi bermuatan listrik negatif. Muatan listrik merupakan besaran fisika yang terkait dengan efek listrik dan lain-lain yang berkaitan dengan materi. Pengurangan muatan melalui gesekan menunjukkan bahwa muatan seolah-olah tidak menghilangkan satu sama lain.

Besarnya muatan listrik akan tergantung pada kelebihan atau kekurangan elektron. Semakin banyak kelebihan atau kekurangan elektron dalam suatu benda, semakin besar muatan listriknya. Menurut teori elektron, elektron yang berpindah dari satu atom ke atom lain disebut elektron bebas, sementara benda yang mampu memindahkan elektron bebas disebut konduktor.

Muatan listrik statis terbentuk setiap kali dua permukaan terhubung dan terpisah, di mana setidaknya salah satu permukaan memiliki resistensi yang tinggi terhadap arus listrik (sehingga berperan sebagai isolator listrik). Efek listrik statis umumnya dikenal karena dapat dirasakan, didengar, dan bahkan terlihat melalui percikan ketika muatan berlebih dinetralkan ketika bersentuhan dengan konduktor listrik yang besar (misalnya dialirkan ke tanah).

Coulomb adalah satuan yang digunakan untuk mengukur besarnya muatan listrik. Muatan listrik dapat berupa positif atau negatif. Kelebihan elektron dalam suatu benda menyebabkan benda tersebut memiliki muatan listrik negatif, sedangkan kekurangan elektron membuat benda tersebut bermuatan positif. Jika jumlah muatan positif dan negatif pada suatu benda sama, maka benda tersebut memiliki muatan netral. 1 Elektron = -1,6 x 10^-19 coulomb dan 1 Proton = -1,6 x 10^-19 coulomb.

Rumus Listrik Statis

Dalam domain listrik statis, terdapat beberapa rumus yang umumnya digunakan. Berikut adalah rumus-rumus yang penting untuk diketahui:

1. Potensial Listrik

1. Potensial listrik adalah usaha yang diperlukan per satuan muatan untuk memindahkan satu muatan dari satu titik ke titik lainnya. Rumus potensial listrik dapat dinyatakan sebagai berikut:

$�=\frac{�\times �}{�}$

Dimana:

• $�$ adalah potensial listrik (volt).
• $�$ adalah muatan sumber (Coulomb).
• $�$ adalah koefisien (9 x 10^9 Nm^2/C^2).
• $�$ adalah jarak terhadap sumber muatan (meter).
• 
  

• 2.Energi Potensial Listrik

2. Energi potensial listrik adalah energi atau usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lainnya. Rumus energi potensial listrik adalah:

$��=\frac{�\times �1\times �2}{�}$

Dimana:

• $��$ adalah energi potensial muatan uji.
• $�1$ dan $�2$ adalah muatan masing-masing partikel (Coulomb).

Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan dapat dihitung dengan rumus:

$\mathrm{\Delta }=�\times �$

Dimana:

• $\mathrm{\Delta }$ adalah beda potensial (volt).
• $�$ adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan $�$.

3. 3. Kapasitor

3. Kapasitor adalah alat listrik yang digunakan untuk menyimpan energi dalam waktu singkat untuk kemudian dilepaskan dengan cepat. Kapasitas kapasitor dapat dihitung menggunakan rumus:

$�=\frac{�}{�}\times \frac{�}{�}$

Dimana:

• $�$ adalah kapasitas kapasitor (Farad atau F).
• $�$ adalah muatan antara dua keping (Coulomb).
• $�$ adalah beda potensial antara dua keping (volt).
• $�$ adalah luas penampang keping (meter persegi).
• $�$ adalah permitivitas dielektrik bahan.

4. 4. Medan Listrik

4. Medan listrik adalah daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik (Gaya Coulomb). Kuat medan listrik dapat dihitung menggunakan rumus:

$�=\frac{�}{�}=\frac{�\times �}{{�}^2}$

Dimana:

• $�$ adalah kuat medan listrik (Newton per Coulomb).
• $�$ adalah gaya Coulomb (Newton).
• $�$ adalah jarak muatan uji terhadap muatan sumber (meter).
• $�$ adalah besar muatan sumber (Coulomb).
• $�$ adalah besar muatan uji (Coulomb).
• 
  

• 5. Hukum Coulomb

• Hukum Coulomb menjelaskan hubungan antara dua muatan listrik yang saling berinteraksi. Muatan listrik dapat didefinisikan sebagai positif atau negatif. Interaksi antara muatan positif dan negatif akan menghasilkan tarik-menarik, sementara antara muatan sejenis akan menimbulkan tolak-menolak. Rumus matematis untuk hukum Coulomb adalah:

Cara Kerja Listrik Statis

Cara kerja listrik statis secara umum adalah sebagai berikut:

1. Partikel-partikel elektron atau muatan listrik lainnya akan terakumulasi pada suatu benda yang bersifat elektrik, seperti pada kondensator atau baterai.
2. Akumulasi partikel elektron atau muatan listrik tersebut akan menimbulkan perbedaan potensial elektrik antara dua titik pada benda tersebut.
3. Perbedaan potensial elektrik tersebut akan menyebabkan terjadinya arus listrik yang bergerak dari titik yang memiliki potensial lebih tinggi ke titik yang memiliki potensial lebih rendah.
4. Arus listrik yang dihasilkan oleh listrik statis biasanya tidak dapat ditransmisikan ke tempat lain, karena arus listrik yang dihasilkan oleh listrik statis biasanya hanya terbatas pada benda yang menghasilkan listrik statis tersebut.

Listrik statis biasanya digunakan untuk keperluan-keperluan yang lebih kecil, seperti untuk menghasilkan petir atau untuk mengisi baterai elektronik. Listrik statis juga bisa diubah menjadi listrik dinamis dengan menggunakan sebuah generator atau mesin listrik dinamis.

Contoh Listrik Statis dan Dinamis

Berikut adalah beberapa contoh listrik statis dan listrik dinamis dalam kehidupan sehari-hari:

Contoh Listrik Statis

1. Sisir plastik yang digosokkan pada rambut kering dapat menarik sobekan kertas kecil. Hal ini terjadi karena gesekan antara rambut dan sisir menghasilkan muatan listrik statis. Muatan positif pada rambut menarik muatan negatif pada sobekan kertas.
2. Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut kering dapat menarik balon karet. Sama seperti contoh sebelumnya, gesekan menghasilkan muatan listrik statis. Muatan positif pada penggaris menarik muatan negatif pada balon.
3. Petir saat hujan. Awan yang bergesekan satu sama lain menghasilkan muatan listrik statis. Muatan positif pada satu awan menarik muatan negatif pada awan lain, menghasilkan petir.
4. Percikan api di ban mobil ketika melintasi jalan raya. Gesekan antara ban mobil dan aspal menghasilkan muatan listrik statis. Muatan ini dapat memicu percikan api saat ban menyentuh benda lain.
5. Mesin foto copy menggunakan prinsip listrik statis untuk menyalin cetakan dari halaman yang disalin ke halaman salinan.

Contoh Listrik Dinamis

1. Lampu senter. Baterai di dalam senter menghasilkan arus listrik dinamis yang mengalir melalui filamen lampu, menghasilkan cahaya.
2. Komputer. Arus listrik dinamis dari sumber daya listrik mengalir melalui berbagai komponen komputer, memungkinkan komputer untuk bekerja.
3. Telepon. Arus listrik dinamis memungkinkan suara diubah menjadi sinyal listrik dan ditransmisikan melalui kabel atau jaringan nirkabel.
4. Kipas angin. Arus listrik dinamis menggerakkan motor di dalam kipas angin, menghasilkan putaran baling-baling yang menghasilkan angin.
5. Setrika. Arus listrik dinamis memanaskan elemen pemanas di dalam setrika, memungkinkan setrika untuk merapikan pakaian.

Daftar referensi: