MENGAPA BENDA YANG DIGOSOK BISA MENJADI BERMUATAN LISTRIK?

Penggaris plastik yang digosok dengan kain wol terkadang menimbulkan muatan listrik statis. Listrik statis merupakan hasil penumpukan muatan listrik akibat dua benda yang saling bergesekan (digosok). Timbulnya muatan listrik pada benda yang digosok akibat adanya efek tribolistrik. Apa efek tribolistrik? Dan mengapa benda yang digosok dapat bermuatan listrik?

Tribolistrik

Timbulnya muatan listrik negatif atau positif pada benda yang digosok dengan benda lain merupakan peristiwa tribolistrik. 

Adanya muatan listrik ini akibat transfer elektron antar permukaan yang bergesekan saat digosok. Bukankah pada benda juga terdapat proton dan neutron, selain elektron? Mengapa hanya elektron yang bisa ditransfer (berpindah)? 

Silahkan pelajari kembali model atom! Harus kita pahami bahwa posisi proton dan neutron berada di inti atom, sedangkan elektron berada pada kulit atom, sehingga dengan keaadan ini hanya elektronlah yang bisa berpindah ke atom (benda) lain saat benda digosok.

 

Apa yang terjadi jika penggaris plastik (PVC) digosok dengan kain wol?

Penggaris plastik yang digosok dengan kain wol, maka akan terjadi gesekan atom-atom pada permukaan penggaris plastik dengan atom-atom pada permukaan kain wol. 

Juga perlu diketahui, ternyata sifat atom-atom penyusun plastik memiliki sifat cinta elektron (electron affinity) yang lebih kuat dibandingkan atom-atom penyusun kain wol. Oleh karena itu beberapa elektron yang dimiliki kain wol diambil alih oleh penggaris plastik.

Dengan kata lain terjadi perpindahan elektron dari kain wol ke penggaris plastik. Penggaris plastik yang memperoleh tambahan elaktron dari kain wol, akhirnya penggaris plastic menjadi bermuatan negatif. Sedangkan kain wol menjadi bermuatan positif karena kehilangan sebagian elekron. 

Perlu diketahui juga bahwa muatan listrik yang dimiliki oleh penggaris plastik dan kain wol tepat setelah penggosokan adalah sama, namun berbeda tanda. 

sumber gambar: 

https://creaticals.com/wp-content/uploads/2020/11/Reisez-vertical-batang-digosok-dengan-plastik.png

Perhatian: khusus pada benda yang dari bahan isolator, muatan listrik hanya terdapat pada permukaan benda yang mengalami gesekan.

 

Apa yang terjadi jika kaca digosok dengan kain sutra?

Pada kaca yang digosok dengan kain sutra, terjadi gesekan atom-atom pada permukaan kaca dengan atom-attom pada permukaan kain sutra. 

Ternyata atom-atom penyusun kain sutra memiliki sifat cinta elektron (electron affinity) yang lebih kuat dibandingkan atom-atom penyusun kaca. Oleh karena itu beberapa elektron yang dimiliki kaca diambil alih oleh kain sutra. 

Dengan kata lain terjadi perpindahan elektron dari kaca ke kain sutra. Kain sutra yang memperoleh tambahan elektron dari kaca, akan bermuatan negatif. Sedangkan kaca menjadi bermuatan positif karena kehilangan sebagian elekron.

Electron Affinity

Konsep penting pada efek tribolistrik adalah sifat cinta elektron (electron affinity). Setiap benda memiliki electron affinity  yang berbeda. 

Ada benda yang memiliki electron affinity yang lemah sehingga lebih cenderung memberikan elektronnya. Dan ada benda yang memiliki electron affinity yang kuat sehingga cenderung menerima elektron. Untuk mempermudah, kita cermati tabel material (benda) dan affinity-nya di bawah ini.

Tabel

Deret Tribolistrik

Material	Affinity
Bulu Kelinci (fur)	“++++++”
Kaca	“+++++”
Rambut	“++++”
Nilon	“+++”
Kain Sutra	“++”
Kertas	“+”
Kain Katun	“-”
Kayu	“--”
Batu Ambar	“---”
Karet	“----”
Plastik PVC	“-----”
Teflon	“------”

 Keterangan tabel

Tanda positif (+) menandakan bahwa material sangat cinta untuk memberikan elektron ke material lain.

Tanda negatif (-) menandakan bahwa material sangat cinta untuk menerima elektron dari material lain.

Prinsip Tribolistrik

Apabila dua benda pada daftar deret tribolistrik tersebut di atas digosok satu sama lain, benda yang berada pada urutan atas akan bermuatan positif, sedangkan benda yang berada pada urutan di bawahnya akan bermuatan negatif. Semakin jauh rentang antara keduanya yang sedang digosok maka akan semakin besar muatan yang ditimbulkan oleh keduanya.

 

Contoh

Misalnya kaca digosok dengan kain sutra. Berdasarkan tabel deret tribolistrik di atas, kaca memiliki kecenderungan memberikan alektron, begitu pula kain sutra. Namun kaca memiliki urutan di atas kain sutra. Berarti setelah digosok, kaca akan bermuatan positif dan kain sutra akan bermuatan negatif.

Rentang antara kaca dengan kain sutra cukup dekat (terpisah 2 tingkat) menyebabkan muatan listrik yang dihasilkan hanya kecil. Muatan listrik yang dihasilkan akan lebih besar jika kaca digosok dengan kain katun, karena rentang antara keduanya cukup jauh (terpisah 4 tingkat).

Rangkuman

1. Tribolistrik adalah peristiwa munculnya muatan listrik pada benda yang digosok
2. Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wol, sebagian elektron dari kain wol berpindah ke penggaris plastik, sehingga plastik bermuatan listrik negatif dan kain wol bermuatan listrik positif
3. Ketika kaca digosok dengan kain sutra, sebagian elektron dari kaca berpindah ke kain sutra, sehingga kain sutra bermuatan listrik negatif dan kaca bermuatan listrik positif
4. Setelah penggosokkan, benda yang digosok dan penggosok memiliki besar muatan listrik sama, namun berbeda tanda (+/-)
5. Setiap material memiliki elctron affinity-nya masing-masing
6. Menggunakan deret tribolistrik untuk menentukan jenis muatan listrik benda setelah digosok; Apabila dua benda pada deret tribolistrik di atas digosok satu sama lain, benda yang berada pada urutan atas akan bermuatan positif, sedangkan benda yang berada pada urutan di bawahnya akan bermuatan negatif.

By: Gunawan