Listrik statis adalah cabang fisika yang mempelajari fenomena saat terjadi ketidakseimbangan muatan listrik pada benda.

Benda yang bermuatan positif akan menarik benda bermuatan negatif. Begitu juga sebaliknya. Benda yang bermuatan positif akan menolak benda bermuatan positif. Begitu juga sebaliknya.

Saat kaca dan sutra digosok maka kaca akan bermuatan positif dan sutra bermuatan negatif. Keduanya akan saling menarik karena berbeda muatan.

Partikel yang membawa muatan negatif disebut elektron. Elektron berasal dari bahasa Yunani yang berarti batu amber. Karena dulu orang Yunani menggosok bulu ke batu amber. Kemudian bulu itu bisa menarik jerami. Partikel yang membawa muatan positif disebut dengan proton.

Muatan listrik mulai dipelajari oleh fisikawan pada abad 18. Pertama kali J.J. Thompson menemukan bahwa di dalam benda terdapat partikel bermuatan negatif. Kemudian djsk. Kemudian Ernest Rutherford menemukan bahwa partikel bermuatan positif terpusat di tengah atom dan kebanyakan ruangan atom adalah ruangan kosong.

Besaran yang menentukan muatan listrik adalah Coulumb (C). Proton mempunyai muatan sebesar $1.602 \times 10^{-19} \operatorname{C}$. Elektron mempunyai muatan sebesar $-1.602 \times 10^{-19} \operatorname{C}$. Yang berarti muatan elektron adalah kebalikan dari muatan proton. Besar muatan proton sering disebut dengan $e$. Jadi muatan elektron bisa disebut juga dengan $-e$. Nama Coulumb diambil dari nama Fisikawan Perancis Charles Augustin de Coulumb yang mempelajari gaya antara benda bermuatan listrik.

Jumlah proton yang diperlukan agar muatannya 1 Coulumb adalah

$$n =\frac{1 \operatorname{C}}{e}=0.624\times10^{19}=6.25\times10^{18}$$

Percobaan Robert Milkan dan muridnya Harvey Fletcher yang disebut perocabaan tetesan minyak Milikan. Pada percobaan ini minyak disemprotkan sedikit dan jarang di antara dua plat yang mempunyai muatan berlawanan. Plat atas bermuatan positif dan plat bawah bermuatan negatif. Tetesan minyak akan kelebihan muatan negatif sehingga menjadi bermuatan negatif, tertarik oleh plat atas dan ditolak oleh plat bawah. Dengan mengatur muatan kedua plat sehingga minyak bisa seimbang ditengah kedua plat maka muatan negatif dari minyak dapat diketahui. Massa minyak juga perlu diketahui. Dari percobaan tersebut ditemukan bahwa muatan minyak adalah $-1.59 \times 10^{-19} \operatorname{C}$. Robert Milikan mendapat anugerah Nobel Fisika pada 1923 dan Harvey Fletcher mendapatkan promosi di Bell Labs sebelum kematian Milikan pada 1981.

# Sejarah Teori

• Batu amber oleh orang Yunani
• 2,000 tahun kemudian dipelajari oleh William Gilbert (Inggris). Efek elektris seperti cairan yang berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya.
• Didebatkan beberapa tahun
• 1897, J.J Thomson (Inggris) dan Perin (Perancis) melakukan percobaan sinar katode. Sinar katoda membawa muatan negatif.
• Ditemukan elektron
• Erned Rutherford menembak lempengan emas dengan sinar alpha (helium yang 1 elektron hilang sehingga bermuatan positif)
• Ditemukan proton

# Kekekalan Muatan

$$q_{awal} = q_{akhir}$$

Muatan tidak dapat dibuat dan dihancurkan. Muatan hanya bisa dipindah.

# Konduktor dan Isolator

Konduktor merupakan benda yang mudah memindahkan muatan. Penyebanya adalah elektron pada konduktor dapat berpindah dengan mudah. Isolator merupakan benda yang sulit memindahkan elektron. Penyebabnya adalah elektron pada isolator sangat sulit berpindah. Sebenarnya elektron dapat berpindah dari benda isolator. Namun diperlukan energi yang cukup besar. Semikonduktor adalah benda yang sifat konduktor dan isolatornya dapat berubah tergantung kondisi tertentu seperti suhu, kemurnian benda dan gaya.

Saat benda konduktor diberi elektron sampai kelebihan muatan negatif maka semua elektron akan saling menjauh sampai jarak terjauh yang bisa dicapai dan akhirnya elektron akan terdistribusi secara merata di atom. Sedangkan saat benda isolator diberi elektron sampai kelebihan muatan negatif maka elektron tidak berpindah karena tidak dapat berpindah sehingga elektron akan terkonsentrasi pada satu tempat.

# Transfer Muatan

Cara transfer muatan:

1. Kontak langsung

   Transfer terjadi dengan cara elektron berpindah langsung. Menggosok dua benda meningkatkan transfer elektron karena dengan itu terjadi kontak yang kuat antara kedua benda. Fenomena ini terjadi karena salah satu benda lebih kuat menahan elektron daripada lainnya. Sehingga saat kontak selesai elektron tetap berada di benda tersebut.

2. Konduksi

   Contohnya pada kabel.

   Saat ujung kabel diberi elektron maka elektron tersebut tidak berpindah ke ujung yang lainnya. Tapi elektron tersebut mendorong elektron lainnya berpindah.

3. Induksi

   Muatan listrik pada benda berpindah karena benda tersebut didekatkan dengan benda bermuatan listrik. Induksi bisa menyebabkan polarisasi.

# Polarisasi

Polarisasi adalah pemisahan muatan negatif dan positif.

Contohnya: Misalkan kita punya dua bola logam yang bersentuhan. Kedua bola tersebut muatan listriknya netral. Kemudian kita dekatkan benda bermuatan positif dekat bola menuju bola ke 1 (tapi tidak menyentuh/induksi). Muatan negatif kedua bola kemudian mendekati benda tersebut sehingga muatan negatif banyak berada di bola 1 dan muatan positif banyak berada di bola 2. Setelah itu kedua bola dipisahkan, maka bola 1 bermuatan negatif dan bola 2 bermuatan positif.

# Generator Van de Graff

https://www.notion.so

Dibuat oleh Van de Graff pada 1931 pada penelitian nuklir. Komponen:

• Permukaan bola dari konduktor
• Sisir dari konduktor pada bagian atas dan terhubung ke permukaan bola
• Sisir dari konduktor pada bagian bawah dan terhubung ke sumber listrik
• Sabuk dari isolator yang menyentuh kedua sisir
• 2 Roller di atas dan di bawah sabuk
• Dinamo untuk mengerakkan roller

Cara kerjanya adalah saat roller bergerak maka sabuk akan bergerak. Sabuk akan mengesek sisir bawah dan terjadi transfer listrik dari sisir ke sabuk. Sabuk akan mengesek sisir atas dan terjadi transfer listrik dari sabuk ke sisir. Listrik kemudian diteruskan ke permukaan bola.