Pengantar
Dalam pembahasan mengenai muatan listrik, dijelaskan bahwa benda-benda yang muatan listriknya tak sejenis saling tarik menarik ketika didekatkan satu sama lain (Berdekatan saja, tidak bersentuhan). Misalnya plastik yang bermuatan listrik negatif akan menarik kaca yang bermuatan listrik positif jika keduanya didekatkan satu sama lain.
Jika demikian, mengapa benda-benda yang bermuatan listrik juga bisa menarik benda-benda yang netral secara kelistrikan (tidak bermuatan listrik) ketika didekatkan satu sama lain ? (Berdekatan saja, tidak bersentuhan).
Contohnya kaca yang bermuatan listrik positif bisa menarik kripik yang netral secara kelistrikan – lihat video pertama pada pokok bahasan muatan listrik. Botol coke yang bermuatan listrik positif bisa menarik botol coca cola yang netral secara kelistrikan – Lihat percobaan pertama pada pokok bahasan konduktor, isolator. Sisir plastik yang digosokkan dengan rambut kering sehingga menjadi bermuatan listrik negatif bisa menarik potongan-potongan kertas yang netral secara kelistrikan.
Mengapa benda-benda yang netral secara kelistrikan bisa ditarik oleh benda-benda yang bermuatan listrik, baik benda yang bermuatan listrik positif maupun benda yang bermuatan listrik negatif ?
Untuk menjawab persoalan ini, mari kita berkenalan dengan muatan induksi. Terlebih dahulu kita bahas pemberian muatan listrik pada suatu konduktor listrik dengan cara induksi.
Pemberian muatan listrik dengan cara induksi
Dalam pokok bahasan konduktor dan isolator, dijelaskan bahwa sebagian besar logam seperti besi, tembaga, aluminium, emas, perak bisa menghantarkan muatan listrik. Benda-benda yang bisa menghantarkan muatan listrik disebut sebagai konduktor. Sebagian besar logam bisa menghantarkan muatan listrik karena satu atau lebih elektron dalam atom-atom pembentuk logam bisa bergerak bebas pada logam tersebut (elektron yang bisa bergerak bebas ini disebut sebagai elektron bebas). Karena terdapat elektron-elektron bebas yang siap bergerak dalam suatu konduktor maka kita bisa memanfaatkannya untuk memberikan muatan listrik pada konduktor tersebut.Berikut beberapa cara yang digunakan untuk memberikan muatan listrik pada suatu konduktor.
Cara pertama,
Kedua konduktor ini pada mulanya netral secara kelistrikan (Tidak bermuatan listrik atau tidak punya muatan listrik total).
Kedua konduktor ditempelkan.
Kedua konduktor didekatkan dengan batang plastik yang bermuatan listrik negatif. Batang plastik bermuatan listrik negatif (Batang plastik kelebihan elektron. Ada proton dalam plastik, bukan semuanya elektron. Jangan salah artikan gambar).
Elektron-elektron dalam batang plastik menolak elektron-elektron yang berada di dekatnya. Dalam hal ini, elektron dalam batang plastik menolak elektron-elektron dalam konduktor A dan konduktor B, dan menarik proton-proton dalam konduktor A dan konduktor B. Karena mudah bergerak maka elektron-elektron bebas dalam konduktor A mengungsi ke konduktor B.
Jika kedua konduktor dipisahkan dan batang plastik dijauhkan dari konduktor tersebut maka konduktor A akan kelebihan proton dan kekurangan elektron (Konduktor A menjadi bermuatan listrik positif), sebaliknya konduktor B akan kelebihan elektron dan kekurangan proton (Konduktor B menjadi bermuatan listrik negatif). Jika anda ingin melakukan percobaan untuk membuktikan hal ini, jangan letakkan kedua konduktor di atas permukaan lantai atau permukaan tanah. Alasi dengan bahan isolator, misalnya dengan meletakkannya di atas meja. Jika kedua konduktor diletakkan di atas tanah maka elektron-elektrob bebas akan mengungsi ke bumi (Bumi merupakan konduktor dan bisa menjadi tempat penampungan elektron-elektron dalam jumlah yang banyak).
Cara kedua,
Sebelumnya digunakan batang plastik yang bermuatan negatif. Kita juga bisa menggunakan batang kaca yang bermuatan positif.
Jika batang kaca yang bermuatan listrik positif didekatkan pada konduktor A maka proton-proton dalam batang kaca menarik elektron-elektron dalam konduktor A dan konduktor B, dan menolak proton-proton dalam konduktor A dan konduktor B. Karena mudah bergerak maka elektron-elektron bebas pada konduktor B berpindah menuju konduktor A. Muatan negatif yang berlebih pada konduktor A atau muatan positif yang berlebih pada konduktor B dinamakan muatan induksi.
Jika kedua konduktor dipisahkan dan batang kaca dijauhkan dari konduktor tersebut maka konduktor A akan kelebihan elektron dan kekurangan proton (Konduktor A menjadi bermuatan listrik negatif), sebaliknya konduktor B akan kurangan elektron dan kelebihan proton (Konduktor B menjadi bermuatan listrik positif).
Cara ketiga,
Pada mulanya konduktor A netral secara kelistrikan (Konduktor A tidak bermuatan listrik).
Ketika plastik bermuatan listrik negatif berdekatan dengan konduktor A maka elektron-elektron pada plastik menolak elektron-elektron pada konduktor A yang berada di dekatnya. Elektron-elektron bebas pada konduktor mudah bergerak karenanya mengungsi ke sisi kanan konduktor. Muatan negatif yang berlebih pada sisi kanan konduktor A atau muatan positif yang berlebih pada sisi kiri konduktor A dinamakan muatan induksi.
Jika kita ingin agar konduktor A menjadi kelebihan proton dan kekurangan elektron (konduktor A menjadi bermuatan listrik positif) maka kita bisa menghubungkan sisi kanan konduktor dan permukaan bumi dengan sebuah konduktor, misalnya kawat.
Karena sisi kanan konduktor dihubungkan dengan permukaan bumi menggunakan sebuah konduktor (kawat) maka elektron-elektron berpindah menuju bumi melalui kawat.
Jika kita menjauhkan plastik dari konduktor A dan melepaskan kawat yang menghubungkan konduktor A dengan permukaan bumi, maka konduktor A menjadi bermuatan listrik positif (kelebihan proton dan kekurangan elektron). Dalam gambar di atas, diandaikan konduktor diletakkan di atas suatu isolator (misalnya diletakkan di atas meja atau dialasi dengan plastik atau kaca). Jika kita ingin menjadikan konduktor A bermuatan listrik negatif maka gantikan saja plastik yang bermuatan listrik negatif dengan kaca yang bermuatan listrik positif.
Di sini hanya dipaparkan tiga cara menjadikan suatu konduktor menjadi bermuatan listrik, baik bermuatan listrik positif maupun bermuatan listrik negatif. Masih banyak cara, anda bisa menvariasikan beberapa cara di atas ataua menemukan cara yang lain.
Pemberian muatan listrik pada suatu konduktor dengan cara seperti yang dijelaskan sebelumnya disebut sebagai pemberian muatan listrik dengan cara induksi.
Kembali ke pertanyaan di bagian pengantar. Mengapa benda-benda yang netral secara kelistrikan bisa ditarik oleh benda-benda yang bermuatan listrik, baik benda yang bermuatan listrik positif maupun benda yang bermuatan listrik negatif ? Hal ini terjadi akibat efek muatan induksi.
Ketika kita mendekatkan sisir plastik yang bermuatan listrik negatif (kelebihan elektron, kekurangan proton) dengan potongan-potongan kertas, elektron-elektron pada sisir plastik menolak elektron-elektron pada potongan kertas. Sebaliknya elektron-elektron pada sisir plastik menarik proton-proton pada potongan kertas. Akibatnya elektron-elektron pada potongan kertas berpindah ke bagian kertas yang lebih jauh dari sisir plastik, sebaliknya proton-proton berpindah ke bagian kertas yang lebih dekat dengan sisir plastik. Karena ada penumpukan proton-proton pada bagian kertas yang lebih dekat dengan sisir plastik (ada muatan induksi positif pada bagian kertas yang posisinya lebih dekat dengan sisir plastik) maka potongan-potongan kertas tersebut bisa ditarik oleh sisir plastik.
Ketika permukaan atas kaca digosokkan dengan kain, kaca menjadi bermuatan listrik positif (lihat video pertama pada pokok bahasan muatan listrik). Dalam hal ini kaca kelebihan proton dan kekurangan elektron. Proton-proton pada kaca tersebut menolak proton-proton pada kripik, sebaliknya proton-proton pada kaca menarik elektron-elektron pada kripik. Akibatnya proton-proton pada kripik berpindah ke bagian kripik yang lebih jauh dari kaca, sebaliknya elektron-elektron pada kripik berpindah ke bagian kripik yang lebih dekat dengan kaca. Karena adanya muatan induksi negatif pada bagian kripik yang posisinya lebih dekat dengan kaca yang bermuatan positif, maka kripik bisa ditarik oleh kaca.
Bagaimana...sudah ada pencerahan? katakan mulai dari sekarang FISIKA HARUS ASYIK, maka ajaib seketika itu juga FISIKA MEMANG ASYIK :) Semoga bermanfaat dan tetap semangat. BRAVO!!!
