Elektrometer / Elektroskop

                                   Bagan~elektroskop

Elektrometer adalah alat pengukur muatan listrik atau beda potensial listrik. Jenis elektrometer bervariasi, mulai dari buatan tangan hingga perangkat elektronik dengan ketepatan tinggi. Elektrometer modern yang berdasarkan pada teknologi tabung hampa atau fase padat (solid state) dapat digunakan untuk mengukur arus listrik yang sangat kecil hingga 1 femtoamper. Elektroskop adalah alat sejenis yang lebih sederhana, yang bekerja berdasarkan prinsip yang serupa, tapi hanya menunjukkan besaran relatif voltase atau muatan listrik.

          Di dalam sebuah peti kaca terdapat dua buah daun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadang yang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuat dari emas. Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke sebuah bola logam yang berada di luar peti kaca melalui suatu konduktor yang terisolasi dari peti. Apabila benda yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam, maka pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positif dan saling menolak. Proses demikian disebut memuati dengan cara induksi. Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi, maka bola logam konduktor, dan kedua daun elektroskop memperoleh muatan positif karena ditinggalkan elektronelektron yang bergerak menuju benda bermuatan positif tersebut.

(image from: Wikipedia.org)

Pada setiap kasus, makin besar muatan, maka makin lebar pemisahan daun-daun elektroskop. Perlu dicatat bahwa dengan cara ini, kamu tidak dapat menentukan tanda muatan, karena dalam setiap kasus, kedua daun elektroskop saling menolak satu dengan yang lain.

Meskipun demikian, suatu elektroskop dapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan” jika pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengan cara konduksi, misalnya elektroskop bermuatan negatif. Jika benda bermuatan negatif didekatkan, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk bergerak ke bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga kedua daun ini terpisah lebih lebar. Di sisi lain, jika muatan positif didekatkan, maka elektron-elektron akan diinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebih negatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang (menjadi lebih sempit).

Saling Pengaruh antara Benda-benda Bermuatan Listrik Apakah yang menyebabkan benda-benda bermuatan listrik positif atau negatif?Hal ini dapat kita selidiki dengan percobaan sederhana memakai sisir. Atom-atom sisir tersebut memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Pada saat kita menggosok sisir tersebut dengan rambut, gosokan itu menyebabkan elektron-elektron pindah dari rambut ke sisir. Dengan membuat lebih banyak elektron terkumpul pada sisir, kita memberikan muatan listrik negatif pada sisir tersebut. Sisir itu bermuatan negatif, dan rambut tersebut bermuatan positif. Benda-benda seperti sisir tersebut mendapatkan tambahan elektron, sedangkan rambut kehilangan elektron. Kita mengatakan kedua benda itu dimuati dengan listrik statis. Dengan kata lain, listrik statis adalah terkumpulnya muatan-muatan listrik pada suatu benda. Jadi, benda-benda memperoleh muatan listrik statis akibat kontak atau persentuhan satu sama lain, seperti pada saat kita menggosok sisir dengan kain atau rambut. Benda-benda bermuatan sejenis akan tolak menolak, sedangkan benda-benda yang bermuatan tidak sejenis akan tarik menarik. Dengan kata lain ada gaya yang bekerja antara dua atau lebih benda yang bermuatan.

         

FUNGSI, BAGIAN, DAN CARA/ PRINSIP KERJA : ELEKTROSKOP, GENERATOR VAN DE GRAFF, DAN PENANGKAL PETIR

ELEKTROSKOP

Fungsinya terdiri dari :

-Mendeteksi adannya muatan pada suatu benda
-Memisahkan muatan
-Mendeteksi negatif atau positif muatan suatu benda

-Mengetahui ada atau tidaknya muatan listrik pada suatu benda
-Mengetahui jenis muatan listrik pada suatu benda
-Mengetahui jumlah muatan listrik pada suatu benda

Bagian-bagian :

          -Kepala Elektroskop (terbuat dari logam)

          -Penghantar/ Konduktor yang menghubungkan kepala elektroskop              dengan foil 

-Daun Elektroskop (foil) terbuat dari kertas emas atau alumunium                 tipis.

Cara kerja Elektroskop :

Apabila sebatang pelat politen yang bermuatan negatif didekatkan pada kepala elektroskop yang netral, maka elektron di dalam kepala elektroskop berpindah menuju pelat dan daun elektroskop. Akibatnya, kepala elektroskop kekurangan elektron (bermuatan positif) dan daun elektroskop kelebihan elektron (bermuatan negatif). Pelat dan daun sama-sama bermuatan listrik negatif. Sehingga terjadi gaya tolak-menolak. Dan daun elektroskop membuka (mekar).

Apabila kepala elektroskop netral di dekatkan sebatang kaca yang bermuatan listrik positif, maka elektron – elektron yang berada pada daun dan pelat elektroskop ditarik menuju kepala elektroskop (Ingat positif-negatif saling tarik menarik). Akibatnya , kepala elektroskop bermuatan listrik negatif, pelat dan daun elektroskop membuka (mekar) karena terjadi gaya tolak menolak.

Elektroskop yang telah bermuatan listrik ini dapat digunakan unutk mengetahui jenis muatan. Apabila benda yang didekatkan kepala elektroskop menyebabkan daun elektroskop lebih mekar, maka muatan listrik pada kepala elektroskop adalah sejenis dengan benda yang didekatkan. Apabila benda yang di dekatkan menyebabkan daun elektroskop lebih kuncup, maka muatan listrik pada kepala elektroskop adalah tidak sejenis dengan benda yang di dekatkan.

  

             GENERATOR VAN DE GRAFF

Berfungsi untuk menghasilkan muatan listrik, khususnya percepatan partikel bermuatan dalam eksplorasi atom.

Bagian-bagian :

-Dua ujung runcing yang terdapat di bagian atas dan bawah.

-Sebuah silinder logam yang terdapat di bagian bawah.

-Sebuah silinder polietilen yang terdapat di bagian atas.

-Sabuk karet yang menghubungkan kedua silinder.

-Konduktor berongga berbentuk bola (kubah).

Cara kerja Generator Van de Graff :

           

       Generator Van de Graff terdiri dari sabuk sutra, atau sejenis fleksibel dielektrik material, berjalan lebih dari dua puli logam, salah satu dari yang dikelilingi oleh bola logam berongga. Dua elektroda , dan dalam bentuk sisir berbentuk baris poin logam tajam, diposisikan masing dekat bagian bawah katrol bawah dan di dalam bola, di atas katrol atas. Sisir terhubung ke bola dan ke tanah. Sebuah potensi tinggi DC (dengan hormat ke bumi) diterapkan untuk rol. Sebuah potensi positif dalam contoh ini. Sebagai sabuk lewat di depan sisir yang  lebih rendah, itu menerima muatan negatif yang lolos dari poin, karena adanya pengaruh medan listrik di sekitar katrol yang lebih rendah, yang mengionisasi
udara pada titik-titik. Sabuk menyentuh roller atas itu transfer beberapa elektron, meninggalkan roller dengan muatan negatif (jika terisolasi dari terminal), yang ditambahkan ke muatan negatif di sabuk menghasilkan medan listrik yang cukup untuk mengionisasi udara pada titik-titik dari sisir atas. Elektron kemudian bocor dari sabuk ke sisir atas dan ke terminal, meninggalkan sabuk bermuatan positif
karena kembali turun dan terminal bermuatan negatif. Perisai bola roller atas dan sisir dari medan listrik yang Di hasilkan oleh biaya yang menumpuk di permukaan luar itu, menyebabkan debit dan perubahan polaritas sabuk pada rol
atas terjadi hampir seolah-olah terminal yang membumi. Sebagai sabuk terus bergerak, konstan pengisian perjalanan arus melalui sabuk, dan bola terus
mengakumulasi muatan negatif sampai tingkat yang muatan yang hilang (melalui
kebocoran dan pembuangan korona ) sama dengan arus pengisian. Semakin besar
lingkup dan jauh dari tanah,maka semakin tinggi akan potensi akhir.

PENANGKAL PETIR

Berfungsi untuk menghindarkan sebuah obyek bangunan dari kerusakan fatal akibat aliran arus petir yang besar.

  

Bagian-bagian :

-Batang penangkal petir 

-Kabel konduktor 

-Tempat pembumian

Cara kerja Penangkal Petir :

Saat muatan listrik negatif di bagian bawah awan sudah tercukupi, maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik. Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui kabel konduktor , menuju ke ujung batang penangkal petir. Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap, daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat, muatan positif di ujung-ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif. Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah, melalui kabel konduktor, dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan. Tetapi sambaran petir dapat merambat ke dalam bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat-alat elektronik di bangunan yang terhubung ke jaringan listrik itu, selain itu juga dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan. Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan listrik tersambar petir, biasanya di dalam bangunan dipasangi alat yang disebut penstabil arus listrik (surge arrestor).