Sesungguhnya fenomena elektrostatik merupakan pemandangan yang sering
sekali kita lihat sehari-hari. Beberapa dari kita mungkin pernah iseng
menggosokkan penggaris plastik pada tangan kita kemudian
mendekatkannya ke rambut teman kita hingga nampak beberapa helai
rambut berdiri karenanya. Atau coba gunakanlah dengan menggunakan
balon, gosokkan ke rambut kita kemudian tempelkanlah pada dinding,
lihatlah apa yang terjadi ? balon akan menempel pada dinding. Atau dalam
skala yang besar fenomena elektrostatik sering anda lihat pada timbulnya
petir akibat loncatan muatan listrik statis di ionosfir.
Beberapa contoh di atas adalah salah satu dari sekian banyak fenomena
elektrostatik yang sudah menjadi perhatian manusia sejak ribuan tahun lalu.
Sejak zaman Yunani kira-kira 2600 tahun yang lalu, Thales of Miletus telah
memperhatikan fenomena sebuah benda fosil mirip kaca atau resin yang
digosokan dapat menarik benda-benda tertentu secara “ajaib”, misalnya
pakaian yang terbuat dari bulu binatang. Fenomena ini telah menjadi
perhatian banyak kalangan sampai berabad-abad kemudian, saat itu fosil
tersebut dalam bahasa Yunani dinamai electron, dalam bahasa inggris ini
dikenal sebagai batu ambar (amber) berasal dari bahasa Arab anbar. Kejadian
alam ini belum dapat dijelaskan secara ilmiah kecuali menganggapnya
sebagai sebuah “sihir” semata
Pada tahun 1600-an, seorang dokter istana Inggris, William Gilbert meneliti
“keajaiban” batu ambar tersebut secara ilmiah dan membedakannya dari
fenomena kemagnetan. Gilbert menamai gejala batu ambar ini dan gejala
apapun yang serupa sebagai Electric (dalam bahasa Yunani batu ambar
disebut electron) atau dalam bahasa Indonesia disebut listrik (bukan
elektron). Sekarang istilah electric atau listrik dipakai untuk menamai semua
gejala yang berhubungan dengan ion (elektron dan proton) serta
dinamikanya
Tahun 1700-an, seorang Ilmuan bernama Du Fay menunjukkan bahwa ada
dua jenis gejala kelistrikan statik. Pertama bahwa gejala listrik ini dapat
menimbulkan efek tarik-menarik pada benda tertentu dan yang kedua dapat
menyebabkan tolak-menolak. Dari dua gejala ini disimpulkan terdapat dua jenis sumber listrik (yang kemudian disebut muatan listrik). Du Fay menamakan gejala ini dengan istilah resinous(-) dan vitreous(+).
Seorang ilmuan, sastrawan, politisi dan terutama salah seorang penggagas
deklarasi kemerdekaan Amerika, Benjamin Franklin pada tahun 1752
kemudian menyatakan bahwa fenomena kilat dan batu ambar merupakan
gejala yang sama dan menamakan (memberi tanda) kedua jenis listrik
(muatan listrik) ini sebagai positif (+) dan negatif (-). Penamaan ini dipakai
hingga saat ini dan amat membantu dalam menjelaskan gaya elektrostatik
Robert A. Millikan (1869-1953) kemudian melakukan eksperimen yang
bertujuan mencari harga muatan yang paling kecil yang bisa didapatkan.
Percobaan Millikan dikenal sebagai percobaan tetes-minyak (oil-drop).
Percobaan ini dilakukan dengan meneteskan minyak dengan tetesan kecil
melalui dua pelat logam dengan beda potensial yang dapat diatur. Medan
listrik yang dihasilkan dari kedua pelat akan menarik muatan listrik dari
tetsan minyak tadi pada pelat bagian atas, dan jika beda tegangan diatur agar
cukup bisa mengimbangi gaya gravitasi pada tetes minyak, maka partikelpartikel
minyak yang mengandung muatan tadi akan melayang karena
keseimbangan gaya ini. Pada keadaan ini gaya gravitasi (yang dapat kita
hitung) sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat diketahui
besarnya.
Nilai g dan E dapat diketahui sedangkan m diukur melalui kecepatan
terminal. Millikan mengamati bahwa hasil dari muatan listrik yang diperoleh
selalu kelipatan dari 1,602x10-19 C.
Hasil “percobaan tetes minyak” nya didapatkan harga muatan terkecil
sebesar 1,6 x 10-19. Harga muatan ini dimiliki oleh partikel terkecil elektron,
sehingga bilangan tersebut disebut e (muatan elektron).
e = 1,602 x10-19 C
Artinya benda apapun yang bermuatan listrik, muatannya adalah kelipatan
bilangan bulat dari harga e (1e, 2e, 3e…). Atas percobaan ini Millikan
menerima hadiah Nobel bidang Fisika.
Fenomena bahwa muatan listrik merupakan bilangan bulat dari e dikenal
sebagai kuantisasi muatan. Kuantisasi artinya dapat ”dihitung” menjadi
bagian-bagian terkecil. Karena muatan elektron sedemikian kecil, maka untuk
menghasilkan 1 C saja diperlukan sekitar 6.242.197.253.433.208.489 buah
elektron !!
Sebagaimana kita ketahui bahwa benda-benda non-konduktor memiliki
muatan yang netral. Ini berarti bahwa jumlah muatan positif dan negatif di
dalamnya sama. Dan karena setiap benda terdiri dari atom, maka dengan
demikian jumlah muatan elektron akan sama dengan inti atom yang notabene
bermuatan positif.
Jika karena sesuatu hal, elektron dalam atom atau benda berpindah, maka
benda atau atom akan kekurangan elektron, dan dengan demikian menjadi
bermuatan positif. Benda/atom yang bermuatan positif ini cenderung
menetralkan diri sebagai sifat dasarnya, dan ketika bertemu dengan benda
lain yang kelebihan elektron, maka benda yang bemuatan positif akan
mendekat.
Meskipun terdapat dua jenis muatan (positif dan negatif), namun
sesungguhnya kita tidak dapat membedakan benda yang mana yang
bermuatan negatif atau positif. Dua jenis muatan ini tidaklah seperti jenis
laki-laki dan perempuan yang mudah dibedakan dengan kasat mata. Namun,
menurut tradisi, gelas/kaca yang digosok dengan kain sutra merupakan
benda bermuatan positif, sedangkan jika digosok dengan kain wol maka akan
bermuatan negatif. Dengan demikian benda apapun yang ditolak oleh kaca
yang telah digosok oleh kain sutra, maka ia kita sebut bermuatan positif.
Demikan juga sebaliknya.
Ketika batang gelas digosok dengan kain sutra, sejumlah elektron dari batang
gelas berpindah ke kain sutra sehingga batang gelas kekurangan elektron dan
bermuatan positif. Batang gelas yang bermuatan positif akan menarik
konduktor yang memiliki elektron bebas, misalnya kertas logam.
Mekanisme sebalinya terjadi ketika kita menggosokan wol pada batang gelas,
sejumlah elektron justru berpindah dari wol ke batang gelas sehingga batang
gelas memiliki muatan negatif berlebih.
Jenis Jenis Sel Energi :
ket gambar(kiri ke kanan) :
a. Seng-karbon
b. Alkalin
c. Oksida perak
d. Lithium
e. Nikel-kadmium (NiCad)
f. Timbal-asam (Akumulator)
