Proses elektrifikasi adalah fenomena di mana elektron dipindahkan dari satu tubuh ke tubuh lain karena perbedaan jumlah muatan listrik yang ada di antara dua atau lebih benda, atau bahkan dengan perolehan energi dari gesekan antara tubuh.
Ada tiga jenis proses elektrifikasi, yaitu: gesekan, kontak dan induksi. Memahami bagaimana proses ini terjadi, melalui definisi mereka serta melalui kinerja latihan, adalah bagian mendasar dari studi tentang danletrostatika — salah satu bidang fisika yang paling menonjol di antara materi fisika dalam Ujian Sekolah Menengah Nasional (Enem).
Lihat juga: Kiat tentang apa yang harus dipelajari untuk pertanyaan fisika Enem
Apa itu elektrifikasi?
Elektrifikasi adalah proses mengubah benda yang netral secara listrik menjadi benda yang bermuatan listrik. Benda netral adalah benda yang memiliki jumlah yang sama proton dan elektron, karena ini adalah partikel subatomik yang diberkahi dengan muatan listrik.
Semua proses elektrifikasi terdiri dari: menarik atau memasok elektron ke tubuh
. Hal yang sama tidak dapat dikatakan tentang proton, yang, karena mereka terperangkap dalam inti atom, tidak dapat dibawa antara satu atom dengan atom lainnya. Dengan demikian, ketika benda netral menerima elektron, muatannya menjadi negatif., sebaliknya, ketika kehilangan elektron, muatannya menjadi positif.Mereka ada tiga bentuk elektrifikasi yang berbeda: dengan gesekan, dengan kontak dan dengan induksi. Pada artikel ini, kita akan membahas masing-masing secara rinci, dimulai dengan yang pertama.
elektrifikasi gesekan
Elektrifikasi oleh gesekan terjadi terutama ketika dua atau lebih benda berinsulasi digosokkan satu sama lain. Proses menggosok tubuh memberikan energi pada elektron dalam bahan-bahan tersebut. Elektron dari bahan isolator biasanya tertarik kuat ke inti atomnya sendiri, sehingga membutuhkan energi ekstra untuk melompat dari satu benda ke benda lainnya.
Selama elektrifikasi gesekan, salah satu benda kehilangan elektron dan yang lain mendapatkan elektron. Dengan cara ini, pada akhir proses, kedua tubuh akan memiliki beban modulus yang sama tetapi berlawanan tanda.
Tidak semua benda akan dialiri arus listrik bila dialiri listrik, untuk mengetahui pasangan bahan mana yang bila digosok menjadi teraliri listrik perlu diketahui afinitas listrik, karena ada bahan yang cenderung mendapatkan elektron, tetapi ada juga yang “lebih suka” kehilangan elektron. Afinitas ini dijelaskan secara empiris oleh tabel yang dikenal sebagai seri triboelektrik.
NS seri triboelektrik memisahkan bahan yang berbeda sesuai dengan kecenderungan mereka untuk mendapatkan atau kehilangan elektron. di atas meja|1| di bawah ini, misalnya, pertamabahan, di atasnya, adalah mereka yang cenderung memperoleh bebanpositif ketika digosok, yaitu, mereka cenderung kehilanganelektron. Anda bahan terbaru, pada gilirannya, adalah mereka yang cenderung menyerap elektron dan, oleh karena itu, untuk menyajikan muatan negatif setelah digosok, periksa:
Bahan |
Kulit tangan manusia (kering dan tidak berlemak) |
Kaca |
Rambut manusia kering dan bebas lemak |
Akrilik |
Di sana |
Kertas (sulfit, serbet, kertas yang digunakan untuk mengeringkan tangan, dll.) |
Karet balon tiup |
Plastik PVC, PP, vinil (jerami, kantong plastik, pelapis pvc, dll.) |
teflon |
Untuk mengetahui bahan mana yang kompatibel, yaitu bahan yang akan dialiri arus listrik ketika digosok, kita harus pilih yang terjauh dari satu sama lain dalam tabel, seperti yang terakhir dan yang pertama, dengan contoh. Dengan melakukan ini, kami memastikan bahwa salah satu elemen menyerap elektron yang dilepaskan oleh elemen lain yang digosok.
Elektrifikasi melalui kontak
Kontak elektrifikasi terdiri dari: membuat dua badan konduktor bersentuhan, asalkan setidaknya satu dari mereka dimuat sebelumnya. Jenis elektrifikasi ini paling sering terjadi antara bahankonduktor, karena elektron di dalamnya bebas dan karena itu diberkahi dengan mobilitas yang besar. Dengan cara ini, tidak diperlukan energi tambahan untuk membuat mereka melompat dari satu tubuh ke tubuh lainnya.
ketika dua badan konduktor identik dan sentuhan bermuatan listrik, elektron berpindah dari satu benda ke benda lain sampai muatan listrik keduanya sama. Dengan cara ini, jika kita ingin tahu apa muatan terakhir di antara mereka, kita hanya perlu melakukan rata-rata aritmatika dari beban:
persamaan sebelumnya adalah hanya berlaku untuk kasus dimana dua badan konduktor yang identik ditempatkan dalam kontak, jika kasus tersebut melibatkan kontak simultan antara n tubuh, jumlah tubuh harus diperhitungkan, periksa:
Akhirnya, jika mayat-mayat itu berasal dari ukuran yang berbeda, kita harus menyadari bahwa hanya akan ada pergerakan elektron selama ada perbedaan potensial antara mereka, oleh karena itu, perjalanan elektron akan berhenti ketika potensial listrik adalah sama untuk masing-masing.
Pertimbangkan dua bola konduktor A dan B, dengan jari-jari berbeda, dilambangkan RNS dan RB. Pada gambar berikut, kami menunjukkan rumus potensial listrik dari masing-masing bidang ini, lalu kami mencocokkannya sehingga kami mendapatkan rumus yang memungkinkan kami menghitung muatan listrik di bidang ini setelah kontak di antara mereka, jam tangan:
QNS dan QB – muatan listrik benda A dan B
RNS dan RB– sinar benda A dan B
kamuNS AkuB– potensial listrik benda A dan B
elektrifikasi induksi
Elektrifikasi induksi terdiri dari: membawa benda bermuatan sebelumnya, yang disebut induktor, lebih dekat ke benda penghantar listrik netral, yang disebut induksi, sehingga adanya muatan induktor menyebabkan elektron-elektron pada benda yang diinduksi bergerak di dalamnya, menyebabkan a polarisasi beban.
NS polarisasi muatan itu tidak lebih dari pemisahan antara muatan positif dan negatif. Ketika terpolarisasi, tubuh induksi masih netral, karena memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Jadi, agar benda ini dialiri listrik, diperlukan keberadaan benda lain, atau bahkan sarana yang dapat dilalui elektron. Sebagai aturan, tanah, yang terdiri dari menghubungkan tubuh yang diinduksi ke bumi, melalui kawat konduktor.
Setelah pembumian, elektron yang ada dalam badan jangkar dapat mengalir menuju bumi atau dari bumi menuju badan jangkar, sesuai dengan tanda muatan yang ada dalam badan induktor.
Di dalam abstrak, proses elektrifikasi induksi berlangsung dalam langkah-langkah berikut:
- Langkah 1: Perkiraan antara induktor dan angker.
- Langkah 2: Polarisasi beban jangkar karena pendekatan induktor.
- Langkah 3: Membumikan jangkar, dengan adanya induktor, sehingga elektron dapat mengalir dari tanah atau ke tanah.
- Langkah 4: Penghapusan tanah.
- Langkah 5: Izin induktor.
Lihat lebih banyak: Induksi elektromagnetik - bertanggung jawab atas munculnya arus listrik dalam bahan konduktif
Latihan tentang proses elektrifikasi
Pertanyaan 1) (IF-SP) Tabel di bawah ini menunjukkan deret triboelektrik:
Bulu kelinci |
 |
Kaca | |
Rambut manusia | |
Mika | |
Di sana | |
kulit kucing | |
Sutra | |
Kapas | |
Amber | |
Ebonit | |
Poliester | |
Polistirena | |
Plastik |
Melalui deret ini, dimungkinkan untuk menentukan muatan listrik yang diperoleh setiap bahan ketika digosok dengan yang lain. Styrofoam, ketika digosok dengan wol, menjadi bermuatan negatif.
Gelas, ketika digosok dengan sutra, akan bermuatan:
a) positif, karena memperoleh proton.
b) positif, karena kehilangan elektron.
c) negatif, karena memperoleh elektron.
d) negatif, karena kehilangan proton.
e) tanpa muatan listrik, karena kaca tidak mungkin dialiri listrik.
Masukan: Huruf b
Resolusi:
Karena kaca muncul sebelum sutra dalam deret triboelektrik, ia memiliki kecenderungan lebih besar untuk memperoleh muatan listrik positif daripada sutra, jadi alternatif yang benar adalah huruf b.
Pertanyaan 2) (IF-SP) Petir adalah pelepasan listrik intensitas tinggi yang menghubungkan awan badai ke atmosfer dan tanah. Intensitas tipikal petir adalah 30.000 amp, sekitar seribu kali intensitas pancuran listrik, dan sinarnya menempuh jarak orde 5 km.
(www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Diakses pada: 10.30.2012.)
Saat terjadi badai, awan bermuatan positif mendekati gedung yang memiliki penangkal petir, seperti terlihat pada gambar berikut:
Menurut pernyataan tersebut, dapat dikatakan bahwa, ketika membuat pelepasan listrik di penangkal petir,
a) proton berpindah dari awan ke penangkal petir.
b) proton berpindah dari penangkal petir ke awan.
c) elektron berpindah dari awan ke penangkal petir.
d) elektron berpindah dari penangkal petir ke awan.
e) elektron dan proton berpindah dari satu benda ke benda lain.
Masukan Huruf D
Resolusi:
Karena awan bermuatan muatan positif, ia menginduksi pergerakan elektron dari tanah, dalam kontak dengan penangkal petir, menuju awan, karena, seperti yang kita ketahui, muatan positif tidak dikonduksi, jadi alternatif yang tepat adalah huruf D
Pertanyaan 3) (Mackenzie) Sebuah bola logam berlistrik, dengan muatan listrik sama dengan -20,0 C, ditempatkan dalam kontak dengan bola netral listrik identik lainnya. Kemudian, bola ditempatkan melawan bola lain yang identik, dialiri listrik dengan muatan listrik sebesar 50,0 C. Setelah prosedur ini, bola dipisahkan.
Muatan listrik yang tersimpan dalam bola, pada akhir proses ini, sama dengan:
a) 20,0 C
b) 30,0 C
c) 40,0 C
d) 50,0 C
e) 60,0 C
Masukan: Huruf a
Resolusi:
Pernyataan tersebut berbicara tentang dua proses elektrifikasi melalui kontak, keduanya melibatkan dua badan, jadi kami akan melakukan perhitungan muatan di akhir setiap proses, periksa:
Dengan menjumlahkan dan membagi muatan listrik pada masing-masing kontak, kita menemukan bahwa muatan akhir harus 20,0 C, jadi jawaban yang benar adalah huruf a.
Nilai
|1| Tabel diambil dari: http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/S%C3%A9rie%20Triboel%C3%A9trica.htm
Oleh Rafael Hellerbrock
guru fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/processo-eletrizacao.htm
