Pernahkah Anda melihat sambaran petir atau terkejut ketika Anda menyentuh kenop pintu? Jika demikian, Anda telah mengamati kekuatan muatan listrik beraksi. Muatan listrik positif dan negatif tercipta dari pergerakan partikel kecil yang disebut elektron. Meskipun elektron sangat kecil sehingga bahkan tidak dapat dilihat dengan mikroskop, Anda dapat melihat bagaimana muatan positif dan negatif terbentuk hanya dengan menggunakan barang-barang di rumah Anda sendiri.
Elektron dan Muatan
•••DanComaniciu/iStock/Getty Images
Anda mungkin sudah tahu bahwa semua materi terdiri dari partikel mikroskopis yang disebut atom. Namun, atom terdiri dari partikel yang lebih kecil yang disebut elektron, proton, dan neutron. Proton ditemukan di pusat, atau nukleus, atom, dan memiliki muatan positif; neutron juga ditemukan dalam nukleus tetapi tidak memiliki muatan. Elektron mengorbit inti dan bermuatan negatif.
Biasanya, sebuah atom memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Namun, karena elektron ditemukan di bagian terluar atom, mereka terkadang berpindah dari satu atom atau kelompok atom ke atom lainnya. Ketika atom atau kelompok atom memiliki lebih banyak elektron daripada proton, itu adalah
bermuatan negatif. Ketika atom atau kelompok atom memiliki lebih banyak proton daripada elektron, itu adalah bermuatan positif. Atom atau kelompok atom yang memiliki jumlah proton dan elektron yang sama adalah bermuatan netral.Cara Membuat Muatan Positif
•••sarahdoow/iStock/Getty Images
Jika Anda pernah menggosok balon di rambut Anda dan menggunakannya untuk membuat rambut Anda berdiri, Anda sudah tahu cara membuat muatan positif dan negatif. Setiap kali atom bergesekan satu sama lain, elektron dapat mentransfer di antara mereka. Ini berarti suatu benda tidak dapat menjadi bermuatan positif kecuali jika benda lain menjadi bermuatan negatif; elektron-elektron itu harus pergi ke suatu tempat. Ketika Anda menggosok balon di rambut Anda, elektron berpindah dari atom di rambut Anda ke atom di balon, membuat rambut Anda bermuatan positif dan balon bermuatan negatif.
Rambut Anda berdiri karena benda-benda dengan muatan yang berlawanan tertarik satu sama lain. Anda mungkin juga menempelkan balon ke salah satu dinding di rumah Anda. Hal ini karena benda bermuatan, baik positif maupun negatif, juga tertarik pada benda bermuatan netral, seperti dinding. Namun, jika Anda mendekatkan balon ke balon lain yang Anda isi dengan cara ini, kedua balon akan saling menjauh. Hal ini karena dua benda dengan muatan yang sama, baik positif maupun negatif, selalu saling tolak.
Seri listrik tribo
•••sedmak/iStock/Getty Images
Anda telah melihat bagaimana elektron bergerak dari rambut Anda ke balon ketika Anda menggosoknya satu sama lain. Tapi mengapa mereka pindah dari rambut Anda ke balon dan bukan sebaliknya? Balon akan selalu berakhir bermuatan negatif dalam percobaan ini, karena zat tertentu melepaskan elektron lebih mudah daripada yang lain, dan akan selalu lebih mudah bagi karet dalam balon untuk mengambil elektron dari rambut Anda daripada rambut Anda untuk mengambil elektron dari balon.
SEBUAH seri triboelektrik adalah daftar yang menunjukkan betapa mudahnya zat yang berbeda mengambil elektron dari satu sama lain. Semakin rendah suatu zat pada deret triboelektrik, semakin besar kemungkinannya menjadi bermuatan negatif. Suatu zat dapat mengambil elektron dari setiap zat di atasnya pada deret tersebut. Misalnya, ambil seri triboelektrik berikut:
Rambut Kaca Kertas Wol Vinyl Lateks Teflon
Anda dapat melihat bahwa menggosok teflon pada salah satu zat lain dalam daftar ini akan membuat bahan ini bermuatan positif, karena teflon dapat mengambil elektron dari semuanya. Dan zat apa pun dalam daftar ini dapat menjadi bermuatan negatif dengan mengambil elektron dari rambut Anda.
Mengapa Petir Menyambar?
•••Evgeniy1/iStock/Getty Images
Muatan positif dan negatif juga menjadi penyebab petir menyambar selama badai petir. Awan petir terbentuk ketika tetesan air di bagian atas atmosfer yang dingin membeku dan jatuh; pada saat yang sama, updrafts membawa uap air ke atas. Air yang turun dan naik saling bergesekan: Air yang jatuh menjadi bermuatan negatif, dan air yang naik menjadi bermuatan positif. Karena itu, awan petir bermuatan negatif di bagian bawah dan bermuatan positif di bagian atas.
Biasanya, karena benda bermuatan tertarik ke benda bermuatan netral, elektron di awan petir perlahan-lahan akan mengalir ke tanah yang bermuatan netral. Namun udara di antara awan dan tanah berfungsi sebagai isolator, zat yang mencegah elektron bergerak melaluinya dengan mudah. Tetapi begitu muatan negatif yang cukup kuat menumpuk di dasar awan, bahkan udara pun tidak dapat menghentikannya. Semua elektron melompat ke tanah sekaligus dalam bentuk sambaran petir.