Cara Menghilangkan Listrik Statis dan Manfaatnya: Kelembapan, Ionisasi, Fotokopi, dan Cat Elektrostatik

Oleh Suhinar El · Seri Motor Academy: Listrik Dasar, Lesson 02: Listrik Statis (artikel 4 dari 6)

Listrik statis dikurangi dengan empat cara: bonding dan grounding, menaikkan kelembapan udara, mengionisasi udara, dan memasang sisir logam bergigi runcing. Keempatnya bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memberi muatan jalan untuk pergi sebelum sempat menumpuk. Tapi statis tidak selalu musuh. Mesin fotokopi, pengendap debu di cerobong pabrik, dan pengecatan elektrostatik justru hidup dari gejala yang di tempat lain kita habis-habisan singkirkan.

Gigi runcing itu bukan hiasan. Ketajamannya yang membuat muatan terkumpul dan mengalir keluar.

Muatan Berkumpul di Ujung yang Runcing

Sebelum membahas alatnya, ada satu sifat muatan yang perlu dipahami lebih dulu, karena hampir semua alat statis bersandar padanya.

Pada benda logam bermuatan, muatan tidak tersebar rata. Ia mengumpul di bagian yang paling melengkung tajam.

Bola logam menyebarkan muatannya merata ke seluruh permukaan karena lengkungannya sama di mana-mana. Tetapi pada benda bersudut, muatan memadat di sudut itu, dan makin tajam sudutnya makin padat muatan yang berkumpul di sana.

Pada ujung yang sangat runcing, kepadatan muatan jadi begitu tinggi sampai udara di sekitarnya ikut terpengaruh. Molekul udara di dekat ujung terkoyak menjadi ion, dan ion-ion itu kemudian membawa muatan pergi tanpa perlu ada percikan sama sekali.

Dari sifat ini lahir dua benda yang kelihatan tidak berhubungan: penangkal petir yang dibuat runcing di ujungnya, dan sisir statis yang dipasang di mesin.

Sisir Statis dan Ionisasi

Sisir statis adalah batang logam bergigi runcing rapat, dipasang sedekat mungkin dengan permukaan yang bermuatan tanpa menyentuhnya, lalu dihubungkan ke bumi.

Kerjanya dalam dua langkah. Gigi runcingnya mengionisasi udara di celah sempit itu, lalu ion yang muatannya berlawanan tertarik ke permukaan bermuatan dan menetralkannya. Muatan yang terkumpul di sisir sendiri mengalir keluar lewat kabel grounding.

Alat ionisasi aktif bekerja dengan gagasan yang sama tetapi tidak menunggu ujung runcingnya sendiri membentuk ion. Ia membuat ion secara aktif, misalnya dengan tegangan tinggi pada deretan jarum, lalu meniupkan ion itu ke arah benda yang mau dinetralkan dengan kipas.

Bedanya penting di satu hal. Sisir pasif perlu permukaannya cukup bermuatan dulu sebelum bekerja, sedangkan ionizer aktif bisa menetralkan benda yang muatannya kecil dan bisa menjangkau benda yang letaknya agak jauh. Itu sebabnya meja kerja elektronik memakai ionizer bertiup, bukan sisir pasif.

Kelembapan: Membantu, Tapi Ada Batasnya

Udara lembap mengurangi statis, dan ini kenyataan yang gampang diamati.

Penyebabnya lapisan air yang sangat tipis yang terbentuk di permukaan benda saat udara lembap. Lapisan itu sedikit menghantar, sehingga muatan bisa merayap keluar pelan-pelan alih-alih menumpuk.

Di Indonesia kelembapan relatif memang tinggi sepanjang tahun, dan itu salah satu alasan masalah statis di sini terasa lebih ringan dibanding di negara empat musim yang udaranya sangat kering saat musim dingin.

Tetapi ada dua batas yang tidak boleh dilupakan.

Pertama, kelembapan tidak menolong untuk isolator padat dan cairan. Lapisan air hanya terbentuk di permukaan yang bisa menerimanya. Plastik tertentu, karet, dan permukaan berminyak tetap kering secara listrik meski udaranya lembap. Cairan di dalam pipa bahkan tidak bersentuhan dengan udara sama sekali.

Kedua, menaikkan kelembapan tidak boleh dijadikan satu-satunya pengaman. Kelembapan ruangan berubah sepanjang hari, berubah saat pendingin udara menyala, dan berubah saat pintu dibuka. Mengandalkannya di area berisiko sama dengan memasang pengaman yang nilainya ikut berubah-ubah tanpa ada yang memantau.

Satu hal lagi yang sering jadi soal ujian: jenis dan jumlah muatan yang terbentuk saat membersihkan debu tidak bergantung pada kelembapan. Yang menentukannya pasangan bahan yang bergesekan. Kelembapan mempengaruhi seberapa cepat muatan itu bocor setelah terbentuk, bukan berapa banyak yang terbentuk.

Empat Cara Menghilangkan Statis

Cara	Prinsip kerja	Paling cocok untuk	Keterbatasan
Bonding dan grounding	Memberi jalan keluar lewat penghantar	Wadah logam, rangka mesin, panel	Hanya bekerja pada benda penghantar
Menaikkan kelembapan	Lapisan air tipis di permukaan membocorkan muatan	Ruang kerja umum, gudang kertas	Tidak menolong untuk isolator padat dan cairan
Ionisasi udara	Ion di udara menetralkan muatan benda	Meja kerja elektronik, benda isolator	Perlu catu daya dan perawatan
Sisir statis	Ujung runcing mengumpulkan muatan dan mengalirkannya ke bumi	Lembaran, sabuk, bahan yang bergerak terus	Harus dipasang dekat dan tetap bersih

Dalam praktiknya ketiga cara terakhir melengkapi yang pertama, tidak menggantikannya. Bonding dan grounding tetap tulang punggungnya untuk semua benda yang terbuat dari logam.

Ketika Statis Justru Dimanfaatkan

Tiga penerapan berikut semuanya memanfaatkan satu kenyataan sederhana, bahwa muatan berlawanan saling tarik.

Mesin fotokopi

Di dalam mesin fotokopi ada silinder berlapis bahan yang sifatnya berubah bila kena cahaya: gelap ia menyekat, terang ia menghantar.

Silinder itu lebih dulu diberi muatan merata. Lalu bayangan dokumen diproyeksikan ke permukaannya, dan bagian yang terkena cahaya terang, yaitu bagian kertas yang kosong, kehilangan muatannya karena di situ silinder jadi menghantar. Yang tersisa bermuatan hanyalah bagian yang gelap, yaitu tulisannya.

Setelah itu bubuk toner yang muatannya berlawanan ditaburkan. Ia hanya menempel di bagian yang masih bermuatan, lalu dipindahkan ke kertas dan dipanggang supaya melekat.

Jadi yang menggambar huruf di atas kertas fotokopi adalah pola muatan listrik, bukan tinta yang disemprotkan.

Pengendap elektrostatik

Alat ini dipasang di cerobong pabrik untuk menangkap debu sebelum keluar ke udara.

Gas buang dilewatkan melalui lorong berisi kawat bertegangan sangat tinggi. Kawat itu mengionisasi udara di sekitarnya, dan ion menempel pada butir-butir debu sehingga tiap butir jadi bermuatan. Debu bermuatan itu kemudian tertarik ke pelat pengumpul yang muatannya berlawanan, menempel di situ, dan secara berkala pelatnya diketuk supaya debunya jatuh ke penampung.

Yang membuatnya menarik: alat ini bisa menangkap partikel yang jauh terlalu halus untuk disaring secara mekanis, karena yang menangkapnya gaya listrik, bukan lubang saringan.

Pengecatan elektrostatik

Ini yang paling dekat dengan bengkel, karena rumah motor dan panel sering dicat dengan cara ini.

Prinsipnya: benda yang dicat diberi satu jenis muatan, partikel cat diberi muatan berlawanan. Partikel cat yang keluar dari nozel lalu tertarik ke benda dari segala arah, termasuk melengkung ke sisi belakang benda yang tidak disemprot langsung.

Tiga keuntungannya nyata. Cat yang terbuang jauh lebih sedikit karena hampir semua partikel sampai ke sasaran. Lapisannya lebih rata karena bagian yang sudah tebal lapisannya jadi kurang menarik partikel berikutnya. Dan sisi tersembunyi ikut tertutup tanpa perlu diputar-putar.

Satu catatan yang sering ditanyakan, dan ini jawaban kuis modul: muatan yang diberikan ke benda yang dicat bisa positif maupun negatif. Yang penting bukan tandanya, melainkan bahwa tanda muatan benda dan tanda muatan cat harus berlawanan.

Jejak melengkung ke sisi belakang itu yang membedakannya dari penyemprotan biasa.

Sudut Pandang Workshop

Di bengkel motor listrik, pekerjaan menghilangkan statis sebenarnya sudah dilakukan setiap hari tanpa disebut namanya. Setiap kali rangka mesin dibumikan, setiap kali klem bonding dipasang, itu pengendalian statis.

Yang kurang mendapat perhatian adalah bagian elektroniknya.

Kartu kendali inverter, modul PLC, dan papan driver semuanya bisa rusak oleh muatan tubuh yang jauh di bawah ambang terasa. Yang membuat kerusakan ini licin adalah ia sering tidak langsung mematikan komponennya. Papan yang terkena biasanya masih bekerja normal, lalu gagal beberapa minggu kemudian, dan saat itu sudah tidak ada yang menghubungkannya dengan pemasangan waktu lalu.

Tiga aturan yang saya pakai dan cukup murah untuk diterapkan di bengkel mana pun. Pegang papan di tepinya, jangan di kaki komponen. Sentuh rangka mesin yang sudah dibumikan sebelum tangan menyentuh papan. Dan simpan papan cadangan di dalam kantong antistatik aslinya, bukan dipindah ke kantong plastik bening biasa yang justru membangkitkan muatan.

Soal gelang antistatik, saya terus terang jarang melihatnya benar-benar dipakai di bengkel, dan kalaupun ada biasanya tergeletak tanpa pernah diperiksa apakah kabelnya masih nyambung. Daripada mengandalkan alat yang tidak terawat, kebiasaan menyentuh rangka lebih dulu jauh lebih bisa diandalkan karena tidak ada yang bisa rusak darinya.

Satu lagi soal kelembapan. Karena udara Indonesia lembap, orang bengkel cenderung merasa masalah statis tidak ada di sini. Sebagian benar, tetapi ruang yang berpendingin udara terus-menerus, misalnya ruang panel dan ruang uji, kelembapannya jauh lebih rendah daripada ruang bengkel sebelah. Di ruang itulah statis kembali jadi nyata, dan itu justru ruang tempat barang elektroniknya berada.

Cek Pemahaman

1. Muatan yang diberikan ke benda pada pengecatan elektrostatik bisa bermuatan apa?
   Jawaban: bisa positif atau negatif, yang penting berlawanan dengan muatan partikel catnya.
2. Jenis dan jumlah muatan saat membersihkan debu tidak bergantung pada apa?
   Jawaban: kelembapan.
3. Kenapa sisir statis dibuat bergigi runcing?
   Jawaban: karena muatan memadat di bagian yang melengkung tajam, dan kepadatan itu mengionisasi udara di sekitarnya.
4. Sebutkan empat cara mengurangi listrik statis.
   Jawaban: bonding dan grounding, menaikkan kelembapan, ionisasi udara, dan sisir statis.
5. Apa yang menggambar huruf pada kertas di mesin fotokopi?
   Jawaban: pola muatan listrik pada silinder, yang kemudian ditempeli toner bermuatan berlawanan.

Baca Juga

• Listrik Statis dan Bonding Grounding Saat Menuang Thinner
• Muatan Listrik: Gaya Tarik-Tolak dan Cara Muatan Berpindah
• Kenapa Tembaga Jadi Konduktor dan Gas Mulia Tidak?
• Grounding Peralatan dan Ground Fault

Ringkasan

• Empat cara mengurangi statis: bonding dan grounding, kelembapan, ionisasi, dan sisir statis.
• Muatan pada benda logam memadat di bagian yang melengkung paling tajam.
• Ujung runcing mengionisasi udara di sekitarnya sehingga muatan pergi tanpa percikan.
• Sisir statis dipasang dekat permukaan tanpa menyentuhnya, lalu dihubungkan ke bumi.
• Ionizer aktif membuat ion sendiri dan bisa menetralkan benda isolator dari jarak agak jauh.
• Kelembapan membentuk lapisan air tipis yang membocorkan muatan dari permukaan.
• Kelembapan tidak menolong untuk isolator padat dan cairan, jadi tidak boleh jadi satu-satunya pengaman.
• Jumlah muatan yang terbentuk saat membersihkan debu tidak bergantung pada kelembapan.
• Fotokopi, pengendap elektrostatik, dan pengecatan elektrostatik memanfaatkan tarikan muatan berlawanan.
• Pada pengecatan elektrostatik, muatan benda bisa positif atau negatif asal berlawanan dengan muatan catnya.

Pertanyaan yang Sering Muncul

Bagaimana cara menghilangkan listrik statis?

Ada empat cara yang dipakai, yaitu bonding dan grounding untuk memberi jalan keluar lewat penghantar, menaikkan kelembapan udara agar lapisan air tipis membocorkan muatan dari permukaan, mengionisasi udara agar ion menetralkan muatan benda, dan memasang sisir logam bergigi runcing yang terhubung ke bumi. Keempatnya bekerja dengan prinsip yang sama yaitu memberi muatan jalan untuk pergi sebelum sempat menumpuk, dan dalam praktiknya tiga cara terakhir melengkapi yang pertama, bukan menggantikannya.

Apakah kelembapan tinggi mengurangi listrik statis?

Ya, karena udara lembap membentuk lapisan air yang sangat tipis di permukaan benda, dan lapisan itu sedikit menghantar sehingga muatan bisa merayap keluar pelan-pelan alih-alih menumpuk. Tetapi ada dua batasnya, yaitu lapisan air itu tidak terbentuk pada isolator padat seperti plastik dan karet maupun pada cairan di dalam pipa, dan kelembapan ruangan berubah sepanjang hari sehingga tidak boleh dijadikan satu-satunya pengaman di area berisiko.

Apa itu sisir statis?

Sisir statis adalah batang logam bergigi runcing rapat yang dipasang sedekat mungkin dengan permukaan bermuatan tanpa menyentuhnya, lalu dihubungkan ke bumi. Cara kerjanya dua langkah, yaitu gigi runcing mengionisasi udara di celah sempit itu, lalu ion yang muatannya berlawanan tertarik ke permukaan dan menetralkannya, sementara muatan yang terkumpul di sisir sendiri mengalir keluar lewat kabel grounding.

Bagaimana pengecatan elektrostatik bekerja?

Benda yang dicat diberi satu jenis muatan dan partikel cat diberi muatan berlawanan, sehingga partikel yang keluar dari nozel tertarik ke benda dari segala arah termasuk melengkung ke sisi belakang yang tidak disemprot langsung. Keuntungannya cat yang terbuang jauh lebih sedikit, lapisannya lebih rata karena bagian yang sudah tebal jadi kurang menarik partikel berikutnya, dan muatan pada bendanya sendiri bisa positif maupun negatif asalkan berlawanan dengan muatan catnya.

Apa itu pengendap elektrostatik?

Pengendap elektrostatik adalah alat yang dipasang di cerobong pabrik untuk menangkap debu sebelum keluar ke udara, dengan cara melewatkan gas buang melalui lorong berisi kawat bertegangan sangat tinggi yang mengionisasi udara di sekitarnya. Ion menempel pada butir debu sehingga tiap butir jadi bermuatan dan tertarik ke pelat pengumpul bermuatan berlawanan, dan karena yang menangkapnya gaya listrik bukan lubang saringan, alat ini bisa menangkap partikel yang terlalu halus untuk disaring secara mekanis.

Sumber

• TPC Training, Basic Electricity and Electronics, Course 201, Lesson 2, bagian Eliminating Static Electricity dan Applications (modul internal Motor Academy).
• Kunci kuis modul nomor 6 (muatan saat membersihkan debu tidak bergantung pada kelembapan) dan nomor 9 (muatan benda pada pengecatan elektrostatik bisa positif atau negatif).
• Sifat pemusatan muatan pada permukaan melengkung tajam, yang mendasari kerja ujung runcing pada sisir statis dan penangkal petir.