Listrik Statis: Pengertian, Penyebab, dan Kapan Jadi Berbahaya (Penjelasan untuk Pemula)

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

Listrik statis adalah muatan listrik yang diam di permukaan benda, dan ia muncul setiap kali dua bahan berbeda bersentuhan lalu dipisahkan. Saat berpisah, sebagian elektron ikut terbawa ke salah satu bahan, sehingga bahan itu jadi bermuatan negatif dan pasangannya bermuatan positif dalam jumlah yang sama persis. Proses ini tidak bisa dihindari dan terjadi ribuan kali sehari di sekeliling kita. Ia baru menjadi masalah kalau muatan yang menumpuk cukup besar untuk melompat sebagai percikan, dan percikan itu kebetulan muncul di tempat yang salah.

Bersentuhan saja belum cukup. Muatan baru tertinggal pada saat keduanya dipisahkan.

Arti Kata Statis

Kata statis datang dari bahasa Yunani statikos, yang artinya diam atau berhenti.

Itu yang membedakannya dari listrik yang biasa kita pakai sehari-hari. Pada listrik arus, muatan bergerak terus-menerus menyusuri jalur tertutup, dan gerakan itulah yang kita manfaatkan untuk menyalakan lampu dan memutar motor. Pada listrik statis, muatan berkumpul di satu tempat dan tinggal di situ.

Bedanya cuma pada diam atau mengalirnya. Elektronnya sama, muatannya sama, dan aturan tarik-menolaknya pun sama persis dengan yang berlaku pada arus listrik.

Satu kesalahpahaman yang perlu dibereskan di awal: statis bukan berarti lemah. Tegangan pada muatan statis justru sering jauh lebih tinggi daripada tegangan jala-jala, bisa ribuan sampai puluhan ribu volt. Yang kecil adalah jumlah muatannya, sehingga arus yang mengalir saat ia dilepaskan sangat kecil dan sangat singkat.

Sentuh, Lalu Pisah

Inilah inti seluruh bahasan statis, dan kalimatnya pendek: muatan terbentuk saat dua bahan berbeda bersentuhan lalu dipisahkan.

Perhatikan bahwa ada dua langkah, dan dua-duanya wajib.

Pada saat bersentuhan, permukaan kedua bahan saling berdekatan dalam jarak atom, dan sebagian elektron berpindah ke bahan yang pegangannya lebih erat. Selama keduanya masih menempel, perpindahan itu belum berarti apa-apa karena elektron masih bisa kembali dengan bebas.

Yang mengunci keadaannya adalah pemisahan. Begitu kedua bahan dijauhkan, elektron yang terlanjur pindah tidak bisa kembali, dan saat itulah kedua bahan resmi bermuatan.

Karena itu gesekan membuat statis bukan karena panasnya, melainkan karena gesekan adalah cara paling efisien melakukan sentuh-lalu-pisah berulang-ulang dalam waktu singkat. Satu gosokan tangan di atas meja adalah ribuan kali sentuh dan pisah di tingkat mikroskopis.

Satu hal yang selalu berlaku: jumlah muatan positif yang terbentuk selalu sama persis dengan jumlah muatan negatifnya. Tidak ada muatan yang diciptakan, cuma dipindahkan. Pembahasan lengkap soal perpindahan muatan dan gaya tarik-tolaknya ada di artikel muatan listrik.

Konduktor Cepat Melepas, Isolator Menyimpan

Muatan terbentuk pada bahan apa pun. Yang membedakan adalah seberapa lama ia bertahan.

Pada bahan penghantar, muatan yang terbentuk langsung menyebar ke seluruh benda dan terus mengalir keluar kalau ada jalur ke bumi. Sepotong logam yang tergeletak di lantai beton praktis tidak pernah bermuatan tinggi, karena muatannya bocor secepat ia terbentuk.

Pada bahan penyekat, muatan tinggal di tempat ia terbentuk. Ia tidak menyebar, tidak mengalir, dan bisa bertahan berjam-jam. Sebuah titik di permukaan lembaran plastik bisa bermuatan tinggi sementara titik lain beberapa sentimeter darinya tetap netral.

Bahan	Sifat	Perilaku muatan	Risiko statis
Logam	Penghantar	Menyebar rata, bocor cepat bila terbumikan	Rendah bila di-grounding, tinggi bila mengambang
Beton dan aspal	Semi-penghantar	Bocor pelan tapi pasti	Sedang
Kayu lembap	Semi-penghantar	Bocor pelan	Sedang
Plastik, karet, kaca	Penyekat	Tinggal di tempatnya, bertahan lama	Tinggi

Dari sini muncul satu kenyataan yang kelihatannya aneh tapi masuk akal: benda logam yang terisolasi dari bumi justru lebih berbahaya daripada plastik dalam hal tertentu. Logam mengumpulkan seluruh muatannya menjadi satu dan melepaskannya sekaligus dalam satu percikan besar, sedangkan plastik melepaskannya sedikit demi sedikit karena muatannya tidak bisa berkumpul.

Alasan mengapa suatu bahan memegang elektronnya erat atau longgar ada di tingkat atom, dan itu dibahas di artikel kulit elektron.

Empat Syarat Muatan Menyulut Api

Muatan statis ada di mana-mana dan hampir selalu tidak berbahaya. Supaya ia benar-benar menyulut kebakaran, empat hal harus terpenuhi bersamaan.

No	Syarat	Contoh	Cara memutusnya
1	Ada yang membangkitkan muatan	Cairan mengalir di pipa, sabuk berputar, orang berjalan	Perlambat aliran, pakai bahan antistatik
2	Muatan bisa menumpuk sampai beda potensialnya besar	Wadah logam yang tidak terbumikan	Bonding dan grounding
3	Beda potensial cukup besar untuk menembus udara	Jarak celah kecil, udara kering	Buang muatan sebelum menumpuk
4	Ada campuran yang bisa terbakar di tempat percikan	Uap bensin, uap thinner, debu halus	Ventilasi, purging, jauhkan sumber uap

Yang berguna dari daftar ini bukan menghafalnya, melainkan menyadari bahwa memutus satu saja sudah menghentikan rangkaiannya.

Itu sebabnya ada beberapa cara pencegahan yang kelihatannya tidak berhubungan padahal semuanya sah. Memperlambat tuangan memutus syarat pertama. Memasang bonding memutus syarat kedua. Membuka ventilasi memutus syarat keempat. Tidak ada satu cara yang benar sendirian, dan di tempat berisiko tinggi biasanya beberapa syarat diputus sekaligus supaya ada cadangan bila salah satunya gagal.

Penyebab Umum di Tempat Kerja

Lima sumber berikut yang paling sering ditemui.

• Sabuk penggerak. Bersentuhan dan terlepas dari puli ratusan kali per detik. Ini pembangkit statis paling kuat di banyak bengkel, dan akibatnya tidak berhenti di percikan saja karena bearing motor juga bisa rusak karenanya.
• Cairan yang mengalir. Bahan bakar dan pelarut yang mengalir melewati pipa, selang, dan penyaring. Makin cepat alirannya, makin besar muatannya.
• Kendaraan yang bergerak. Ban yang menggelinding di atas aspal dan orang yang bangkit dari jok sama-sama membangkitkan muatan.
• Lantai yang menyekat. Epoksi, vinil, dan karpet membuat orang yang berjalan di atasnya mengumpulkan muatan tanpa bisa membuangnya.
• Bahan lembaran yang berjalan. Kertas, film plastik, dan lembaran logam tipis yang melewati rol dalam mesin.

Perhatikan pola yang sama pada kelimanya, yaitu dua permukaan yang bersentuhan lalu berpisah terus-menerus. Begitu pola itu dikenali, sumber statis di tempat kerja mana pun bisa ditebak tanpa perlu daftar.

Keempatnya harus terpenuhi bersamaan. Memutus satu mata rantai sudah cukup untuk menghentikannya.

Kenapa Kadang Tersengat Saat Menyentuh Pintu atau Motor

Bagian ini di luar modul, tetapi pertanyaannya terlalu sering muncul untuk dilewatkan.

Yang terjadi adalah pelepasan muatan tubuh. Berjalan di atas lantai tertentu atau bangkit dari jok membuat tubuh terisi muatan sampai ribuan volt, dan selama tidak ada benda terbumikan yang disentuh, muatan itu tinggal di tubuh tanpa terasa apa-apa.

Begitu jari mendekati gagang pintu logam, jaraknya mengecil, dan pada jarak tertentu udara di celah itu tidak sanggup lagi menahan. Muatan melompat sekaligus, dan yang terasa adalah arus singkat itu, bukan tegangannya.

Dua hal yang membuatnya terasa menyakitkan padahal energinya kecil. Pertama, seluruh muatan keluar dalam waktu sepersejuta detik, sehingga arus sesaatnya cukup tinggi meski jumlahnya sedikit. Kedua, ia terpusat di satu titik kecil di ujung jari tempat saraf perabanya paling rapat.

Caranya menghindarinya sederhana: sentuh dulu dengan punggung tangan, atau pegang kunci logam dan sentuhkan ujung kunci itu lebih dulu. Muatannya tetap lepas, tetapi lompatannya terjadi di benda logam, bukan di ujung jari.

Soal bahaya bagi manusia, pelepasan statis biasa tidak mencederai karena energinya terlalu kecil. Yang berbahaya adalah gerakan refleks yang ditimbulkannya, misalnya saat seseorang sedang berdiri di atas tangga atau tangannya berada dekat bagian mesin yang berputar.

Peta Lesson 02

Lima artikel lain di lesson ini menurunkan bahasan di atas, dan masing-masing bisa dibaca sendiri-sendiri.

• Bonding vs grounding membahas beda keduanya, ukuran kabel minimal AWG 8, pilihan kabel solid atau serabut, dan kesalahan pemasangan yang paling sering terjadi.
• Listrik statis di area bahan mudah terbakar membahas truk tangki, jerigen, purging dengan gas lembam, debu logam, dan alas kaki yang benar.
• Sabuk dan bearing motor menjelaskan kenapa bearing bisa berlubang halus dan cara mencegahnya dengan sikat poros.
• Cara menghilangkan statis dan manfaatnya membahas kelembapan, ionisasi, sisir statis, serta pemanfaatan statis di fotokopi dan pengecatan elektrostatik.
• Cara mengukur listrik statis membahas elektroskop, voltmeter elektrostatik, amplifier elektrostatik, dan kenapa multimeter biasa tidak cocok.

Untuk sisi prosedurnya, urutan langkah menuang cairan mudah terbakar di bengkel sudah dibahas terpisah di artikel menuang thinner.

Sudut Pandang Workshop

Listrik statis punya nasib yang aneh di bengkel. Semua orang tahu namanya sejak SD, dan justru karena itu tidak ada yang menganggapnya serius.

Yang membuatnya mudah diremehkan ada tiga. Ia tidak kelihatan, akibatnya jarang langsung terasa, dan satu-satunya pengalaman yang dipunyai kebanyakan orang tentangnya adalah sengatan kecil di gagang pintu yang paling banter bikin kaget.

Padahal di bengkel motor listrik ia muncul dalam tiga wujud yang semuanya nyata. Sebagai bahaya kebakaran saat menangani thinner dan varnish. Sebagai perusak diam-diam pada bearing motor. Dan sebagai pembunuh kartu elektronik inverter yang kerusakannya baru muncul berminggu-minggu kemudian.

Cara saya menjelaskannya ke teknisi baru bukan lewat teori, melainkan lewat satu pertanyaan: kenapa kalau turun dari mobil lalu menyentuh pintunya kadang nyetrum, kadang tidak? Hampir semua orang punya pengalaman itu, dan hampir tidak ada yang pernah memikirkan sebabnya.

Jawabannya membuka seluruh bahasan. Tergantung alas kaki, tergantung bahan jok, tergantung kering atau tidaknya udara, dan tergantung apakah tangan menyentuh badan mobil sebelum kaki menyentuh tanah atau sesudahnya. Empat hal itu persis empat hal yang kita kendalikan di bengkel: bahan, lantai, kelembapan, dan urutan menyentuh.

Setelah itu baru saya bawa ke hal yang lebih serius. Dan biasanya tidak perlu banyak penekanan lagi, karena orangnya sudah terlanjur paham bahwa gejala kecil yang dia alami tiap hari itu mekanismenya sama persis dengan yang bisa membakar satu ruangan.

Cek Pemahaman

1. Listrik statis dihasilkan oleh kontak dan apa antara dua bahan?
   Jawaban: pemisahan.
2. Apa arti kata statis?
   Jawaban: diam, dari bahasa Yunani statikos.
3. Bahan mana yang menyimpan muatan lebih lama, penghantar atau penyekat?
   Jawaban: penyekat, karena muatannya tidak menyebar dan tidak mengalir keluar.
4. Berapa syarat yang harus terpenuhi agar muatan statis menyulut api?
   Jawaban: empat, dan memutus satu saja sudah menghentikan rangkaiannya.
5. Apa bahaya terbesar sengatan statis bagi manusia?
   Jawaban: gerakan refleks yang ditimbulkannya, bukan sengatan listriknya sendiri.

Baca Juga

• Muatan Listrik: Gaya Tarik-Tolak dan Cara Muatan Berpindah
• Pengertian Listrik: Atom, Elektron, dan Proton
• Arah Arus Listrik: Elektron vs Arus Konvensional
• Grounding Peralatan dan Ground Fault

Ringkasan

• Listrik statis adalah muatan listrik yang diam di permukaan benda.
• Kata statis berasal dari bahasa Yunani statikos yang berarti diam.
• Muatan terbentuk saat dua bahan berbeda bersentuhan lalu dipisahkan, dan dua langkah itu wajib keduanya.
• Jumlah muatan positif dan negatif yang terbentuk selalu sama persis.
• Tegangan statis bisa ribuan volt, tetapi jumlah muatannya sangat kecil.
• Penghantar melepas muatan dengan cepat bila terbumikan, penyekat menyimpannya berjam-jam.
• Logam yang mengambang dari bumi melepaskan muatannya sekaligus dalam satu percikan besar.
• Ada empat syarat agar statis menyulut api, dan memutus satu saja sudah cukup.
• Sumber statis di tempat kerja selalu punya pola sama, yaitu dua permukaan yang bersentuhan lalu berpisah terus-menerus.
• Bahaya terbesar sengatan statis bagi manusia adalah gerakan refleks yang ditimbulkannya.

Pertanyaan yang Sering Muncul

Apa itu listrik statis?

Listrik statis adalah muatan listrik yang diam di permukaan benda, berbeda dari listrik arus yang muatannya bergerak terus-menerus menyusuri jalur tertutup. Kata statis berasal dari bahasa Yunani statikos yang berarti diam, dan perlu dicatat bahwa statis tidak berarti lemah karena tegangannya justru sering jauh lebih tinggi daripada tegangan jala-jala, hanya saja jumlah muatannya sangat kecil.

Kenapa muatan statis bisa terbentuk?

Karena dua bahan berbeda yang bersentuhan lalu dipisahkan akan saling bertukar elektron, dan saat berpisah sebagian elektron terlanjur ikut ke bahan yang pegangannya lebih erat sehingga tidak bisa kembali. Dua langkahnya wajib keduanya, yaitu bersentuhan dulu lalu dipisahkan, dan gesekan membuat statis bukan karena panasnya melainkan karena gesekan adalah cara paling efisien melakukan sentuh dan pisah berulang-ulang dalam waktu singkat.

Apa saja syarat listrik statis bisa menyulut api?

Ada empat syarat yang harus terpenuhi bersamaan, yaitu ada sesuatu yang membangkitkan muatan, muatan itu bisa menumpuk sampai beda potensialnya besar, beda potensialnya cukup untuk menembus udara, dan ada campuran yang bisa terbakar tepat di tempat percikan muncul. Yang penting dari daftar ini adalah memutus satu saja sudah menghentikan seluruh rangkaiannya, sehingga memperlambat tuangan, memasang bonding, atau membuka ventilasi sama-sama sah sebagai cara pencegahan.

Kenapa kadang tersengat saat menyentuh pintu mobil atau gagang pintu?

Karena tubuh terisi muatan sampai ribuan volt saat berjalan di lantai tertentu atau bangkit dari jok, dan muatan itu tinggal di tubuh tanpa terasa selama belum ada benda terbumikan yang disentuh. Begitu jari mendekat ke logam, pada jarak tertentu udara di celah itu tidak sanggup lagi menahan sehingga muatan melompat sekaligus dalam sepersejuta detik, dan terasa sakit karena terpusat di satu titik kecil di ujung jari tempat saraf perabanya paling rapat.

Apakah listrik statis berbahaya bagi manusia?

Pelepasan statis biasa tidak mencederai karena energinya terlalu kecil, sehingga yang dirasakan paling banter hanya sengatan singkat yang mengagetkan. Bahaya sesungguhnya adalah gerakan refleks yang ditimbulkannya, misalnya saat seseorang sedang berdiri di atas tangga, memegang benda berat, atau tangannya berada dekat bagian mesin yang berputar, karena yang mencederai bukan listriknya melainkan apa yang terjadi setelah tubuh menyentak.

Sumber

• TPC Training, Basic Electricity and Electronics, Course 201, Lesson 2, bagian Introduction, Nature of Static Electricity, dan Generating Static Electricity (modul internal Motor Academy).
• Kunci kuis modul: listrik statis dihasilkan oleh kontak dan pemisahan dua bahan.
• Asal kata statis dari bahasa Yunani statikos yang berarti diam atau berhenti.