Listrik Statis dan Arus

Static and Current Electricity

Static Electricity

Static electricity is an imbalance of electric charges within or on the surface of a material. The

charge remains until it is able to move away by means of an electric current or electrical

discharge. Static electricity is named in contrast with current electricity, which flows through

wires or other conductors and transmits energy.

A static electric charge is created whenever two surfaces contact and separate, and at least one

of the surfaces has a high resistance to electrical current (and is therefore an electrical insulator).

The effects of static electricity are familiar to most people because people can feel, hear, and

even see the spark as the excess charge is neutralized when brought close to a large electrical

conductor (for example, a path to ground), or a region with an excess charge of the opposite

polarity (positive or negative). The familiar phenomenon of a static shock–more specifically, an

electrostatic discharge–is caused by the neutralization of charge.

Causes of Static Electricity

Materials are made of atoms that are normally electrically neutral because they contain equal

numbers of positive charges (protons in their nuclei) and negative charges (electrons in "shells"

surrounding the nucleus). The phenomenon of static electricity requires a separation of positive

and negative charges. When two materials are in contact, electrons may move from one material

to the other, which leaves an excess of positive charge on one material, and an equal negative

charge on the other. When the materials are separated they retain this charge imbalance.

Contact-induced Charge Separation

Electrons can be exchanged between materials on contact; materials with weakly bound

electrons tend to lose them while materials with sparsely filled outer shells tend to gain them.

This is known as the triboelectric effect and results in one material becoming positively charged

and the other negatively charged. The polarity and strength of the charge on a material once

they are separated depends on their relative positions in the triboelectric series. The triboelectric

effect is the main cause of static electricity as observed in everyday life, and in common high-

school science demonstrations involving rubbing different materials together (e.g., fur against

an acrylic rod). Contact-induced charge separation causes your hair to stand up and causes

"static cling" (for example, a balloon rubbed against the hair becomes negatively charged; when

near a wall, the charged balloon is attracted to positively charged particles in the wall, and can

"cling" to it, appearing to be suspended against gravity).

Pressure-induced Charge Separation

Applied mechanical stress generates a separation of charge in certain types of crystals and

ceramics molecules.

Heat-induced Charge Separation

Heating generates a separation of charge in the atoms or molecules of certain materials. All

pyroelectric materials are also piezoelectric. The atomic or molecular properties of heat and

pressure response are closely related.

Charge-induced Charge Separation

A charged object brought close to an electrically neutral object causes a separation of charge

within the neutral object. Charges of the same polarity are repelled and charges of the opposite

polarity are attracted. As the force due to the interaction of electric charges falls off rapidly with

increasing distance, the effect of the closer (opposite polarity) charges is greater and the two

objects feel a force of attraction. The effect is most pronounced when the neutral object is an

electrical conductor as the charges are more free to move around. Careful grounding of part of

an object with a charge-induced charge separation can permanently add or remove electrons,

leaving the object with a global, permanent charge. This process is integral to the workings of

the Van de Graaff generator, a device commonly used to demonstrate the effects of static

electricity.

Electrostatics and Electrodynamics

Static and Current are two ways in which electrical charges can behave. If we said that Electrical

Science is divided into two fields of research called Electrostatics and Electrodynamics, we'd be

correct.

Michael Faraday first presented a study in 1833 (published in 1839) where he concluded that all

the different "forms" of electricity had an identical cause. For the title of this publication he

chose... "Identity of Electricities." See vol.1, p360 in his book "Experimental Researches in

Electricity".

Faraday examined the following five situations:

1. Voltaic piles (Current Electricity)

2. Electrostatic generators and frictional charge (Static Electricity)

3. Coils and magnetic induction (Current Electricity)

4. Thermoelectricity (Seebeck effect)

5. Bioelectricity ("torpedo" ray and Electric Eel)

Faraday concluded that all these were simply situations where the charge and the current had

different values. We believe the same today: for example, so called "static electricity" involves

high voltage at little or no current. Are batteries a source of "current electricity?" Well, stack up

enough batteries in series, and the ones on the end will attract lint, produce corona discharges,

and cause hair to rise. And hook up enough VandeGraaff machines in parallel, and you can light

up a standard fluorescent tube.

But suppose you don't trust authorities like Faraday? Well, instead let's examine the situation

itself. First, please realize that the study of water is divided into Hydrostatics and Hydrodynamics,

yet we don't go around constantly discussing a special kind of water called "static water," nor do

we think that "current water" is a kind of invisible energy. Water can move, and water can be

pressurized, but it's still just one kind of water. The same applies to electric charges.

For those among us who insist that "Static electricity" and "Current electricity" are two separate

kinds of electricity, then please explain the following. Whenever positive and negative charges

are forced to separate as they flow along a pair of wires, then those wires becomes

electrostatically charged... but the charges are not static. Instead they're flowing along.

"Static electricity" is a misnomer. "Static" is actually composed of forcibly *separated* opposite

charges, and if those separated charges should flow along, they still behave as "static electricity,"

regardless of their motion. The key is the separation of the charges...while their "static-ness" is

not important. For this reason, charges can behave as "static electricity" and "current electricity"

both at the same time.

This is not so terrible, since water behaves in a similar way: water can be pressurized, and it can

flow at the same time. A flow of high-pressure water simultaneously falls under the two subjects

of "hydrostatics" and "hydrodynamics." Fortunately we don't confuse students by calling high-

pressure water by the name "static water." Maybe we should change the name of "Static

electricity" to something sensible, like "charge imbalance", or "pressurized electricity." It would

end a lot of confusion.

So to sum up... charges can flow, and opposite charges can be forced to separate and become

un-cancelled, but this doesn't mean that "flowing electricity" is a different kind of charge than

"separated electricity." Separation and flow are two electrical behaviors; they are not two "kinds

of electricity."

Flow of Charge

Electric current is not a flow of energy; it's a flow of charge. Charge and energy are two very

different things.

An electric current is a flowing motion of charged particles, and the particles do not carry energy

along with them as they move. A current is defined as a flow of charge by I=Q/T; amperes are

coulombs of charge flowing per unit time. The term "Electric Current" means the same thing as

"charge flow." Electric current is a very slow flow of charges, while energy flows fast. Also, during

AC alternating current the charges move slightly back and forth while the energy moves rapidly

forward.

Electric energy is quite different than charge. The energy traveling across an electric current is

made up of waves in electromagnetic fields and it moves VERY rapidly. Electric energy moves at a completely different speed than electric current, and obviously they

are two different things flowing in wires at the same time. Unless we realize that two different

things are flowing, we won't understand how circuits work. Indeed, if we believe in a single

flowing "electricity," we will have little grasp of basic electrical science.

In an electric circuit, the path of the electric charges is circular, while the path of the energy is

not. A battery can send electric energy to a light bulb, and the bulb changes electrical energy

into light. The energy does not flow back to the battery again. At the same time, the electric

current is different; it is a very slow circular flow, and the electric charges flow through the light

bulb filament and all of them flow back out again. They return to the battery.

Electric energy can even flow in a direction opposite to that of the electric current. In a single

wire, electric energy can move continuously forward while the direction of the electric current is

slowly backwards. In AC circuits the energy flows continuously forward while the charges are

alternating back and forth at high frequency. The charges wiggle, while the energy flows forward;

electric current is not energy flow.

Here's one way to clarify the muddled

concepts: if electric current is like wind,

then electrical energy is like some

sound waves, and the electrons are like

the molecules of the air.

For example, sound can travel through a

pipe if the pipe is full of air molecules,

and electrical energy can flow along a

wire because the wire is full of movable

charges.

Sound moves much faster than wind,

correct?

And electrical energy moves much faster than electric current for much the same reason. Air in

a pipe can flow fast or slow, while sound waves always move at the same very high speed.

Charges in a wire can flow fast or slow, while electrical energy always flows along the wire at a

single incredibly high speed. Whenever sound is flowing through a pipe, the air molecules in that

pipe are vibrating back and forth.

And when waves of AC electrical energy are flowing along a wire, the electrons in that wire are

vibrating back and forth 60 times per second.

Sound can flow inside an air-filled tube, while electrical energy always flows in the space outside

of the wires, and does not travel along within the metal wires. However, electrical energy is

coupled with compression waves in the electrons of the wire. Electron-waves travel inside the

wires, yet the energy they carry is in the invisible fields surrounding the wires.

ELECTRIC CHARGE		E.M. ENERGY
Flows very slowly, and can even stop.		Always flows incredibly fast, almost at the speed of light.
The flow is called "electric current," measured in Amps.		The flow is called "electric power," measured in Watts.
Flows through light bulbs		Consumed by light bulbs (and converted into light)
In AC cables, it wiggles back and forth		In AC cables, it flows continuously forwards
Supplied by metals (and by all other conductors)		Supplied by generators, batteries, etc.
It's a component of matter		A form of energy
Doesn't usually leave a circuit.		A "Source" injects it into a circuit, while a "load" removes it again.
Composed of movable charges from conductor atoms		Composed of electromagnetic fields
Electrons and protons are particles of CHARGE		Photons are particles of E.M. energy
Flows inside of wires		Flows in the space adjacent to wires
Generators pump it through themselves		Generators create it
Circular flow. It flows around and around the circuit, and never leaves it.		One-way flow, from a "source" to a
VISIBLE: it is the silvery part of a metal		INVISIBLE: the EM energy can only be seen if you use iron filings, etc.
Measured in units called Coulombs		Measured in units called Joules
Occurs naturally		Produced and sold by electric companies
Scientists of old called it "electricity."		Today, electric companies call it "electricity."

Listrik Statis dan Arus

Listrik statis

 Listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau di permukaan suatu material.  Itu

 muatan tetap sampai mampu bergerak menjauh dengan arus listrik atau listrik

 melepaskan.  Listrik statis dinamai berbeda dengan listrik saat ini, yang mengalir melalui

 kabel atau konduktor lain dan mentransmisikan energi.

 Muatan listrik statis dibuat setiap kali dua permukaan kontak dan terpisah, dan setidaknya satu

 permukaan memiliki ketahanan yang tinggi terhadap arus listrik (dan karena itu merupakan isolator listrik).

 Efek listrik statis sudah umum bagi kebanyakan orang karena orang dapat merasakan, mendengar, dan

 bahkan melihat percikan sebagai muatan berlebih dinetralkan ketika dibawa dekat dengan listrik besar

 konduktor (misalnya, jalan ke tanah), atau daerah dengan muatan berlebih dari yang sebaliknya

 polaritas (positif atau negatif).  Fenomena akrab dari goncangan statis - lebih khusus, sebuah

 pelepasan elektrostatik – disebabkan oleh netralisasi muatan.

 Penyebab Listrik Statis

 Bahan terbuat dari atom yang normalnya netral listrik karena mengandung yang sama

 jumlah muatan positif (proton dalam nukleusnya) dan muatan negatif (elektron dalam "cangkang"

 mengelilingi nukleus).  Fenomena listrik statis membutuhkan pemisahan positif

 dan biaya negatif.  Ketika dua bahan bersentuhan, elektron dapat berpindah dari satu bahan

 ke yang lain, yang meninggalkan kelebihan muatan positif pada satu bahan, dan negatif sama

 biaya di sisi lain.  Ketika bahan dipisahkan mereka mempertahankan ketidakseimbangan muatan ini.

Pemisahan Biaya yang diinduksi kontak

 Elektron dapat dipertukarkan antar bahan pada kontak;  bahan dengan ikatan yang lemah

 elektron cenderung kehilangan mereka sementara bahan dengan kulit terluar yang jarang diisi cenderung mendapatkannya.

 Ini dikenal sebagai efek triboelectric dan menghasilkan satu bahan yang bermuatan positif

 dan yang lainnya bermuatan negatif.  Polaritas dan kekuatan muatan pada suatu bahan sekaligus

 mereka dipisahkan tergantung pada posisi relatif mereka dalam seri triboelectric.  Triboelektrik

 efek adalah penyebab utama listrik statis seperti yang diamati dalam kehidupan sehari-hari, dan pada umumnya

 demonstrasi sains sekolah yang melibatkan menggosok berbagai bahan secara bersamaan (mis., bulu menentang

 batang akrilik).  Pemisahan biaya yang disebabkan oleh kontak menyebabkan rambut Anda berdiri dan menyebabkan

 "static cling" (misalnya, balon yang digosokkan ke rambut menjadi bermuatan negatif; kapan

 dekat dinding, balon yang diisi tertarik ke partikel bermuatan positif di dinding, dan bisa

 "berpegang teguh pada itu, tampak ditangguhkan terhadap gravitasi).

 Pemisahan Biaya yang diinduksi tekanan

 Tegangan mekanis yang diterapkan menghasilkan pemisahan muatan pada jenis kristal tertentu dan

 molekul keramik.

 Pemisahan Biaya yang disebabkan panas

 Pemanasan menghasilkan pemisahan muatan dalam atom atau molekul bahan tertentu.  Semua

 bahan piroelektrik juga piezoelektrik.  Sifat atom atau molekul panas dan

 respon tekanan terkait erat.

 Pemisahan Biaya yang diinduksi oleh biaya

 Benda bermuatan yang dibawa mendekati benda netral elektrik menyebabkan pemisahan muatan

 dalam objek netral.  Tuduhan dengan polaritas yang sama ditolak dan tuduhan sebaliknya

 polaritas tertarik.  Sebagai gaya akibat interaksi muatan listrik jatuh dengan cepat

 semakin jauh jarak, efek dari muatan yang lebih dekat (berlawanan polaritas) lebih besar dan keduanya

 benda merasakan daya tarik.  Efeknya paling jelas ketika objek netral adalah

 konduktor listrik karena muatan lebih bebas untuk bergerak.  Berhubungan dengan hati-hati bagian dari

 sebuah objek dengan pemisahan muatan yang diinduksi oleh muatan dapat secara permanen menambah atau menghapus elektron,

 meninggalkan objek dengan muatan global permanen.  Proses ini merupakan bagian integral dari cara kerja PT

 generator Van de Graaff, perangkat yang biasa digunakan untuk menunjukkan efek statis

 listrik.

 Elektrostatik dan Elektrodinamika

 Statis dan Arus adalah dua cara di mana muatan listrik dapat berperilaku.  Jika kita mengatakan itu Listrik

 Ilmu pengetahuan dibagi menjadi dua bidang penelitian yang disebut Elektrostatika dan Elektrodinamika, kita akan menjadi

 benar.

 Michael Faraday pertama kali mempresentasikan penelitian pada tahun 1833 (diterbitkan pada tahun 1839) di mana ia menyimpulkan itu semua

 "bentuk" listrik yang berbeda memiliki penyebab yang identik.  Untuk judul publikasi ini dia

 memilih ... "Identitas Listrik."  Lihat vol.1, p360 dalam bukunya "Riset Eksperimental di

 Listrik".

 Faraday memeriksa lima situasi berikut:

 1. Tumpukan Volta (Listrik Saat Ini)

 2. Generator elektrostatik dan muatan gesekan (Listrik Statis)

 3. Kumparan dan induksi magnetik (Arus Listrik)

 4. Thermoelectricity (efek Seebeck)

 5. Bioelectricity ("torpedo" ray dan Electric Eel)

Faraday menyimpulkan bahwa semua ini hanyalah situasi di mana tuduhan dan arus terjadi

 nilai yang berbeda.  Kami percaya hal yang sama hari ini: misalnya, yang disebut "listrik statis" melibatkan

 tegangan tinggi pada sedikit atau tanpa arus.  Apakah baterai sumber "listrik saat ini?"  Nah, susun

 baterai dalam jumlah yang cukup, dan yang pada akhirnya akan menarik serat, menghasilkan pelepasan korona,

 dan menyebabkan rambut naik.  Dan cukup menghubungkan mesin VandeGraaff secara paralel, dan Anda bisa menyalakan

 sebuah tabung fluorescent standar.

 Tapi misalkan Anda tidak mempercayai otoritas seperti Faraday?  Yah, sebagai gantinya mari kita periksa situasinya

 diri.  Pertama, tolong sadari bahwa studi tentang air terbagi menjadi Hidrostatik dan Hidrodinamika,

 namun kita tidak terus-menerus membahas jenis air khusus yang disebut "air statis," juga tidak

 kami berpikir bahwa "air saat ini" adalah sejenis energi yang tidak terlihat.  Air bisa bergerak, dan air bisa

 bertekanan, tetapi masih hanya satu jenis air.  Hal yang sama berlaku untuk muatan listrik.

 Bagi kita yang bersikeras bahwa "Listrik statis" dan "Listrik saat ini" adalah dua yang terpisah

 jenis listrik, maka tolong jelaskan berikut ini.  Setiap kali muatan positif dan negatif

 dipaksa untuk berpisah saat mereka mengalir di sepanjang sepasang kabel, maka kabel itu menjadi

 bermuatan listrik statis ... tetapi muatannya tidak statis.  Sebaliknya mereka mengalir bersama.

 "Listrik statis" adalah istilah yang keliru.  "Statis" sebenarnya terdiri dari * berlawanan * berlawanan secara paksa

 biaya, dan jika biaya terpisah harus mengalir bersama, mereka masih berperilaku sebagai "listrik statis,"

 terlepas dari gerak mereka.  Kuncinya adalah pemisahan muatan ... sementara "ke-statis-an" -nya

 tidak penting.  Karena alasan ini, biaya dapat berperilaku sebagai "listrik statis" dan "listrik saat ini"

 keduanya pada saat bersamaan.

 Ini tidak begitu mengerikan, karena air berperilaku dengan cara yang sama: air dapat ditekan, dan itu bisa

 mengalir pada saat bersamaan.  Aliran air bertekanan tinggi secara bersamaan jatuh di bawah dua subjek

 dari "hidrostatik" dan "hidrodinamika."  Untungnya, kami tidak membingungkan siswa dengan menelepon

 tekan air dengan nama "air statis."  Mungkin kita harus mengganti nama "Static

 listrik "untuk sesuatu yang masuk akal, seperti" mengisi ketidakseimbangan ", atau" listrik bertekanan. "Itu akan

 mengakhiri banyak kebingungan.

 Jadi ringkasnya ... tuduhan dapat mengalir, dan tuduhan yang berlawanan dapat dipaksa untuk memisahkan dan menjadi

 tidak dibatalkan, tetapi ini tidak berarti bahwa "aliran listrik" adalah jenis muatan yang berbeda dengan

 "Listrik terpisah."  Pemisahan dan aliran adalah dua perilaku listrik;  mereka bukan dua "jenis

 listrik. "

 Aliran Biaya

 Arus listrik bukanlah aliran energi;  itu aliran biaya.  Biaya dan energi adalah dua hal yang sangat

 hal yang berbeda.

 Arus listrik adalah gerakan yang mengalir dari partikel bermuatan, dan partikel tidak membawa energi

 bersama mereka saat mereka bergerak.  Arus didefinisikan sebagai aliran muatan oleh I = Q / T;  ampere adalah

 coulomb muatan mengalir per unit waktu.  Istilah "Arus Listrik" memiliki arti yang sama dengan

 "aliran biaya."  Arus listrik adalah aliran muatan yang sangat lambat, sementara energi mengalir cepat.  Juga, selama

 AC bolak-balik saat ini bergerak sedikit bolak-balik sementara energi bergerak cepat

 meneruskan.

 Energi listrik sangat berbeda dengan muatan.  Energi yang melintasi arus listrik adalah

 terdiri dari gelombang di bidang elektromagnetik dan bergerak SANGAT cepat.

Energi listrik bergerak dengan kecepatan yang sama sekali berbeda dari arus listrik, dan jelas mereka

 ada dua hal berbeda yang mengalir di kabel pada saat bersamaan.  Kecuali kita sadari bahwa keduanya berbeda

 segalanya mengalir, kita tidak akan mengerti bagaimana sirkuit bekerja.  Memang, jika kita percaya pada satu

 mengalir "listrik," kita akan memiliki sedikit pemahaman tentang ilmu kelistrikan dasar.

 Dalam sirkuit listrik, jalur muatan listrik melingkar, sedangkan jalur energinya

 tidak.  Baterai dapat mengirim energi listrik ke bola lampu, dan bola lampu mengubah energi listrik

 menjadi cahaya.  Energi tidak mengalir kembali ke baterai.  Pada saat bersamaan, listrik

 saat ini berbeda;  itu adalah aliran melingkar yang sangat lambat, dan muatan listrik mengalir melalui cahaya

 filamen bulb dan semuanya mengalir kembali keluar.  Mereka kembali ke baterai.

 Energi listrik bahkan dapat mengalir ke arah yang berlawanan dengan arus listrik.  Dalam satu

 kawat, energi listrik dapat bergerak terus menerus ke depan sementara arah arus listrik adalah

 perlahan mundur.  Di sirkuit AC, energi mengalir terus menerus ke depan sementara muatannya

 bergantian bolak-balik pada frekuensi tinggi.  Tuduhan bergerak, sementara energi mengalir ke depan;

 arus listrik bukanlah aliran energi.

 Inilah salah satu cara untuk memperjelas kekacauan

 konsep: jika arus listrik seperti angin,

 maka energi listrik seperti beberapa

 gelombang suara, dan elektron seperti

 molekul-molekul udara.

 Misalnya, suara dapat melakukan perjalanan melalui a

 pipa jika pipa itu penuh dengan molekul udara,

 dan energi listrik dapat mengalir sepanjang a

 kawat karena kawat penuh bergerak

 biaya.

 Suara bergerak jauh lebih cepat daripada angin,

 benar?

 Dan energi listrik bergerak jauh lebih cepat daripada arus listrik karena alasan yang hampir sama.  Udara masuk

 sebuah pipa dapat mengalir dengan cepat atau lambat, sementara gelombang suara selalu bergerak dengan kecepatan sangat tinggi yang sama.

 Biaya dalam kawat dapat mengalir dengan cepat atau lambat, sementara energi listrik selalu mengalir di sepanjang kabel di sebuah

 satu kecepatan sangat tinggi.  Setiap kali suara mengalir melalui pipa, molekul udara di dalamnya

 pipa bergetar bolak-balik.

 Dan ketika gelombang energi listrik AC mengalir di sepanjang kawat, elektron di kawat itu adalah

 bergetar bolak-balik 60 kali per detik.

 Suara dapat mengalir di dalam tabung berisi udara, sementara energi listrik selalu mengalir di ruang luar

 dari kabel, dan tidak berjalan di dalam kabel logam.  Namun, energi listrik itu

 ditambah dengan gelombang kompresi di elektron kawat.  Gelombang elektron berjalan di dalam

 kabel, namun energi yang mereka bawa ada di bidang tak terlihat yang mengelilingi kabel.

BIAYA LISTRIK		E.M. ENERGI
Mengalir sangat lambat, dan bahkan bisa berhenti.		Selalu mengalir sangat cepat, hampir di kecepatan cahaya.
Aliran ini disebut "arus listrik," diukur dalam Amps.		Aliran itu disebut "tenaga listrik," diukur dalam Watt.
Mengalir melalui bola lampu		Dikonsumsi oleh bola lampu (dan dikonversi menjadi cahaya)
Pada kabel AC, kabel itu bergerak maju dan mundur		Pada kabel AC, itu mengalir terus menerus ke depan
Disediakan oleh logam (dan oleh semua lainnya konduktor)		Disuplai oleh generator, baterai, dll.
Itu adalah komponen materi		Suatu bentuk energi
Biasanya tidak meninggalkan sirkuit.		"Sumber" menyuntikkannya ke sirkuit, sementara a "load" menghapusnya lagi.
Terdiri dari biaya bergerak dari atom konduktor		Terdiri dari medan elektromagnetik
Elektron dan proton adalah partikel dari BIAYA		Foton adalah partikel energi E.M.
Mengalir di dalam kabel		Mengalir di ruang yang berdekatan dengan kabel
Generator memompanya sendiri		Generator membuatnya
Aliran melingkar. Mengalir dan di sekitar sirkuit, dan tidak pernah meninggalkannya.		Aliran satu arah, dari "sumber" ke a
Tampak: itu adalah bagian keperakan dari logam		TAK TERLIHAT: energi EM hanya bisa terlihat jika Anda menggunakan serbuk besi, dll.
Diukur dalam satuan yang disebut Coulomb		Diukur dalam satuan yang disebut Joule
Terjadi secara alami		Diproduksi dan dijual dengan listrik perusahaan
Ilmuwan kuno menyebutnya "listrik."		Saat ini, perusahaan listrik menyebutnya "listrik."