Apa itu Elektroforus?

Elektroforus adalah bentuk baterai atau generator muatan listrik statis primitif yang pertama kali ditemukan pada tahun 1762 oleh fisikawan Swedia, Johan Wilcke, namun fungsi perangkat ini cukup mendasar sehingga dapat dibuat dari berbagai bahan umum. Tokoh politik dan penemu terkemuka di Amerika kolonial, Benjamin Franklin, mempopulerkan gagasan tersebut dengan membuat satu dari kayu, belerang, lilin, dan logam timah. Sebuah elektroforus konvensional terdiri dari pelat isolasi, biasanya terbuat dari resin atau plastik dari beberapa jenis, di mana pelat konduktor logam ditempatkan. Di tengah pelat logam ditempelkan media isolasi lain seperti gelas plastik yang digunakan sebagai pegangan untuk mencegah pelepasan dini elektroforus. Muatan listrik statis dapat ditarik dari perangkat dengan sentuhan fisik ke pelat logam, baik mengisi bola lampu sesaat atau untuk melakukan eksperimen lain.

Prinsip dasar di balik pengoperasian elektroforus adalah efek triboelektrik, atau dikenal sebagai listrik statis tersimpan. Pelat isolasi terlebih dahulu diisi dengan muatan listrik statis sebelum elektroforus dirakit dengan cara menggosokkannya pada bahan lain seperti wol yang akan menginduksi muatan listrik pada pelat isolasi melalui proses induksi elektrostatik. Setelah pelat isolasi dan pelat konduktor ditempatkan bersama-sama, muatan statis dalam isolator memisahkan muatan positif dan negatif dalam konduktor logam. Muatan positif dalam logam ditarik ke bawah menuju pelat isolasi, dan muatan negatif ditolak ke atas.

Muatan negatif yang diinduksi di permukaan atas pelat logam kemudian dapat dibuang dengan melakukan kontak fisik dengan logam, menyelesaikan sirkuit melalui tubuh manusia ke tanah. Muatan seringkali cukup kuat sehingga percikan yang tidak berbahaya akan melompat dari logam ke jari seseorang sebelum kontak, atau ujung bola lampu kecil dapat ditempatkan di antara dua permukaan untuk menyalakannya sementara saat muatan menghilang. Elektroforus versi besar juga akan menyalakan bola lampu fluoresen berbentuk tabung sesaat jika salah satu ujungnya dipegang dengan tangan dan ujung lainnya dipegang dekat dengan pelat logam bermuatan.

Salah satu aspek unik dari elektroforus yang membuatnya menjadi demonstrasi populer dari prinsip kelistrikan adalah pelat isolasi bertindak mirip dengan kapasitor atau unit penyimpanan listrik yang lebih canggih di sirkuit elektronik umum. Tidak seperti kapasitor biasa, bagaimanapun, pelat isolasi menahan muatan yang tidak terkuras oleh proses pelepasan statis di pelat logam. Setelah pelepasan energi terpolarisasi pelat logam terjadi, jika pelat logam dipindahkan dari sekitar pelat isolasi, kemudian diletakkan di atasnya lagi, pemisahan muatan dalam logam akan berulang karena isolator masih menahan muatannya.

Proses ini tampaknya menunjukkan gagasan energi bebas yang datang entah dari mana, karena muatan statis terus diperbarui dan dibuang tidak peduli berapa kali pelat logam dilepas dan kemudian ditempatkan kembali di atas pelat isolasi. Pada kenyataannya, energi dilestarikan karena pekerjaan memindahkan pelat logam secara fisik dan kemudian menggantinya memasukkan energi potensial ke dalam sistem elektroforus, yang kemudian diubah menjadi energi kinetik ketika pelepasan atau percikan terjadi. Versi besar dari elektroforus dikenal sebagai generator Van de Graaf, yang mampu menghasilkan tegangan elektrostatik dalam kisaran hingga 2,000,000 volt, seperti yang dibuat oleh fisikawan AS Dr. Robert Van de Graaf sendiri pada awal 1930-an.