A. Muatan Listrik
Pada saat kamu menyisir rambut kering, rambutmu tertarik oleh sisir. Mengapa rambut menempel di sisir? Pada mulanya rambut dan sisir bersifat netral. Suatu atom bersifat netral, karena jumlah proton dan elektron sama. Pada saat kamu menggosokkan sisir pada rambutmu, sejumlah atom di dalam rambutmu terganggu, sejumlah elektron di dalam rambutmu terlepas dan berpindah ke sisirmu. Akibatnya, sisirmu memperoleh tambahan elektron, dan sisirmu itu tidak lagi netral, tetapi memiliki muatan negatif. Rambutmu kehilangan elektron, sehingga rambutmu itu bermuatan positif. Contoh lain yaitu jika plastik atau ebonit jika digosok dengan kain wool akan bermuatan negatip karena elektron pada wool berpindah ke plastik atau ebonit sedangkan kain wool kehilangan elektron. Sedangkan batang kaca yang digosok dengan kain sutera akan bermuatan positip sebab batang kaca kehilangan elektron sedangkan kain sutera mendapatkan elektron dari batang kaca. Peristiwa ini merupakan contoh mendapatkan listrik statis dengan cara menggosok.Listrik statis adalah berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda.
Secara umum dapat dijelaskan bahwa:
1. Benda terdiri atas atom-atom sejenis.
2. Setiap atom terdiri atas sebuah inti yang dikelilingi oleh satu atau lebih elektron.
3. Inti atom bermuatan positif, elektron bermuatan negatif.
4. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan listrik.
B. Pengosongan Muatan
Loncatan
muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara
bersama-sama. Kejadian ini dinamakan pengo-songan listrik statis. Petir
meru-pakan salah satu contoh proses pengosongan. Perpindahan muatan
listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan atau
pengosongan muatan statis. Pengo-songan itu lazim juga disebut
pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan
ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar
sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut petir.
Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir. Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, melalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain.
C. Elektroskop
Elektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan listrik.
Bagian-bagian utama elektroskop :
a. Dua helai foile emas atau perak sebagai daun elektroskop
b. Lempeng logam bulat sebagai penghantar
c. Kotak kaca sebagai tempat tangkai penghantar beserta foil
Kegunaan elektroskop:
1. Untuk mengetahui benda bermuatan atau tidak bermuatan
Daun elektroskop mula-mula menutup (netral). Bila sebuah benda disentuhkan pada lempeng logam dan daun elektroskop tetap menutup, benda tersebut tidak bermuatan. Apabila sebuah benda disentuhkan pada lempeng logam dan daun elektroskop membuka, berarti benda tersebut bermuatan.
2. Untuk mengetahui jenis muatan listrik
Mula-mula elektroskop diberi muatan yaitu dengan jalan menyentuh lempeng logam dengan benda bermuatan, misalnya muatan positif. Suatu benda bermuatan (belum diketahui jenis muatannya) didekatkan pada lempeng logam. Apabila daun elektroskop membuka, berarti benda tersebut bermuatan positif dan bila daun elektroskop menutup berarti benda tersebut bermuatan negatif.
D. Interaksi Benda Bermuatan Listrik
Telah
kita ketahui bahwa untuk menimbulkan muatan listrik pada suatu benda
dapat dilakukan dengan cara menggosok. Apa yang terjadi jika dua buah
benda bermuatan listrik saling kita dekatkan ? Dua buah benda
masing-masing bermuatan listrik negatip dan saling berdekatan, maka
antara dua benda tersebut akan terjadi gaya tolak-menolak. Demikian juga
jika dua buah benda masing-masing bermuatan listrik positip dan saling
berdekatan, maka antara dua buah benda tersebut juga akan terjadi gaya
tolak-menolak. Tetapi jika sebuah benda bermuatan listrik positip
didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatip maka antara dua buah
benda tersebut akan terjadi gaya tarik-menarik.
E. Hukum Coulomb
Jika
dua benda bermuatan listrik berdekatan akan terjadi gaya listrik. Gaya
tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik disebut
gaya Coulomb (Fc). Apabila dua muatan yang berdekatan muatannya sejenis,
maka gaya Coulombnya berupa gaya tolak-menolak. Sebaliknya, dua muatan
yang berdekatan muatannya tak sejenis, maka gaya Coulombnya berupa gaya
tarik-menarik.
Besar gaya Coulomb bergantung pada:
a. besar masing-masing muatan (Q1 dan Q2 ),
b. kuadrat jarak antara dua muatan (r2).
Hukum Coulomb berbunyi: besar gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda bermuatan.
Secara matematik Hukum Coulomb dirumuskan:
Keterangan :
Fc = gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dalam satuan newton (N)
Q1 = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
Q2 = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
r = jarak antara dua benda bermuatan dalam satuan meter (m)
k = konstanta pembanding besarnya 9 x 109 Nm2/C2
Contoh Soal:
1. Dua buah benda memiliki muatan masing-masing +Q dan -Q kedua benda terpisah pada jarak sejauh d, sehingga menghasilkan gaya sebesar F. Jika jarak kedua benda didekatkan menjadi setengahnya, maka berapa besar gayanya sekarang ?
Diketahui:
Q1 = +Q dan Q2 = -Q
r = ½ d
Ditanyakan : F = .. ?
Jawaban :
F = k F = k
F’ = k = - k = - 4 k = - 4 F1
Jadi gayanya menjadi 4 kali gaya semula sedangkan tanda negatip (-) artinya terjadi gaya tarik menarik antara dua muatan.
Pada saat kamu menyisir rambut kering, rambutmu tertarik oleh sisir. Mengapa rambut menempel di sisir? Pada mulanya rambut dan sisir bersifat netral. Suatu atom bersifat netral, karena jumlah proton dan elektron sama. Pada saat kamu menggosokkan sisir pada rambutmu, sejumlah atom di dalam rambutmu terganggu, sejumlah elektron di dalam rambutmu terlepas dan berpindah ke sisirmu. Akibatnya, sisirmu memperoleh tambahan elektron, dan sisirmu itu tidak lagi netral, tetapi memiliki muatan negatif. Rambutmu kehilangan elektron, sehingga rambutmu itu bermuatan positif. Contoh lain yaitu jika plastik atau ebonit jika digosok dengan kain wool akan bermuatan negatip karena elektron pada wool berpindah ke plastik atau ebonit sedangkan kain wool kehilangan elektron. Sedangkan batang kaca yang digosok dengan kain sutera akan bermuatan positip sebab batang kaca kehilangan elektron sedangkan kain sutera mendapatkan elektron dari batang kaca. Peristiwa ini merupakan contoh mendapatkan listrik statis dengan cara menggosok.Listrik statis adalah berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda.
Secara umum dapat dijelaskan bahwa:
1. Benda terdiri atas atom-atom sejenis.
2. Setiap atom terdiri atas sebuah inti yang dikelilingi oleh satu atau lebih elektron.
3. Inti atom bermuatan positif, elektron bermuatan negatif.
4. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan listrik.
B. Pengosongan Muatan
Loncatan
muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara
bersama-sama. Kejadian ini dinamakan pengo-songan listrik statis. Petir
meru-pakan salah satu contoh proses pengosongan. Perpindahan muatan
listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan atau
pengosongan muatan statis. Pengo-songan itu lazim juga disebut
pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan
ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar
sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut petir.Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir. Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, melalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain.
C. Elektroskop
Elektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan listrik.
Bagian-bagian utama elektroskop :
a. Dua helai foile emas atau perak sebagai daun elektroskop
b. Lempeng logam bulat sebagai penghantar
c. Kotak kaca sebagai tempat tangkai penghantar beserta foil
Kegunaan elektroskop:
1. Untuk mengetahui benda bermuatan atau tidak bermuatan
Daun elektroskop mula-mula menutup (netral). Bila sebuah benda disentuhkan pada lempeng logam dan daun elektroskop tetap menutup, benda tersebut tidak bermuatan. Apabila sebuah benda disentuhkan pada lempeng logam dan daun elektroskop membuka, berarti benda tersebut bermuatan.
2. Untuk mengetahui jenis muatan listrik
Mula-mula elektroskop diberi muatan yaitu dengan jalan menyentuh lempeng logam dengan benda bermuatan, misalnya muatan positif. Suatu benda bermuatan (belum diketahui jenis muatannya) didekatkan pada lempeng logam. Apabila daun elektroskop membuka, berarti benda tersebut bermuatan positif dan bila daun elektroskop menutup berarti benda tersebut bermuatan negatif.
D. Interaksi Benda Bermuatan Listrik
Telah
kita ketahui bahwa untuk menimbulkan muatan listrik pada suatu benda
dapat dilakukan dengan cara menggosok. Apa yang terjadi jika dua buah
benda bermuatan listrik saling kita dekatkan ? Dua buah benda
masing-masing bermuatan listrik negatip dan saling berdekatan, maka
antara dua benda tersebut akan terjadi gaya tolak-menolak. Demikian juga
jika dua buah benda masing-masing bermuatan listrik positip dan saling
berdekatan, maka antara dua buah benda tersebut juga akan terjadi gaya
tolak-menolak. Tetapi jika sebuah benda bermuatan listrik positip
didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatip maka antara dua buah
benda tersebut akan terjadi gaya tarik-menarik.E. Hukum Coulomb
Jika
dua benda bermuatan listrik berdekatan akan terjadi gaya listrik. Gaya
tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik disebut
gaya Coulomb (Fc). Apabila dua muatan yang berdekatan muatannya sejenis,
maka gaya Coulombnya berupa gaya tolak-menolak. Sebaliknya, dua muatan
yang berdekatan muatannya tak sejenis, maka gaya Coulombnya berupa gaya
tarik-menarik.Besar gaya Coulomb bergantung pada:
a. besar masing-masing muatan (Q1 dan Q2 ),
b. kuadrat jarak antara dua muatan (r2).
Hukum Coulomb berbunyi: besar gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda bermuatan.
Secara matematik Hukum Coulomb dirumuskan:
Keterangan :
Fc = gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dalam satuan newton (N)
Q1 = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
Q2 = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
r = jarak antara dua benda bermuatan dalam satuan meter (m)
k = konstanta pembanding besarnya 9 x 109 Nm2/C2
Contoh Soal:
1. Dua buah benda memiliki muatan masing-masing +Q dan -Q kedua benda terpisah pada jarak sejauh d, sehingga menghasilkan gaya sebesar F. Jika jarak kedua benda didekatkan menjadi setengahnya, maka berapa besar gayanya sekarang ?
Diketahui:
Q1 = +Q dan Q2 = -Q
r = ½ d
Ditanyakan : F = .. ?
Jawaban :
F = k F = k
F’ = k = - k = - 4 k = - 4 F1
Jadi gayanya menjadi 4 kali gaya semula sedangkan tanda negatip (-) artinya terjadi gaya tarik menarik antara dua muatan.
copas dari : http://bookonlne.blogspot.co.id/2012/04/listrik-statis.html