LISTRIK STATIS
A. BENDA NETRAL DAPAT DIMUATI LISTRIK
1. Model atom
Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat yang tak bias dibagi-bagi lagi. Atom terdiri dari :
a. Elektron yaitu partikel atom yang bermuatan listrik negative dan bersifat mobile mengelilingi inti atom.
b. Inti Atom (Nukleon) yang terdiri dari :
Proton yaitu partikel atom yang bermuatan positif.
Neutron yaitu partikel atom yang tak bermuatan (netral)
2. Jenis Muatan Atom
Elektron bersifat mobile / mudah berpindah dari suatu atom ke atom lainnya sehingga mengakibatkan muatan listrik suatu menjadi berubah.
a. Atom bermuatan positif , apabila jumlah proton lebh banyak dari jumlah elektron, atau tom yang melepaskan / kekurangan elektron.
+ - - - - - - - + - -
b. Atom bermuatan positif , apabila jumlah elektron lebuh banyak dari jumlah proton, atau tom yang mendapatkan/ kelebihan elektron
- + + +| + + + + + + +
-c. Atom bermuatan positif , apabila jumlah proton sama banyak dari jumlah elektron.
Selanjutnya atom bermuatan positif disebut atom berpotensial tinggi, atom bermuatan negatif disebut atom berpotensial rendah.
3. Cara Memuati Listrik
a. Kaca digosok dengan kain sutera, terjadi perpindahan elektron dari kaca ke sutera sehingga kaca menjadi bermuatan positif
b. Plastik digosok kain wool, terjadi perpindahan elektron dari wool ke plastik sehingga plastik menjadi bermuatan negatif.
Arus elektron adalah aliran muatan listrik negatif dari potensial rendah ke potensial tinggi
Arus listrik adalah aliran muatan listrik positif dari potensial tinggi ke potensial rendah
B. INTERAKSI BENDA-BENDA BERMUATAN LISTRIK
1. Sifat Muatan Listrik
Bila dua benda bermuatan listrik saling didekatkan maka akan terjadi gejala
Muatan listrik Muatan listrik Interaksi
Positif Positif Tolak Menolak
Negatif Negatif Tolak Menolak
Posotif Negatif Tarik Menarik
Negatif Positif Tarik Menarik
Tarik menarik tolak menolak
2. Hukum Coulomb
”Besarnya gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua benda yang bermuatan akan sebanding dengan hasil kali kedua muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan”.
12 2
r Q . Q . k
F
Ket : F : gaya tolak/ tarik ……. Newton
K : bil tetap ………. 9 x 109 Nm2/C2 Q : muatan listrik ……… Coulomb r : jarak ……… meter
contoh :
1. Dua buah muatan masing-masing +4 Coulomb dan -30 Coulomb berada pada jarak 2 meter. Berapakah gaya tarik manarik antara kedua muatan ? ( k = 9 x 109 Nm2/C2 )
2. Dua buah muatan yang indentik pada jarak 6 meter memiliki gaya tolak 160 Newton. Jika kedua jarak diuabah menjadi 8 meter. Berapakah gaya tolaknya sekarang
3. Induksi Listrik
Induksi listrik adalah pemisahan muatan listrik dalam penghantar akibat didekati benda bermuatan listrik. Gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan dapat berlangsung tanpa kedua benda harus saling bersentuhan. Hal ini menunjukkan bahwa disekitar benda itu terdapat gaya listrik. Ruangan disekitar benda bermuatan listrik terdapat gaya listrik disebut medan listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis-garis lengkung dari muatan positif ke muatan negatif.
Besarnya kuat medan listrik E pada suatu titik dapat diketahui dengan meletakkan sebuah muatan q di tempat itu dan megukur besarnya gaya elektrostatis yang timbul.
Dengan E = kuat medan listrik di suati titik dalam satuan N/c, F = gaya elektrostatis di tempat itu dalam Newton dan q = besarnya muatan listrik dalam coulomb.
a. Elektroskop
Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui apakah sebuah benda bermuatan listrik atau tidak dan juga dapat untuk mengetahui jenis muatan listrik suatu benda. Elektroskop terdiri dari :
Kepala
Kotak kaca
Daun/ kaki yang bias membuka/ menutup
Konsep umum sebuah elektroskop adalah :
P N P ( Positif Negatif Positif )
N P N ( Negatif Positif Negatif )
P N P N P N
b. Beda Potensial Listrik
Beda potensial listrik adalah banyaknya energi yang dipakai untuk memindahkan muatan listrik dari potensial tinggi ke potensial rendah.
V = W / Q W = V.Q Q = W / V
Ket :
V = Beda potensial listrik ………. Volt W = Energi listrik ………. Joule Q = Muatan listrik ……… Coulomb
Contoh :
1. Diperlukan energi sebesar 200 joule untuk memindahkan muatan sebanyak 50 coulomb dari potensial tinggi ke potensial rendah. Berapakah beda potensial kedua titik tersebut ?
Penyelesaian :
V = W/Q = 200 J/ 50C = 4 Volt
Penyelesaian :
W = V x Q = 12 Volt x 60 Coulomb = 720 Joule c. Gejala dan Penerapan Listrik Statis
1. Petir (Halilintar)
Awan yang bermuatan listrik negative yang melintas diatas atap gedung akan menimbulkan induksi terhadap atap gedung. JIka muatannya sangat besdar akan terjadi aliran loncatan electron yang sangat besar berupa loncatan bunga api yang disebut petir. Petir yang sampai ke bumi disebut kilat. Kilat dapat menimbulkan panas yang besar. Udara yang dilalui kilat akan mengalami pemuaian secara tiba-tiba dan mengahsilkan bunyi yang keras disebut guruh atau Guntur. Petir selalu mencari jalan tersingkat untuk mencapai bumi. Untuk menghindari sambaran petir digunakan alat penangkal petir yang terbuat dari kawat tembaga.
2. Ledakan tangki minyak
Tangki m inyak yang kosong mengandung uap gas yang mudah terbakar. Uap ini bisa melkedak jika ada loncatan elektron/ bunga api yang ditimbulkan oleh listrik statis. Makanya kita sering melihat mobil tangki minyak memiliki rantai yang terjuntai hingga ke jalan raya.
3. Generator Van de Graaff
Generator Van de Graaff adalah alat yang dapat menghasilkan muatan listrik statis dalam jumlah yang sangat besar dengan cara penggosokan. Generator ini dirancang oleh Robert Jemison Van de Graaff pada tahun 1931 di MIT USA.
4. Penggumpal Asap
Ditemukan oleh Frederick Gardner Cottrel pada tahun 1906 dengan alat ini asap pabrik yang keluar dapat digumpalkan sehingga mengurangi polusi udara.
5. Pengecatan mobil
Ketika cat disemprotkan, butir-butir halus cat akan menjadi bermuatan listrik karena bergesekan dengan udara. Mobil yang di cat diberi muatan yang berlawanan dengan muatan butiran cat sehingga butiran cat akan tertarik ke mobil.
6. Mesin photocopy
Mesin fotocopy memiliki prinsip muatan induksi dan gaya coulomb. Bagian utama mesin fotocopy adalah pelat photo konduktif yang akan bermuatan listrik jika diberikan cahaya. 7. Printer inkjet
UJI KOMPETENSI
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat !
1. Partikel penyusun atopm yang bermuatan negatif adalah … 2. Sebuah atom terdiri dari …
3. Berikut ini yang termasuk partikel pembentuk inti atom adalah … 4. Atom dikatakan netral jika …
5. Batang kaca digosok dengan kain sutra menjadi bermuatan positif karena … 6. Dua buah benda akan tolak-menolak jika ...
7. Alat yang digunakan untuk mengetahui jenis muatan listrik statis suatu benda adalah ... 8. Jika dalam ruangan di sekitar muatan listrik terdapat gaya listrik, ruangan itu disebut ...
9. Sebuah benda jika diletakkan pada penggaris plastik bermuatan ternyata ditolak. Jika didekatkan pada sepotong kaca yang bermuatan, benda tersebut akan tertarik. Jenis muatan benda itu adalah ...
10. Dua benda masing-masing bermuatan listrik sebesar 6 x 10-9 C dan 8 x 10-9 C pada jarak 4 cm. Gaya tolak menolak antara kedua muatan itu adalah …
11. Dua benda bermuatan listrik statis jaraknya diubah menjadi seperempat kali dari jarak semula. Gaya listrik statisnya sekarang ....
12. Ketika sedang turun hujan dengan petir yang sambar menyambar, apakah sebaiknya kita berlindung di bawah pohon ?
13. Mengapa mengelap kaca yang basah lebih baik menggunakan kertas koran dibandingkan dengan kaca ?
14. Menapa alat-alat yang bermuatan listrik cepat sekali berdebu ?
