LAPORAN PRAKTIKUM LISTRIK STATIS
Nama: Maulana Firmansyah NIM: K2322046
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2023
A. Judul : Listrik Statis
B. Tujuan :
1. Menganalisa faktor yang memengaruhi gaya listrik.
2. Menentukan jenis muatan listrik dengan elektroskop.
C. Dasar Teori
1. Listrik Statis
“Listrik statis adalah berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda”
(Khoironi, 2021). Listrik statis berarti bahwa relatif satu sama lain, muatan tidak bergerak atau bergerak dengan sangat pelan. Berdasarkan Halliday (2016), terdapat dua jenis muatan, yaitu positif dan negatif. Suatu benda dikatakan bermuatan positif ketika kekurangan elektron serta negatif apabila kelebihan elektron. Muatan ini bersifat kekal, artinya muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan akan tetapi dapat berpindah. Ketika benda yang bermuatan didekatkan, maka akan timbul gaya listrik statis. Benda dengan muatan sejenis akan saling tolak menolak, sedangkan benda dengan muatan yang berbeda akan tarik menarik.
Menurut Serway (2014), terdapat tiga jenis bahan berdasarkan mudah tidaknya elektron bergerak dalam bahan tersebut:
a. Konduktor
Konduktor adalah bahan yang sebagian elektronnya tidak terikat atom dan dapat bergerak dengan cukup bebas dalam bahan tersebut, misalnya Tembaga dan Aluminium. Bahan ini dapat dijadikan bermuatan dengan cara induksi. Misalnya ketika penggaris yang bermuatan negatif setelah digosok dengan rambut didekatkan pada benda dengan bahan yang berupa konduktor, maka akan terjadi pemisahan muatan di mana elektron akan terdistribusi merata dalam seluruh permukaan benda tersebut menjauhi penggaris dan menjadikan seluruh benda tersebut bermuatan.
b. Isolator
Isolator adalah bahan yang elektronnya terikat atom dan tidak dapat bergerak dengan bebas dalam bahan tersebut, misalnya Kaca dan Plastik. Bahan ini dapat dijadikan bermuatan dengan cara melakukan
penggosokan. Akan tetapi, elektron hanya dapat bergerak dengan cukup bebas pada bagian yang sudah digosok sehingga hanya bagian yang sudah digosok yang menjadi bermuatan.
c. Semikonduktor
Bahan dengan sifat di antara konduktor dan isolator. Misalnya silikon dan germanium.
2. Elektroskop dan Prinsip Kerjanya
Khoironi (2021) menyatakan bahwa elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda. Di dalam peti kaca elektroskop terdapat dua buah daun elektroskop yang dapat membuka atau menutup. Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke kepala elektroskop melalui konduktor yang terisolasi dari peti.
Ketika elektroskop masih netral (tidak bermuatan), daun-daun bergantung lurus ke bawah. Ketika benda bermuatan negatif didekatkan ke kepala elektroskop, maka terjadi pemisahan muatan melalui induksi. Elektron- elektron didorong turun menuju kedua daun elektroskop yang menyebabkan kedua daun elektroskop bermuatan negatif dan timbul gaya saling tolak menolak sehingga daun elektroskop terbuka. Sedangkan ketika benda bermuatan positif didekatkan, terjadi juga pemisahan muatan mealalui induksi.
Elektron elektron ditarik naik menuju ke kepala elektroskop yang menyebabkan kedua daun bermuatan positif dan timbul gaya tolak menolak sehingga daun elektroskop terbuka.
3. Gejala Listrik Statis Akibat Penggosokan Berbagai Benda / Bahan a. Penggaris dan Kain Wol
Elektron pada kain wol berpindah ke penggaris yang menyebabkan penggaris kelebihan elektron dan menjadi bermuatan negatif.
b. Penggaris dan Kain Sutra
Elektron pada penggaris berpindah ke kain sutra yang menyebabkan penggaris kehilangan elektron dan menjadi bermuatan positif.
c. Penggaris dan Rambut
Elektron pada rambut berpindah ke penggaris yang menyebabkan penggaris kelebihan elektron dan menjadi bermuatan negatif.
d. Kaca dan Kain Wol
Elektron pada kaca berpindah ke kain wol yang menyebabkan kaca kekurangan elektron dan menjadi bermuatan positif.
e. Kaca dan Kain Sutra
Elektron pada kaca berpindah ke kain sutra yang menyebabkan kaca kekurangan elektron dan menjadi bermuatan positif
f. Kaca dan Rambut
Elektron pada kaca berpindah ke rambut yang menyebabkan kaca kekurangan elektron dan menjadi bermuatan positif
D. Alat dan Bahan No Alat dan
Bahan
Jumlah Gambar
1 Penggaris plastik
1 buah
2 Batang kaca 1 buah
3 Kain wol 1 potong ukuran secukupnya
4 Kain sutera 1 potong ukuran secukupnya
5 Kertas 1 lembar
6 Gunting 1 buah
7 Paku 1 buah
8 Botol kaca 1 buah
9 Plastisin Secukupnya
10 Kawat Tembaga 1 potong panjang secukupnya
11 Aluminium foil 2 potongan kecil
E. Prosedur Percobaan
I. Pembuatan Elektroskop
1. Alat dan bahan yang dibutuhkan disiapkan
2. Botol kaca disiapkan kemudian bagian tengah tutup botol dilubangi dengan paku
3. Kawat tembaga disiapkan kemudian ditekuk pada bagian atasnya membentuk spiral, bagian bawah kawat juga dikelupas menggunakan gunting
4. Kawat tembaga dimasukkan ke lubang tutup botol 5. Bagian bawah tembaga ditekuk membentuk kail pancing
6. Plastisin ditempelkan pada bagian permukaan tutup botol
7. 2 potong aluminium berukuran kecil disiapkan sebagai daun elektroskop 8. Bagian ujung potongan aluminium foil dilubangi
9. Kedua potongan aluminium foil digantungkan di bagian bawah kawat tembaga yang berbentuk kail pancing
10. Tutup dipasangkan pada botol
11. Elektroskop sederhana siap digunakan.
II. Kegiatan 1
1. Alat dan bahan disiapkan
2. Kertas dipotong hingga berukuran sekecil mungkin 3. Penggaris digosokkan dengan kain wol secara berulang
4. Penggaris yang telah digosokkan didekatkan ke potongan-potongan kertas sejauh 1cm
5. Keadaan dan jumlah kertas yang tertarik oleh penggaris diamati dan dicatat hasilnya pada Tabel 1.1
6. Langkah 3-5 diulangi dengan menggosokkan penggaris pada kain sutra dan rambut
7. Langkah 3-6 diulangi dengan mengganti penggaris dengan kaca.
III. Kegiatan 2
1. Alat dan bahan disiapkan
2. Penggaris digosokkan pada rambut
3. Penggaris yang sudah digosok didekatkan ke kepala elektroskop
4. Perubahan yang terjadi pada daun elektroskop diamati dan dicatat hasilnya pada tabel 1.2
5. Langkah 2-4 diulangi dengan menggosokkan penggaris ke kain wol dan sutra.
6. Langkah 2-5 diulangi dengan mengganti penggaris dengan kaca.
F. Hasil Praktikum 1. Tabel 1.1
Perlakuan Keterangan
Keadaan Kertas
Jumlah Potongan
Kertas Yang Tertarik
Gambar
Penggaris-Kain Wol
Tertarik 4
Penggaris-Kain Sutra
Tertarik 12
Penggaris-Rambut Tertarik 10
Kaca-Kain Wol Tertarik 1
Kaca-Kain Sutra Tertarik 1
Kaca-Rambut Tertarik 2
2. Tabel 1.2
Perlakuan Daun Elektroskop
(Terbuka / Tertutup)
Muatan Penggaris
(+ / -)
Muatan Daun Elektroskop (+ / -)
Penggaris-Kain Wol
Tertutup Netral Netral
Penggaris-Kain Sutra
Tertutup Netral Netral
Penggaris- Rambut
Tertutup Netral Netral
Kaca-Kain Wol Tertutup Netral Netral
Kaca-Kain Sutra Tertutup Netral Netral
Kaca-Rambut Tertutup Netral Netral
G. Analisis dan Pembahasan
Gaya listrik statis adalah gaya yang timbul ketika dua benda dengan muatan sejenis atau berbeda didekatkan. Listrik statis berarti bahwa relatif satu sama lain, muatan tidak bergerak atau bergerak dengan sangat pelan. Terdapat dua jenis muatan, yaitu positif dan negatif. Muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat berpindah. Benda awalnya dalam keadaan netral. Terdapat tiga jenis benda berdasarkan mudah tidaknya elektron bergerak di dalamnya: konduktor, isolator, dan semikonduktor. Untuk menjadikan benda bermuatan, dapat dilakukan penggosokan suatu benda menggunakan benda lain tertentu, misalnya penggaris dengan rambut. Pada benda isolator misalnya berbahan plastik, hanya bagian yang sudah digosok yang akan menjadi bermuatan. Sedangkan pada benda dengan bahan konduktor misalnya tembaga, ketika benda dijadikan bermuatan menggunakan metode induksi maka seluruh permukaan benda juga menjadi bermuatan.
Untuk mengetahui adanya muatan pada benda, digunakan alat bernama elektroskop. Elektroskop terdiri dari kepala elektroskop yang terhubung ke bawah dengan daun elektroskop di mana kepala elektroskop hingga daun elektroksop ini terbuat dari bahan konduktor dan terhubung juga melalui konduktor seperti kawat tembaga. Bagian dalam elektroskop ini juga diisolasi dari wadahnya yang transparan menggunakan isolator. Elektroskop bekerja berdasarkan prinsip induksi, di mana akan terjadi pemisahan muatan pada seluruh bagian elektroskop yang terbuat dari bahan
konduktor. Misalnya ketika penggaris yang bermuatan negatif didekatkan ke kepala elektroskop, elektron pada elektroskop akan didorong turun menuju kedua daun elektroskop yang menyebabkan kedua daun bermuatan negatif dan timbul gaya tolak menolak. Sedangkan ketika didekati benda bermuatan positif, elektron akan naik ke kepala elektroskop yang menyebabkan kedua daun bermuatan positif dan timbul gaya tolak-menolak pula. Sehingga pada intinya, daun elektroskop akan membuka ketika kepala elektroskop didekati benda bermuatan.
Berdasarkan dasar teori yang sudah dipaparkan, praktikum dilaksanakan pada tanggal 3 Maret 2023 dengan tujuan untuk menganalis faktor yang memengaruhi gaya listrik serta menentukan jenis muatan listrik menggunakan elektroskop. Untuk melakukan praktikum ini, diperlukan alat dan bahan berupa: Penggaris plastik (1 buah), batang kaca (1 buah), kain wol (1 potong ukuran secukupnya), kain sutra (1 potong ukuran secukupnya), kertas (1 buah), gunting (1 buah), paku (1 buah), botol kaca (1 buah), plastisin (secukupnya), kawat tembaga (1 potong panjang secukupnya), serta aluminium foil (2 potong ukuran kecil).
Dalam pelaksanaan praktikum, terdapat beberapa kegiatan yang dibagi menjadi Pembuatan Elektroskop serta dilanjutkan Kegiatan 1 dan 2 dengan langkah-langkah sebagai berikut:
I. Pembuatan Elektroskop
1. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan
2. Menyiapkan botol kaca kemudian melubangi bagian tengah tutup botol dengan paku
3. Menyiapkan kawat tembaga kemudian menekuk pada bagian atasnya membentuk spiral, kemudian mengelupasbagian bawah kawat juga menggunakan gunting
4. Memasukkan kawat tembaga ke lubang tutup botol 5. Menekuk bagian bawah tembaga membentuk kail pancing 6. Menempelkan plastisin pada bagian permukaan tutup botol 7. Menyiapkan 2 potong aluminium berukuran kecil sebagai daun
elektroskop
8. Melubangi bagian ujung potongan aluminium foil
9. Menggantungkan potongan aluminium foil di bagian bawah kawat tembaga yang berbentuk kail pancing
10. Memasangkan tutup dipasangkan botol
II. Kegiatan 1
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Memotong kertas hingga berukuran sekecil mungkin 3. Menggosokkan penggaris dengan kain wol secara berulang
4. Mendekatkan penggaris yang telah digosokkan ke potongan-potongan kertas sejauh 1cm
5. Mengamati dan mencatat keadaan dan jumlah kertas yang tertarik oleh penggaris pada Tabel 1.1
6. Megulangi langkah 3-5 dengan menggosokkan penggaris pada kain sutra dan rambut
7. Mengulangi langkah 3-6 dengan mengganti penggaris dengan kaca.
III. Kegiatan 2
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Menggosokkan penggaris pada rambut
3. Mendekatkan penggaris yang sudah digosok ke kepala elektroskop 4. Mengamati perubahan yang terjadi pada daun elektroskop dan mencatat
hasilnya pada tabel 1.2
5. Mengulangi langkah 2-4 dengan menggosokkan penggaris ke kain wol dan sutra.
6. Mengulangi langkah 2-5 dengan mengganti penggaris dengan kaca.
Setelah membuat elektroskop kemudian melakukan kegiatan 1 & 2, didapatkanlah hasil percobaan yang dicatat pada tabel 1.1 & 1.2 dengan analisis sebagai berikut:
I. Analisis Tabel 1.1
Dari hasil percobaan, setelah melakukan penggosokan dengan berbagai bahan sebanyak 6 jenis, diperoleh hasil bahwa semua kertas tertarik dari keenam percobaan tersebut namun dengan jumlah potongan yang berbeda-beda sebagai berikut:
1. Penggaris dengan kain wol: 4 2. Penggaris dengan kain sutra: 12 3. Penggaris dengan rambut: 10 4. Kaca dengan kain wol: 1 5. Kaca dengan kain sutra: 1 6. Kaca dengan rambut: 2
Dibanding dengan kaca, penggaris selalu menarik lebih banyak potongan kertas, kemudian di antara bahan yang digunakan untuk menggosok yaitu kain wol, sutra, dan rambut, tidak dapat ditentukan secara pasti penggosokan menggunakan bahan apa yang menarik paling banyak kertas. Hal ini dikarenakan urutan banyak kertas yang tertarik pada saat penggosokan kaca dan penggaris menggunakan berbagai bahan berbeda sebagai berikut:
Penggaris: Sutra>Rambut>Wol Kaca: > Rambut>Wol=Sutra
Dari hasil percobaan, terlihat banyak kertas yang tertarik berbeda-beda tergantung bahan yang digunakan dalam penggosokan. Akan tetapi, banyak kertas yang tertarik ini juga bisa saja dapat dipengaruhi oleh lama penggosokan serta jarak benda yang digosok saat didekatkan dengan kertas. Hal tersebut bisa saja menjadi faktor lain yang mempengaruhi banyaknya kertas yang tertarik karena gaya listrik statis, namun fokus pada praktikum ini adalah pada bahan yang digunakan sehingga dalam tabel juga hanya terdapat seperti itu.
II. Analisis Tabel 1.2
Dari hasil percobaan, setelah melakukan penggosokan dengan berbagai bahan sebanyak 6 jenis kemudian mendekatkannya ke kepala elektroskop, didapatkan hasil bahwa kepala elektroskop selalu tertutup. Ini berarti bahwa dari keenam percobaan, daun dan benda yang didekatkan ke kepala elektroskop netral atau tidak bermuatan. Hal ini bertentangan dengan dasar-dasar teori dan juga hasil kegiatan 1. Ketika daun elektroskop tertutup, artinya daun dalam keadaan netral yang berarti bahwa ketika suatu benda didekatkan ke kepala elektroskop dan daun elektroskop tetap menutup, maka benda tersebut netral atau tidak bermuatan. Akan tetapi, dari hasil kegiatan 1 diperoleh bahwa dari keenam penggosokan, seluruhnya dapat menarik kertas yang berarti timbul gaya listrik statis tarik-menarik karena muatan yang berbeda. Sehingga, penggaris dan kaca yang dapat menarik kertas setelah digosok dengan berbagai bahan seharusnya dapat dipastikan bermuatan sesuai dasar teori mengenai penggosokkan dengan berbagai bahan.
Faktor Kesalahan:
Dikarenakan ketidaksesuaian hasil Kegiatan 2 dengan Kegiatan 1 dan juga dasar teori, maka dapat dipastikan bahwa terdapat kemungkinan kesalahan yang dilakukan pada saat Kegiatan 2. Kemungkinan pertama adalah pada saat pembuatan elektroskop. Pada saat pemasangan kawat tembaga ke tutup botol melalui plastisin, terdapat kemungkinan bahwa kawat tembaga juga menempel ke tutup botol yang terbuat dari logam tanpa terisolasi plastisin. Hal inilah yang menyebabkan daun elektroskop tidak terbuka karena benda yang digosok serta kawat tembaga dan daun elektroskop tidak sepenuhnya terisolasi sehingga terjadi juga interaksi muatan dari benda yang digosok dengan tutup botol dan juga botolnya. Kemungkinan kesalahan lainnya adalah daun elektroskop tidak cukup leluasa untuk bergerak dikarenakan kesalahan pada saat pemasangan ditambah muatan yang dihasilkan dari penggosokan yang tidak cukup besar.
H. Kesimpulan a. Saran
Sebaiknya sebelum melakukan praktikum akan lebih baik apabila memahami alasan dalam melakukan setiap langkah prosedur sehingga dapat mengurangi faktor kesalahan yang akan timbul dan menyebabkan ketidaksesuaian dengan dasar teori serta memunculkan kebingungan.
b. Simpulan
Gaya listrik statis timbul karena adanya benda dengan muatan listrik yang berdekatan dengan muatan sama (timbul gaya tolak-menolak) atau berbeda (timbul gaya tarik-menarik). Semakin besar muatan, maka semakin besar gaya listrik statis yang timbul. Untuk menjadikan suatu benda bermuatan, dapat dilakukan penggosokan. Berdasarkan hasil praktikum, diperoleh bahwa penggunaan bahan yang berbeda dalam penggosokan menyebabkan perbedaan muatan yang berbeda pula yang ditunjukkan oleh perbedaan banyaknya kertas yang tertarik karena gaya listrik statis.
Elektroskop dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan pada suatu benda. Elektroskop bekerja berdasarkan prinsip induksi. Daun elektroskop akan membuka ketika benda bermuatan didekatkan ke keapala elektroskop. Dari hasil percobaan, diperoleh bahwa seluruh benda yang sudah digosok dan daun elektroskop tetap netral padahal benda-benda yang sudah dapat digosok tersebut dapat menarik kertas (berarti terdapat gaya listrik statis karena perbedaan muatan) yang berarti bahwa terdapat kesalahan dalam pelaksanaan kegiatan 2. Kemungkinan penyebab kesalahan tersebut antara lain:
1) Batang kawat yang menghubungkan kepala dan daun elektroskop yang tidak terisolasi oleh plastisin dengan cukup baik. 2)Kesalahan pemasangan daun elektroskop yang menyebabkan daun tidak leluasa bergerak. 3)Kurangnya perbedaan muatan yang dihasilkan dari penggosokan.
I. Daftar Pustaka
Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics. Hoboken:
John Wiley & Sons.
Khoironi. 2021. Listrik Statis. Semarang: Mutiara Aksara
Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Physics for Scientists and Engineers. Boston:
Cengage Learning.
