Listrik Statis
Apakah kamu pernah iseng menggosokkan penggaris plastik pada tangan kemudian mendekatkannya ke rambut?… kalau memang pernah… tapi boleh juga sih dicoba… selanjutnya jika diamati… beberapa helai rambut berdiri karenanya. Cara lain, dengan menggunakan balon, gosokkan balon ke rambut kita kemudian tempelkanlah pada dinding…. balon akan menempel pada dinding. Beberapa contoh tersebut adalah salah satu dari sekian banyak fenomena listrik statis (elektrostatik) yang telah menjadi perhatian manusia sejak ribuan tahun lalu. Atau… dalam skala yang lebih besar fenomena elektrostatik sering kita lihat pada peristiwa timbulnya petir atau halilintar, hal ini diakibatkan adanya loncatan muatan listrik statis di ionosfir.
Inti atom
Partikel-partikel penyusun suatu atom:
Elektron → bermuatan negatif
Proton→ bermuatan positif
Neutron→ tidak bermuatan
Inti atom terdiri dari proton dan neutron, sementara elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan tertentu.
Interaksi Muatan-Muatan
Muatan yang sejenis akan saling tolak (plus dengan plus, minus dengan minus)
Muatan yang berlawanan jenis akan saling tarik(plus dengan minus)
Besar gaya tarik atau gaya tolak tersebut bisa ditemukan dengan rumus berikut:
 |
F = gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak dalam satuan newton (N)
q1 = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
q2 = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
k = konstanta gaya coulomb yang nilainya 9 x 109 dalam satuan yang standar
Catatan
- 1μC = 10−6 C = 0,000001 C (sepersejuta)
- Jika menjumpai muatan negatif, tidak perlu diikutkan tanda minusnya dalam perhitungan.
Sebaiknya dihafal saja, muatan-muatan dari interaksi berbagai kombinasi (gosok-menggosok) bahan berikut:
| Bahan-bahan | Hasil | Proses |
| Kaca - Kain Sutera | Kaca (+), Sutera (−) | Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera |
| Mistar plastik - Kain wool | Mistar plastik (−), Kain wool (+) | Elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik |
| Sisir - Rambut Manusia | Sisir (−), Rambut Manusia (+) | Elektron dari Rambut manusia berpindah ke sisir |
| Balon - Kain Wool | Balon (−), Kain Wool (+) | Elektron dari kain wool berpindah ke balon |
| Ebonit - Kain Wool | Ebonit (−), Kain Wool (+) | Elektron dari kain wool berpindah ke ebonit |
-Bahan yang digosok , (yang sebelah kiri) semuanya menjadi negatif , kecuali kaca.
Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera bisa juga dibahasakan, kain sutera mendapatkan tambahan elektron dari kaca, elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik bisa juga di katakan, mistar plastik mendapatkan tambahan elektron dari kain wool dan seterusnya.
Elektroskop
Berikut ilustrasi saat sebuah elektroskop netral di dekatkan ke benda bermuatan negatif.
Ilustrasi saat sebuah elektroskop masih netral, intinya adalah jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, baik di kepala (atas) maupun di daun kaki (bawah).
Sebuah benda bermuatan negatif kemudian didekatkan ke elektroskop.
Muatan negatif dari benda akan tolak menolak dengan muatan negatif dari kepala elektroskop, sehingga muatan negatif di kepala elektroskop kemudian menjauh jalan-jalan ke bawah /kaki.
Akibatnya, daun kaki yang tadinya netral, seimbang jumlah plus minusnya, sekarang menjadi menjadi lebih banyak muatan negatifnya, akhirnya kaki elektroskop akan terbuka akibat gaya tolak menolak muatan negatif di kaki kiri dan kanan elektroskop.
cara membuat elektroskup
Contoh-contoh soal hitungan di listrik statis 9 SMP
1) Dua buah muatan masing-masing q1 = 6 μC dan q2 = 12 μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 109 dalam satuan standar!
Pembahasan
Data dari soal:
q1 = 6μC = 6 x 10−6 C
q2 = 12μC = 12 x 10−6 C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10−1 meter
F = ….?
Dari rumus gaya coulomb didapatkan
2) Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah 1,6 C, tentukan jarak pisah kedua muatan tersebut!
Pembahasan
Data :
q1 = 6μC = 6 x 10−6 C
q2 = 6μC = 6 x 10−6 C
F = 1,6 C
r =….?
Gunakan rumus yang sama dari soal nomor 1
Jarak kedua muatan dalam centimeter adalah 4,5 cm.
3) Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/3 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi…F
Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (1/3)2 adalah 1/9 kemudian dibalik menjadi 9/1 atau 9 saja. Jadi jawabannya adalah menjadi 9 F
4) Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan dijauhkan menjadi 4 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi…F
Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (4)2 adalah 16 atau dalam pecahan 16/1, kemudian dibalik menjadi 1/16. Jadi jawabannya adalah menjadi 1/16 F
5) Titik A dan titik B mempunyai beda potensial listrik sebesar 12 volt. Tentukan energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 6μ Coulomb dari satu titik A ke titik B!
Pembahasan
Berikut rumus untuk menentukan jumlah energi yang diperlukan untuk membawa atau memindahkan muatan antara dua buah titik:
W = Q × ΔV
dimana:
W = energi atau usaha yang diperlukan dalam satuan joule (J)
Q = besar muatan dalam satuan Coulomb (C)
Δ V = beda potensial atau selisih potensial antara dua titik dalam satuan volt (V)
Sehingga:
W = Q × ΔV
W = 6μC × 12 volt = 72 μJ
Bank Soal Semester Listrik Statis 9 SMP
Try Out Listrik Statis 9 SMP
http://fisikastudycenter.com/fisika-smp/57-listrik-statis-kelas-ix-smp#ixzz22JCSpA40
Tahun 1700-an, seorang Ilmuan bernama Du Fay menunjukkan bahwa ada dua jenis gejala kelistrikan statik. Pertama bahwa gejala listrik ini dapat menimbulkan efek tarik-menarik pada benda tertentu dan yang kedua dapat menyebabkan tolak-menolak. Dari dua gejala ini disimpulkan terdapat dua jenis sumber listrik (yang kemudian disebut muatan listrik). Du Fay menamakan gejala ini dengan istilah resinous (-) dan vitreous (+).
Seorang ilmuan, sastrawan, politisi dan terutama salah seorang penggagas deklarasi kemerdekaan Amerika, Benjamin Franklin pada tahun 1752 kemudian menyatakan bahwa kedua jenis listrik (muatan listrik) ini sebagai positif (+) dan negatif (-). Penamaan ini dipakai hingga saat ini dan amat membantu dalam menjelaskan gaya elektrostatik.
Robert A. Millikan (1869-1953) kemudian melakukan eksperimen yang bertujuan mencari harga muatan yang paling kecil yang bisa didapatkan. Percobaan Millikan dikenal sebagai percobaan tetes-minyak (oil-drop). Percobaan ini dilakukan dengan meneteskan minyak dengan tetesan kecil melalui dua pelat logam dengan beda potensial yang dapat diatur. Medan listrik yang dihasilkan dari kedua pelat akan menarik muatan listrik dari tetesan minyak tadi pada pelat bagian atas, dan jika beda tegangan diatur agar cukup bisa mengimbangi gaya gravitasi pada tetes minyak, maka partikel-partikel minyak yang mengandung muatan tadi akan melayang karena keseimbangan gaya ini. Pada keadaan ini gaya gravitasi (yang dapat kita hitung) sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat diketahui besarnya. Melalui banyak percobaan dengan tetes minyak yang beragam massanya, maka Millikan mengamati bahwa hasil dari muatan listrik yang diperoleh selalu kelipatan dari 1,602 x 10-19 C. Hasil percobaan tetes minyaknya didapatkan harga muatan terkecil sebesar 1,6 x 10-19. Harga muatan ini dimiliki oleh partikel terkecil elektron, sehingga bilangan tersebut disebut e (muatan elektron). e = 1,602 x10-19 C. Artinya benda apapun yang bermuatan listrik, muatannya adalah kelipatan bilangan bulat dari harga e (1e, 2e, 3e, dst). Atas percobaan ini Millikan menerima hadiah Nobel bidang Fisika.
HUKUM COULOMB
Pada tahun 1768, melalui sebuah percobaan, Coulomb mendapatkan bahwa muatan-muatan sejenis akan menimbulkan efek tarik-menarik (atraktif) dan benda yang berlainan jenis akan saling menolak (repulsif). Gaya tarik/tolak ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda/muatan dan sebanding dengan besarnya muatan benda tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar