Listrik Statis

Untuk materi ini mempunyai 1 Kompetensi Dasar yaitu:

Kompetensi Dasar :

  1. Mendeskripsi-kan muatan listrik untuk memahami gejala-gejala listrik statis serta kaitannya dalam kehidupan sehari-hari

 

Benda Bermuatan Listrik

Bagian terkecil dari unsur yang belum mengalami perubahan sifat disebut atom. Menurut teori atom, atom semula dapat dianggap terdiri atas tiga macam partikel. Ketiga macam partikel tersebut digambarkan dengan model atom. Ketiga macam partikel penyusun atom masing-masing dinamakan proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak di pusat atom. sedangkan elektron selalu bergerak mengelilingi pusat atom dengan lintasan tertentu. Massa proton dan neutron jauh lebih besar daripada elektron. Akan tetapi ukuran pusat atom yang terdiri atas proton dan neutron jauh lebih kecil dari pada, jari-jari lintasan elektron.

Oleh karena itu, proton den neutron merupakan pusat massa atom disebut sebagai inti atom (nukleon). Inti atom mempunyai gaya tarik. Gaya inilah yang menyebabkan elektron dapat bergerak mengelilingi inti pada lintasannya. Besar gaya tarik inti atom terhadap elektron berbeda untuk bahan yang berbeda. Karena suatu hal, elektron dapat lepas dan berpindah ke atom lain. Hal ini mengakibatkan perubahan sifat atom. Berdasarkan kenyataan ini, kita dapat membedakan atom menjadi atom netral, atom bermuatan positif, dan atom bermuatan negatif.

  1. Atom netral terjadi pada atom yang mempunyai jumlah proton sama dengan elektron.
  2. Atom bermuatan positif terjadi pada atom netral yang melepaskan elektron (kekurangan elektron).
  3. Atom bermuatan negatif terjadi pada atom netral yang menangkap elektron (kelebihan elektron).
Gambar:atom2.gif

Dengan demikian. kita dapat menyatakan bahwa elektron bermuatan negatif. sedangkan inti atom bermuatan positif. Pada perkembangan selanjutnya. diketahui bahwa protonlah yang sebenarnya bermuatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan. Muatan positif dan negatif dapat juga terjadi pada bendla. Benda yang bermuatan itu disebut benda bermuatan listrik Muatan benda itulah yang disebut listrik statis.

Gambar:penggaris.jpg

“Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wol, terjadi perpindahan elektron dari kain wol ke penggaris plastik”. Hal itu terjadi karena gaya tarik inti atom plastik terhadap elektron lebih kuat dari pada gaya tarik inti atom kain. Tentu saja perpindahan tersebut, akan lebih banyak jika penggosokan yang dilakukan lebih lama. Artinya, muatan listrik penggaris plastik menjadi lebih besar. Itulah sebabnya. gaya tarik penggaris plastik menjadi lebih kuat jika digosok lebih lama. Ketika batang kaca digosok dengan kain sutra, terjadi perpindahan elektron dari batang kaca ke kain sutra. Hal itu terjadi karena gaya tarik inti atom kain terhadap elektron lebih kuat dari pada gaya tarik inti atom kaca. Tentu saja batang kaca akan makin banyak kekurangan elektron jika penggosokan dilakukan lebih lama.

Artinya, muatan listrik batang kaca menjadi lebih besar. Itulah sebabnya, gaya tarik batang kaca menjadi lebih besar. Sebenarnya, ketika terjadi perpindahan elektron dari kain wol ke penggaris plastik. kain wol menjadi kekurangan elektron (bermuatan positif). Namun. pada saat yang hampir bersamaan, terjadi perpindahan elektron dari tangan kita ke kain wol. Akibatnya, kain wol menjadi netral. Demikian juga halnya yang terjadi pada kain sutra.

Sebenarnya. ketika terjadi perpindahan elektron dari kaca ke kain sutera. kain sutera menjadi kelebihan elektron (bermuatan negatif). Namun. elektron tersebut tidak berhenti di kain sutra, tetapi terus mengalir ke tangan kita. Akibatnya, kain sutra menjadi netral. Adapun pada penggaris plastik dan batang kaca, aliran elektron seperti itu tidak terjadi. Dengan demikian. kita dapat membedakan benda menjadi dua macam, yaitu benda yang mudah dialiri elektron dan benda yang sulit dialiri elektron. Benda yang mudah dialiri elektron disebut konduktor, contohnya tubuh manusia dan benda logam. sedangkan benda yang sulit dialiri elektron disebut isolator, contohnya plastik, karet, dan kaca.

Hukum Coulomb

Interaksi antar muatan juga dapat dijelaskan dengan menggunakan elektroskop. Mula-mula, daun elektroskop netral. Ketika benda bermuatan negatif didekatkan pada tutup logam, terjadilah gaya tolak-rnenolak antar elektron pada benda dan tutup logam. Hal ini menyebabkan elektron-elektron pada tutup logam banyak mengalir ke bawah. Akibatnya, pelat logam dan daun elektroskop keduanya bermuatan negatif. Hal itu menyebabkan daun elektroskop mekar. Demikian pula yang terjadi.jika benda bermuatan positif didekatkan ke tutup logam. Daun elektroskop mekar karena pelat logam dan daun elektroskop keduanya bermuatan positif. Jadi, jika sebuah penghantar (dalam hal ini elektroskop) didekati benda bermuatan, dalam penghantar tersebut terjadi pemisahan muatan listrik. Muatan yang sejenis dengan muatan benda akan menjauh dan muatan yang berlainan jenis dengan muatan benda akan mendekat. Pemisahan muatan listrik seperti itu disebut Induksi Listrik. Peristiwa induksi listrik di elektroskop terjadi jika tutup logam kita sentuh dengan tangan.
Menguncup atau mekarnya daun elektroskop disebabkan adanya gaya interaksi antar muatan. Jika diamati dengan cermat, gaya tolak-menolak atau tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik berlangsung tanpa kedua benda itu bersentuhan. Hal itu menunjukkan bahwa di sekitar benda itu terdapat gaya listrik. Gaya listrik termasuk gaya tak sentuh. Ruangan di sekitar benda bermuatan listrik tempat gaya-gaya listrik bekerja disebut medan listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis-garis gaya listrik yang berawal dari muatan positif dan berakhir pada muatan negatif.

Gambar:coulomba.jpg

Menurut Charles Augustin de Coulomb, “besar gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”. Pernyataan ini sering dikenal sebagai hukum Coulomb. Secara matematis, hukum Coulomb dapat ditulis dalam bentuk persamaan

Gambar:coulomb.jpg

Sebuah muatan yang diletakkan dekat dengan muatan akan terjadi interaksi antara kedua muatan tersebut. Dengan adanya interaksi dua muatan sejenis atau tak sejenis, berarti di sekitar kedua muatan terdapat medan listrik. Gaya interaksi atau gaya Coulomb per satuan muatan dinamakan kuat medan listrik dan diberi simbol E.

Gambar:coulomb2.jpg

Satuan dari kuat medan Arah kuat medan listrik searah dengan gaya Coulomb. Aliran elektron hanya dapat terjadi dari benda yang mempunyai kandungan elektron tinggi ke benda yang mempunyai kandungan elektron rendah. Benda yang mempunyai kandungan elektron tinggi dikatakan berpotensial rendah, sedangkan benda yang mempunyai kandungan elektron rendah dikatakan mempunyai potensial tinggi. Jadi, elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi. Aliran elektron inilah yang selanjutnya menimbulkan arus listrik. Jika sebuah benda diberi muatan listrik, muatan-muatan sejenis pada benda itu akan saling menolak. Muatan-muatan itu berusaha mengambil tempat sejauh-jauhnya dari muatan sejenis yang lain. Hal itu yang menyebabkan muatan listrik pada suatu benda cenderung berada di permukaan benda itu. Kecenderungan seperti itulah yang menyebabkan permukaan runcing mempunyai potensial listrik yang tinggi jika bermuatan listrik. Permukaan runcing lebih mudah terinduksi daripada permukaan datar, setiap satu satuan muatan positif disebut potensial listrik. Potensial listrik dinyatakan dalam satuan volt (V). Satuan volt = joule/coulomb. Jadi. I joule adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan I coulomb dari satu titik ke titik lain yang memiliki beda potensial I volt. Secara matematis, pernyataan itu dapat ditulis

Gambar:coulomb3.jpg

Potensial listrik pada suatu titik (P) yang ditimbulkan oleh sebuah muatan listrik dirumuskan.

  V = k.q/r

Satuan potensial listrik adalah volt atau V. Apabila titik P dipengaruhi oleh beberapa muatan potensial.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s