Listrik statis

1
Kompetensi 5
Memahami konsep kelistrikan dan kemagnetan serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator
Menjelaskan gejala listrik dalam penerapan kehidupan sehari-hari.
Pengertian Listrik Statis
A
LISTRIK STATIS
S+
-
-
Gambar 1.1 Skema Atom
Proton
Neutron
Elektron
emua zat tersusun atas atom-atom. Setiap atom terdiri atas inti atom (proton dan neutron) dan elektron. Proton adalah atom yang bermuatan listrik positif, neutron adalah atom yang tidak bermuatan listrik, sedangkan elektron adalah atom yang bermuatan listrik negatif.
Kegiatan berikut akan memberi kita gambaran mengenai fenomena listrik statis menggunakan alat dan bahan sederhana.
Kegiatan 1.1
-
Siapkan sebuah penggaris plastik, sepotong kain wol, dan serpihan kertas.
-
Gosoklah penggaris plastik dengan menggunakan kain wol. Lakukan selama beberapa saat (hingga penggaris plastik terasa hangat).
-
Dekatkan penggaris plastik pada serpihan kertas. Perhatikan apa yang terjadi pada penggaris plastik? Mengapa terjadi hal demikian?
Sebuah benda bisa bermuatan listrik jika diberi perlakuan, tapi muatan listrik yang dihasilkan tidak dapat bertahan lama. Hal inilah yang disebut dengan listrik statis.
Cara Membuat Listrik Statis
B
Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk membuat benda netral menjadi benda bermuatan listrik, seperti dengan cara:
-
Menggosok
Kegiatan 1.1 merupakan salah satu cara membuat benda netral menjadi benda bermuatan listrik. Penggaris plastik yang digosok dengan kain wol akan menerima elektron dari kain wol. Oleh karena itu, penggaris plastik menjadi bermuatan negatif. Potongan kertas kecil-kecil awalnya netral. Saat penggaris plastik didekatkan ke serpihan kertas, terjadi pemisahan muatan di serpihan kertas. Muatan positif pada serpihan kertas mendekati penggaris plastik, sedangkan muatan negatif menjauhi penggaris plastik. Hal ini mengakibatkan serpihan kertas tertarik ke penggaris plastik.
Tabel 1.1 Beberapa benda dapat bermuatan listrik jika digosok
Benda
|
Kegiatan
|
Muatan listrik yang dihasilkan
|
Plastik
|
digosok dengan kain wol
|
Plastik bermuatan negatif
|
Ebonit
|
digosok dengan kain wol
|
Ebonit bermuatan negatif
|
Kaca
|
digosok dengan kain sutera
|
Kaca bermuatan positif
|
-
Induksi Listrik
Kalian tahu nggak induksi listrik itu apa…???
Induksi listrik adalah fenomena fisika yang apabila pada suatu benda yang tadinya netral atau (tidak bermuatan listrik) menjadi bermuatan listrik karena akibat adanya pengaruh dari gaya listrik atau dari benda yang bermuatan lain dan didekatkan padanya.
Untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda, digunakanlah alat yang disebut Elektroskop. Bagaimana cara membuat elektroskop? Yuk.. kita buat elektroskop sederhana.
Kegiatan 1.2
-
Persiapkan alat dan bahan sesuai tabel berikut.
-
Nama Alat dan Bahan
|
Jumlah
|
Fungsi
|
Stoples kaca
|
1
|
|
Gabus
|
1
|
tutup stoples
|
Kawat besi
|
Secukupnya
|
|
Kertas timah
|
Secukupnya
|
|
Batang besi kaca
|
1
|
|
Batang besi plastik
|
1
|
|
Kain Wol
|
1
|
|
Catatan: Sejak percobaan telah diatur, jaga agar tidak menyentuh kawat besi dengan tangan kamu, karena muatan listrik akan hilang.
Cara Kerja:
-
Tusuk kawat melewati bagian tengah gabus, agar menembus bagian atas dan bagian bawahnya. Tekuk bagian ujung bawah.
-
Lipat kertas timah menjadi setengah bagian. Gantunglah kertas timah menjadi bagian ujung bawah kawat. Letakkan gabus pada bagian atas toples.
-
Gosokkan batang besi plastik dengan kain wol. Kemudian, sentuhlah bagian ujung kaawat dengan batang besi plastik. Amati apa yang terjadi.
-
Beri muatan pada batang besi kaca dengan cara menggosokkannya dengan kain wpl. Sentuhlah bagian atas kawat dengan batang besi kaca. Amati apa yang terjadi.
Elektroskop itu adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan listrik statis. Elektroskop itu bekerja berdasarkan prinsip induksi listrik. Elektrometer adalah elektroskop yang selain dapat mendeteksi muatan, dia juga dapat mengukur jumlah muatan listrik yang ada pada suatu benda. Sifat elektroskop itu seperti berikut.
-
Jika benda bermuatan positif didekatkan pada sebuah elektroskop netral
maka di bagian kepala elektroskop itu berkumpul muatan negatif dan di bagian
daunnya berkumpul muatan positif. Ini menyebabkan daun elektroskop akan
mengembang.
-
Jika benda bermuatan positif didekatkan pada sebuah negatif maka di bagian kepala elektroskop berkumpul muatan negatif dan di bagian daunnya itu tidak ada muatan. Ini menyebabkan daun elektroskop akan menguncup.
-
Jika benda bermuatan positif didekatkan pada sebuah elektroskop positif maka di bagian kepala elektroskop tidak ada muatan dan di bagian daunnya berkumpul muatan positif. Ini menyebabkan daun elektroskop akan mengembang.
Gambar Elektroskop.
Sifat Muatan Listrik Statis
C
Muatan-muatan listrik dapat saling berinteraksi. Sifat-sifat muatan listrik sebagai berikut:
-
Muatan sejenis tolak-menolak.
-
Muatan berbeda jenis tarik-menarik.
-
Muatan yang dapat berpindah hanya muatan negatif (elektron).
Hukum Coulomb
D
Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.
dengan:
F = gaya elektrostatis (N)
k = konstatnta gaya coulomb (Nm2/C2)
q = muatan listrik (C)
r = jarak antara dua muatan (m)
Contoh Soal :
Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya.
Dua muatan masing-masing 2 C dan 4 C terpisah pada jarak 3 cm. Hitunglah gaya coulomb.
1
Penyelesaian:
Muatan benda A sebesar 6 x 10-5 C, kemudian pada jarak 30 cm diletakkan benda B yang bermuatan juga. Jika gaya tolak-menolak kedua benda 120 N. Berapakah muatan benda B? (k = 9 x 109 Nm2/C2)
2
Penyelesaian:
|