Intan Nirmala Blog's: LISTRIK STATIS

Sebelum kita mempelajari tentang listrik statis mari kita pahami kembali struktur dari pada atom sebagai dasar pemahaman kita pada konsep listrik statis !

Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat dari unsur tersebut. Atom terdiri dari inti atom dan kulit atom. Proton dan neutron berada pada inti atom serta elektron berada pada kulit atom dan bergerak mengelilingi inti atom.

Beberapa hal yang penting untuk kita ketahui :

- massa proton mp = 1,674 × 10–27 kg

- massa neutron mn = 1,675 × 10–27 kg

- massa elektron me = 9,11 × 10–31 kg

sehingga :

Massa atom = mp + mn + me

Muatan Atom dan Jenis Muatan Listrik

- Proton bermuatan listrik positif

qp = +1,6 × 10–19 C

- Elektron bermuatan listrik negatif

qe = –1,6 × 10–19 C

- Neutron bermuatan listrik netral

Muatan suatu atom ditentukan oleh jumlah proton dan jumlah elektron yang dimiliki oleh atom tersebut.

- Atom bermuatan positif, apabila jumlah proton lebih banyak daripada jumlah elektronnya.

- Atom bermuatan negatif, apabila jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah protonnya.

- Atom tidak bermuatan (netral), apabila jumlah proton sama dengan jumlah elektronnya.

Muatan Listrik

Atom tersusun atas partikel subatom yaitu proton (bermuatan positif), neutron (tidak bermuatan), dan elektron (bermuatan negatif). Listrik sangat erat kaitannya dengan elektron dan proton. Karena neutron tidak bermuatan, maka neutron tidak memainkan peran dalam listrik. Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom (nukleus). Atom yang kelebihan elektron akan menjadi bermuatan negatif dan disebut sebagai ion negatif, contohnya Cl- , (OH)- , dan O2-. Atom yang kekurangan elektron akan menjadi bermuatan positif dan disebut sebagai ion positif, contohnya H+ , Na+ , dan Mg2+.

Jika benda bermuatan listrik positif didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatif maka akan saling tarik menarik. Sebaliknya, jika benda bermuatan listrik positif didekatkan dengan benda bermuatan listrik positif, atau benda bermuatan listrik negatif didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatif akan saling tolak menolak. Interaksi kedua muatan tersebut merupakan gejala sederhana listrik statis. Pada umumnya jumlah elektron dan proton pada atom-atom sebuah benda adalah sama, sehingga atom-atom pada benda tersebut tidak bermuatan listrik atau netral. Jika benda tersebut netral, dapatkah sebuah benda diubah menjadi bermuatan listrik? Salah satu cara untuk mengubah benda menjadi bermuatan listrik adalah dengan menggosokkan benda.

Sisir plastik yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan negatif karena sisir mengalami kelebihan elektron (elektron dari rambut berpindah ke sisir plastik) dan kaca yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan positif karena kaca mengalami kekurangan elektron (elektron dari kaca berpindah ke rambut yang kering).

ELEKTROSKOP

B. HUKUM COULOMB

Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda yang bermuatan listrik adalah berbanding lurus (sebanding) dengan muatan masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

Ilmuwan Perancis, Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), menyelidiki hubungan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya menggunakan alat neraca puntir Coulomb seperti

Berdasarkan percobaan dengan menggunakan neraca puntir, Coulomb menyimpulkan bahwa besar gaya listrik antara dua benda bermuatan adalah: ‡ Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan atau ~F 1 r 2 ‡ Berbanding lurus dengan perkalian besar kedua muatan partikel atau F~ q1 .q2

Secara matematis, rumusan Gaya Coulomb (Fc ) dapat dituliskan sebagai berikut. q1 . q2 Fc = k . r 2 Keterangan: Fc = gaya Coulomb (newton) k = konstanta = 9 x 109 Nm2/C2 r = jarak antara dua muatan (meter) q1 = besar muatan listrik pertama (coulomb) q2 = besar muatan listrik kedua (coulomb)

l Jika muatan sejenis tolak-menolak

Jika muatan berlainan jenis tarik-menarik

C. MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah ruangan di sekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik " di mana jika suatu benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut akan mendapat gaya listrik (gaya Coulomb).

Medan listrik memiliki satuan N/C (dibaca Newton/coulomb).

Medan listrik ini juga termasuk medan vektor, sehingga untuk menyatakan arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif jika berada dalam sembarang tempat di dalam medan tersebut.

Adapun arah medan listrik yang ditimbulkan benda bermuatan positif dinyatakan keluar dari benda, sedangkan arah medan listrik yang ditimbulkan benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke benda.

Untuk menggambarkan medan listrik digunakan garis-garis gaya listrik, yaitu garis lengkung yang dibayangkan sebagai intasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik Dan Garis gaya listrik tidak mungkin berpotongan, Karena garis gaya listrik merupakan garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif dan akan berakhir di benda yang bermuatan negatif. Gambar berikut ini menggambarkan garis-garis gaya listrik di sekitar benda bermuatan listrik.

Elektroskop

Berikut ilustrasi saat sebuah elektroskop netral di dekati oleh 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.