Listrik Statis, Muatan Listrik, Aturan Coulomb, Bunyi, Rumus, Pola Soal, Percobaan, Praktikum, Jawaban, Fisika, Gaya Tarik Dan Tolak

Listrik Statis, Muatan Listrik, Hukum Coulomb, Bunyi, Rumus, Contoh Soal, Percobaan, Praktikum, Jawaban, Fisika, Gaya Tarik dan Tolak - Listrik merupakan salah satu bentuk energi. Energi listrik telah menjadi pecahan penting dalam kehidupan manusia. Dengan adanya revolusi yang dilakukan oleh para ilmuwan pada simpulan 1700-an, menjadikan dampak adanya perubahan kehidupan manusia, yaitu ketika ditemukannya suatu metode pemanfaatan daya listrik yang kuat. Dengan adanya revolusi tersebut, ketika ini kita sanggup menikmati aneka macam teknologi alasannya hampir seluruh peralatan yang dipakai oleh insan memanfaatkan proteksi energi listrik. Listrik intinya dibedakan menjadi dua macam, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Listrik statis berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan diam, sedangkan listrik dinamis berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan bergerak.

A. Listik Statis dan Muatan Listrik

Kata listrik (electricity) berasal dari bahasa Yunani, electron, yang berarti ”amber”. Gejala listrik telah diselidiki semenjak tahun 200 SM oleh Thales, spesialis filsafat dari Miletus, Yunani Kuno. Dia melaksanakan percobaan dengan menggosok-gosokkan kerikil amber pada sepotong kain wol atau bulu halus dan diletakkan di erat benda ringan ibarat bulu ayam. Ternyata bulu ayam tersebut akan terbang dan melekat di kerikil amber. Sehingga, sanggup dikatakan bahwa kerikil amber menjadi bermuatan listrik. Batang beling atau penggaris plastik yang digosok dengan kain juga akan menjadikan imbas yang sama ibarat yang terjadi pada kerikil amber, yang kini kita sebut dengan istilah listrik statis. Muatan listrik statis sanggup dihasilkan dengan menggosok-gosokkan balon ke suatu benda, contohnya kain.

Gambar 1. Batu ambar yang digosokkan dengan wol sanggup menarik bulu ayam. [1]

Perlu diingat bahwa semua benda terbuat dari atom, di mana setiap atom biasanya mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama. Muatan listrik positif proton dan muatan negatif elektron saling menetralkan. Tapi, kalau keseimbangan ini terganggu, benda menjadi bermuatan listrik. Pada kasus balon, kalau balon digosok dengan kain, elektron dipindahkan dari atom-atom kain ke atom-atom balon. Balon menjadi bermuatan negatif, dan kain yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif. Muatan tidak sejenis selalu tarik-menarik. Jadi, kain melekat ke balon.

"Peristiwa munculnya muatan listrik pada dua buah yang netral alasannya saling digosokkan dinamakan elektrifikasi"

2. Hukum Coulomb

Pada tahun 1785, spesialis fisika Prancis berjulukan Charles Augustin de Coulomb melaksanakan penelitian mengenai gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bermuatan listrik. Coulomb menyatakan bahwa besar gaya listrik berbanding lurus dengan perkalian besar kedua muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda. Teori ini disebut Hukum Coulomb.

Gambar 2. Hukum Coulomb, gaya antara dua muatan titik, q1 dan q₂ berjarak r.

Gaya tarik dan gaya tolak antara dua muatan listrik dinamakan gaya Coulomb, yang besarnya sanggup ditentukan dalam persamaan:

dengan k ialah konstanta pembanding, yaitu:

Satuan gaya listrik berdasarkan SI ialah newton (N). Satu newton (1 N) ialah sebanding dengan muatan yang dipindahkan oleh arus satu ampere dalam satu detik.

2.1. Muatan-muatan yang Segaris

Besarnya gaya Coulomb pada suatu muatan yang dipengaruhi oleh beberapa muatan yang sejenis pribadi dijumlahkan secara vektor.

Gambar 3. Gaya elektrostatis pada tiga muatan.

Pada Gambar 3, gaya Coulomb pada muatan q1 dipengaruhi oleh muatan q₂ dan q₃ ialah F = F₁₂ + F₁₃.

Apabila arah ke kanan dianggap positif dan arah ke kiri negatif, besar gaya Coulomb pada muatan:

F₁ = F₁₂ + F₁₃

Secara umum, gaya Coulomb sanggup dirumuskan:

F = F₁ + F₂ + F₃ + .............................................. (2)

2.2. Muatan-muatan yang Tidak Segaris

Tiga buah muatan q₁, q₂, q₃ ditunjukkan ibarat pada Gambar 4.

Gambar 4. Gaya elektrostatis pada tiga muatan yang tidak segaris.

Untuk memilih gaya Coulomb pada muatan q₁ dapat dicari dengan memakai rumus kosinus sebagai berikut.

Contoh Soal 1 :

Dua titik A dan B berjarak 5 meter, masing-masing bermuatan listrik +5 × 10^-4 C dan -2 × 10^-4 C. Titik C terletak di antara A dan B berjarak 3 m dari A dan bermuatan listrik +4 × 10^-5 C. Hitung besar gaya elektrostatis dari C!

Penyelesaian:

Diketahui:

q_A = +5 × 10^-4 C

q_B = -2 × 10^-4 C

q_C = +4 × 10^-5 C

Ditanya: FC = ....?

Pembahasan:

Muatan q_C ditolak q_A ke kanan alasannya sejenis, misal, F_AC = F₁ dan ditarik muatan q_B ke kanan alasannya berlawanan F_CB = F₂

F_C = 20 + 18 = 38 N ke kanan

Jadi, gaya elektrostatis total di C adalah:

Contoh Soal 2 :

Diketahui segitiga ABC sama sisi dengan panjang sisi 3 dm. Pada titik sudut A dan B masing-masing terdapat muatan +4 μ C dan -1,5 μ C, pada puncak C terdapat muatan +2 × 10^-5 C. Hitunglah gaya elektrostatis total di puncak C!

Penyelesaian:

Diketahui:

q_A= 4 μ C = 4 × 10^-6 C

q_B = -1,5 μ C = -1,5 × 10^-6 C

q_C = 2 × 10^-5 C

a = 3 dm = 3 × 10^-1 m

Ditanya: FC = ... ?

Pembahasan :

q_A dan q_C tolak-menolak dengan gaya F₁

q_B dan q_C tarik-menarik dengan gaya F₂

Jadi, gaya total di C adalah:

Praktikum / Percobaan Fisika Sederhana

Tujuan : Melakukan percobaan Hukum Coulomb.

Alat dan materi : Dua buah balon dan dinamometer.

Cara Kerja :

1. Ambillah dua buah balon karet statif untuk menggantungkan balon itu lengkap dengan talinya, dan selembar plastik PVC.
2. Tiup dan gantungkan dua balon pada statif bertali. Jarak antara kedua balon itu pendek.
3. Setelah balon setimbang diam, lihatlah kedudukan tali lurus atau tidak.
4. Gosoklah plastik ditempelkan pada kedua balon.
5. Lepaskan plastik PVC itu, dan lihatlah kedudukan kedua balon itu.
6. Apa yang mengakibatkan kedudukan balon itu renggang?
7. Berdasarkan persamaan bahwa berat balon = m.g, carilah gaya yang mengakibatkan kedua balon renggang!
8. Setelah balon kembali ke kondisi normal, ambillah sebuah dinamometer.
9. Dengan kekuatan kecil, tariklah sebuah balon itu mendatar hingga sejauh ibarat kedudukan ketika terjadi gaya tolak-menolak (1/2 R), apa yang sanggup dinyatakan dengan gaya ini?
10. Masukkan data-data yang didapat ke dalam tabel berikut ini.

m	mg	R	F g	Fdinamometer

Diskusi :

1. Apa yang sanggup disimpulkan dari percobaan ini?
2. Bilamana besar kedua muatan balon tersebut ialah sama Q, carilah besarnya!

Anda kini sudah mengetahui Listrik Statis. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.

Referensi Lainnya :

[1] http://oldsite.thebakken.org/electricity/science-of-static.html

Share this post