MUATAN LISTRIK
Atom adalah bagian terkecil suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur
itu. Atom terdiri dari inti atom (nukleus) dan elektron. Inti atom
merupakan pusat dari sebuah atom yang terdiri dari proton dan neutron.
Inti atom dikelilingi oleh elektron. Massa atom terpusat pada intinya
sebab massa elektron jauh lebih kecil dari pada massa proton dan
neutron.
Benyamin Franklin (1706-1790) menyebutkan jenis muatan
listrik ada dua yaitu muatan listrik positif dan negatif. Proton
bermuatan positif, elektron bermuatan negatif dan neutron tidak
bermuatan listrik.
Dalam Satuan Internasional, satuan muatan listrik adalah coulomb (C ). Satuan muatan listrik yang lain adalah · stat coulomb (Stc)
· mikro coulomb ( mC)
· mili coulomb (mC).
1 coulomb = 3 x 109 Stc.
1 coulomb = 106 mC
1 coulomb= 103 mC
1 mC = 10-6 coulomb
1 mC = 10-3 coulomb
Elektron
dan proton bermuatan sama besar tetapi berbeda jenis . Besar muatan
proton Qp = + 1,6 x 10 -19 C dan muatan elektron Qe = -1,6 x 10 –19 C.
Karena
suatu sebab elektron suatu atom dapat berpindah ke atom yang lain,
sedangkan proton dan neutron tetap. Perpindahan elektron ini
mengakibatkan suatu atom kekurangan atau kelebihan elektron (Atom
menjadi bermuatan listrik ).
Jenis muatan suatu atom ditentukan oleh
jumlah proton dan jumlah elektron dalam atom tersebut, sehingga jenis
atom dapat dibedakan sebagai berikut :
· Atom bermuatan positif , jika jumlah proton lebih banyak dari jumlah electron (kekurangan elektron ).
· Atom bermuatan negatif, jika jumlah elektron lebih banyak dari pada jumlah proton (kelebihan eletron).
· Atom tidak bermuatan (netral) jika jumlah proton sama dengan jumlah elektron.
Benda
tersusun atas atom-atom. Karena suatu sebab, benda dapat bermuatan
listrik. Penentuan muatan suatu benda sama dengan muatan pada atom.
Benda bermuatan listrik positif jika kekurangan elektron. Dan benda
bermuatan listrik negatif jika kelebihan elektron. Ciri benda bermuatan
listrik yaitu dapat menarik benda-benda ringan didekatnya.
Cara memberi muatan listrik statis
a. Penggosokkan
Beberapa
benda dapat menjadi bermuatan listrik jika digosok dengan benda lain.
Berikut adalah contoh benda yang bermuatan listrik karena digosok dengan
benda lain :
Proses terjadinya benda bermuatan listrik.
·
Penggaris plastik yang semula netral, setelah digosok dengan kain wol
menjadi bermuatan listrik negatif karena elektron-elektron dari kain wol
berpindah ke penggaris plastik sehingga penggaris plastik menjadi
kelebihan elektron (bermuatan negatif).
· Sepotong kaca yang
digosok dengan kain sutra menjadi bermuatan listrik positif karena
elektron-elektron dari kaca berpindah ke kain sutra, sehigga kaca
kekurangan elektron (bermuatan listrik positif ).
b. Induksi listrik (influensi)
Induksi
listrik adalah peristiwa pemisahan muatan listrik di dalam penghantar
karena penghantar itu didekatkan (tanpa menyentuh) dengan benda lain
yang bermuatan listrik.Peristiwa ini dapat diamati pada alat
elektroskop.
Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk :
1. mengetahui apakah suatu benda bermuatan listrik atau tidak
2. mengetahui jenis muatan listrik pada suatu benda
Prinsip kerja elektroskop
· Elektroskop netral didekati benda bermuatan listrik negatif.
Kepala
elektroskop bermuatan positif karena elektron-elektron dari kepala
elektroskop ditolak oleh benda menuju ke plat logam dan daun/ foil, plat
dan daun menjadi bermuatan negatif sehingga daun mekar.
· Elektroskop netral didekati benda bermuatan listrik positif
Kepala
elektroskop akan bermuatan negatif karena elektron-elektronnya ditarik
oleh benda pindah ke kepala elektroskop, plat dan daun menjadi bermuatan
positif sehingga daun mekar.
Elektroskop netral bisa menjadi
bermuatan listrik dengan cara induksi. Muatan listrik yang diperoleh
dengan cara induksi listrik akan berbeda jenis dengan muatan listrik
benda yang digunakan untuk menginduksi.
Untuk menentukan jenis muatan
listrik suatu benda harus menggunakan elektroskop yang telah bermuatan
listrik dan diketahui jenis muatannya. Jika benda yang didekatkan pada
elektroskop berakibat daun lebih mekar maka benda tersebut bermuatan
sejenis dengan muatan listrik elektroskop. Sebaliknya jika lebih kuncup
berati benda yang didekatkan bermuatan tidak sejenis dengan muatan
elektroskop.
A. SIFAT MUATAN LISTRIK
1. Interaksi antara dua benda bermuatan listrik
Jika dua benda bermuatan listrik didekatkan maka akan terjadi interaksi sebagai berikut :
- mutan listrik sejenis saling tolak menolak
- muatan listrik tidak sejenis saling tarik menarik
2. Hukum Coulomb
Besarnya
gaya listrik statis ( tarik menarik atau tolak menolak ) antara dua
benda bermuatan listrik pertama kali diteliti oleh Charles Augustin de
Coulomb ahli Fisika Prancis dengan menggunakan alat neraca puntir.
Berdasarkan eksperimennya , Coulomb menyatakan :
Gaya listrik ( tarik
menarik atau tolak menolak ) antara dua muatan listrik sebanding dengan
besar muatan listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak pisah antar kedua muatan listrik.
F ~ Q1, Q2
F ~ 1
r2
Keterangan :
F = gaya Coulomb satuannya Newton (N)
Q1Q2 = muatan masing-masing partikel
satuannya Coulomb (C)
r = jarak antara kedua muatan s
atuannya meter (m)
k = tetapan = 9 x 109 Nm2/C2
F = k Q1Q2
r2
atau secara matematis dirumuskan :
Dalam satuan cgs :
F = gaya Coulomb satuannya dyne
Q1Q2 = muatan masing-masing partikel satuannya Stc
r = jarak antara kedua muatan
satuannya cm
k = tetapan = 1 dynecm2/Stc2
Pelepasan muatan listrik
Pelepasan
muatan listrik yaitu melompatnya/ keluarnya muatan listrik (elektron)
dari suatu benda ke benda lain. Petir termasuk pelepasan muatan secara
alami. Petir adalah loncatan elektron dari awan menuju ke tanah ( tanah
adalah tempat yang tidak terbatas menampung elektron atau memberikan
elektron untuk menetralkan benda bermuatan). Untuk menetralkan muatan
listrik pada awan petir selalu berusaha mencari jalan tercepat untuk
sampai ke tanah diantaranya melalui pohon atau gedung yang tinggi. Untuk
menghindari kerusakan, gedung-gedung tinggi dilengkapi dengan penangkal
petir yang fungsinya :
· mengurangi kesempatan atap gedung tersambar petir
· jika tersambar juga, gedung tidak akan rusak karena tersedia jalur untuk dilalui elektron sampai ke tanah.
