LISTRIK STATIS
A. Muatan
Listrik
Pada
konsep muatan listrik atom, semua benda tersusun atas partikel-partikel yang
sangat kecil yang disebut atom. Atom terdapat inti atom dan elektron. Atom-atom unsur penyusun benda terdiri dari
atas partikel – partikel sub atom, yaitu proton, elektron, dan neutron
1.
Proton, adalah partikel sub atom
yang bermuatan listrik positip. Proton disebut juga dengan inti atom. (Massa
Proton 1,67 x 10-27 kg)
2.
Elektron, adalah partikel sub atom
yang bermuatan listrik negatip. Elektron selalu mengelilingi proton yang berada
pada kulit atom. Gaya yang menyebabkan electron ini bergerak mengelilingi inti
atom adalah gaya listrik. (Massa electron 9,11 x 10-31 kg)
3.
Neutron, adalah partikel sub
atom yang tidak bermuatan (netral). (Massa neutron 1,67 x 10 –27
kg)
Menurut Rutherford (1871 – 1937) dan
Neils Bohr (1885 – 1962) mengemukakan:
1.
Atom yang menerima elektron akan
mengalami kelebihan elektron akan dikatakan sebagai atom bermuatan negatip.
2.
Atom yang melepas elektron akan
mengalami kekurangan elektron akan dikatakan sebagai atom bermuatan positip.
3.
Atom dimana jumlah elektron dan
protonnya sama dikatakan sebagai atom bermuatan netral
Muatan listrik ialah
ditimbulkan akibat adanya penggosokan antara dua permukaan benda sehingga
mengakibatkan perpindahan elektron. Contohnya adalah:
keterangan
|
Jenis muatan
benda
|
|
Plastik digosok dengan kain
wol
|
Plastik (-)
|
Wol (+)
|
Sisir digosok dengan rambut
|
Sisir (-)
|
Rambut (+)
|
Ebonite digosok dengan kain
wol
|
Ebonite (-)
|
Wol (+)
|
Kaca digosok dengan sutera
|
Kaca (+)
|
Sutera (-)
|
Kemampuan
bahan didalam menghantarkan arus listrik, maka bahan tersebut dikelompokkan
menjadi 3 bagian:
1.
Bahan Konduktor, yaitu bahan yang
mudah menghantarkan muatan listrik
2. Bahan Isolator, yaitu bahan yang sulit
menghantarkan muatan listrik
3.
Bahan semi Konduktor, yaitu bahan yang berfungsi sebagai konduktor maupun
isolator
B. Hukum
Coulomb
Sifat muatan listrik, jika terdapat
dua muatan yang sejenis atau tidak sejenis akan terjadi tolak – menolak atau
tarik – manarik. Peristiwa itu akan dinyatakan dalam Hukum Coulomb (Charles
Agustin de Coulomb) bahwa gaya listrik antara dua benda bermuatan listrik
sebanding dengan muatan masing – masing benda dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak antara kedua benda tersebut. Sehingga:
, dimana k adalah ketetapan coulomb ( 9 x 109 Nm2
/ C2 ). Sedangan k dapat diperoleh dari 
dan e0
adalah permitivitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 C2 / N m2
).
Contoh
Soal-1
Dua
muatan masing-masing bermuatan 1 mC
(1 mikro coulomb = 10-6) ditempatkan pada jarak 10 cm. Jika salah
satu muatan benda dijadikan 4 mC,
berapa kali lipat gaya listrik antara kedua benda itu sekarang dibandingkan
dengan gaya listrik semula!
Contoh Soal-2
Dua
benda masing-masing bermuatan 1 mC
(1 mikro coulomb = 10-6) ditempatkan pada jarak10 cm. Jika jarak
kedua benda dijadikan 20 cm, berapa kali lipat gaya listrik antara kedua benda
itu sekarang dibandingkan dengan gaya listrik semuala! Bagaimana jika jarak
kedua benda menjdi 5 cm!
C.
Medan Listrik
Medan
listrik adalah ruang disekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi gaya
listrik. Kuat medan listrik di suatu titik menunjukkan gaya yang bekerja pada
muatan 1 C yang ditempatkan di titik itu. Arah medan di suatu titik menunjukkan
arah gaya yang dialami muatan positip yang diletakkan di titik itu, sedangkan
arah gaya yang dialami muatan negatip berlawanan dengan arah medan listrik.
Satuan kuat medan listrik: Newton/coulomb atau disingkat N/C, maka dapat
dirumuskan:
, jika , maka 
sehingga 
Contoh
Soal-3
Kuat
medan listrik di titik A adalah 10.000 N/C
a.
berapa gaya yang dialami oleh muatan
sebesar 2 C di titik tersebut!
b.
berapa gaya yang dialami oleh muatan
sebesar 1 mC (mili coulomb) di titik tersebut!
c.
berapa gaya yang dialami oleh muatan
sebesar 1 mC (1 mikro
coulomb = 10-6) di titik tersebut!
D.
Energi Potensial Listrik
Energi
potensial dari suatu sistem muatan A dan muatan B meunjukkan usaha yang
dibutuhkan muatan B dari titik yang sangat jauh ke titik letaknya sekarang yang
masih dipengarugi oleh gaya muatan lain., maka besar usaha muatan berpindah
dari satu titik ke titik lain adalah:
, pengertian 
dan untuk Dr = r2 – r1
dan r1 = 0 karena posisi diam maka 
Contoh
Soal-4
Pada suatu
titik P pada muatan positif A. Seseorang hendak memindahkan muatan positif B
dari titik yang jauh sekali ke titik P. Untuk keperluan ini, dibutuhkan usaha
sebesar 20 Joule. Hitung berapa energi potensial sistem sekarang! Apa yang
tejadi jika muatan dilepas!
E.
Potensial Listrik
Perubahan
energi potensial listrik tiap satuan muatan ketika sebuah muatan uji
dipindahkan di antara dua buah titik maka akan menghasilkan potensial listrik.
Potensial listrik adalah usaha untuk memindahkan muatan listrik sebesar 1
coulomb dari satu titik ke titik lain. Sehingga:
, dimana maka 
Satuan
potensial listrik adalah joule per coulomb atau volt (V)
Contoh
Soal-5
Sebuah
titik mempunyai potensial listrik 8 J/C. Berapa besar usaha yang diperlukan
untuk memindahkan muatan 10 C dari titik tah hingga ke titik tersebut!
Contoh
Soal-6
Potensial
listrik A adalah 6 V (= 6 J/C) dan potensial listrik titik B adalah 4 V!
- hitung berapa usaha untuk
memindahkan muatan 1 C dari titk B ke A!
- berapa usaha untuk memindahkan
muatan 5 C dari B ke A)!
I. Pilihlah salah satu jawaban
yang benar!
|
1.
2.
Benda bermuatan listrik
apabila ….
A. jumlah neutron sama dengan jumlah
proton
B. jumlah proton sama dengan jumlah
elektron
C. jumlah neutron tidak sama dengan
jumlah proton
D. jumlah proton tidak sama dengan jumlah
elektron
|
3.
4. Perhatikan sederetan
benda-benda bermuatan listrik yang digantung dengan benang berikut !
Jika benda D bermuatan listrik negatif, maka berturut-turut benda A, B, C, dan E bermuatan listrik ....
A. positif, negatif, positif, dan positif
B. negatif, positif, negatif, dan negatif
C. negatif, negatif, positif, dan positif
D. negatif, positif, positif, dan negatif
5. Perhatikan
gambar lima buah bola bermuatan listrik
berikut!
Bola K dan N bermuatan listrik
positif (+). Ketika bola L didekatkan N
terjadi gaya tarik-menarik, L
didekatkan M tolak-menolak dan K
didekatkan O tolak-menolak. Maka dapat disimpulkan bahwa muatan bola ….
A.
L dan M = positif, O = negatif C. L = positif , M dan O =
negatif
B.
L dan M = negatif, O = positif D. L = negatif , M dan O =
positif
6. Batang plastik
akan bermuatan listrik negatif bila digosok dengan kain
wol karena ….
A. elektron dari batang plastik pindah ke kain wol C. proton dari batang plastik pindah ke kain wol B.
elektron dari kain wol pindah ke batang
plastik D. proton
dari kain wol pindah ke batang
plastik
7. Seorang siswa melakukan penyelidikan perilaku sisir
terhadap serpihan kertas berikut :
Hasil penyelidikannya, sisir plastik tersebut dapat
menarik serpihan kertas seperti pada gambar. Hal ini
disebabkan sisir plastik telah ....
digosok dengan
|
peristiwa yang terjadi
|
jenis muatan listrik yang ditimbulkan
|
|
A
|
kain sutera
|
mendapat tambahan elektron
|
negatif
|
B
|
kain wol
|
mendapat tambahan elektron
|
negatif
|
C
|
kain sutera
|
kehilangan beberapa elektron
|
positif
|
D
|
kain wol
|
kehilangan beberapa elektron
|
positif
|
8.
Seorang siswa melakukan percobaan dengan
menggunakan alat dan bahan sebagai berikut :
Jika batang kaca digosok secara berulang kali dengan ….
kain
|
Proses
perpindahan electron
|
Jenis
muatan
yang
dihasilkan
|
|
A
B
C
D
|
I
II
I
II
|
sebagian elektron batang
kaca berpindah ke kain I
sebagian elektron batang
kaca berpindah ke kain II
sebagian elektron kain I
berpindahke batang kaca
sebagian elektron kain II
berpindah ke batang kaca
|
muatan positif
muatan positif
muatan negatif
muatan negatif
|
9.
Perhatikan
gambar berikut!
Perhatikan
gambar berikut!
Setelah
batang PQ digosok dengan wol dan batang RS digosok dengan kain sutra kering
secara terus menerus, maka ….
Peristiwa yang terjadi pada
ujung Q dan ujung R
|
Jenis Muatan Batang
|
||
P-Q
|
R-S
|
||
A
|
Tarikmenarik
|
Positif
|
Negatif
|
B
|
Tolakmenolak
|
Negatif
|
Negatif
|
C
|
Tolakmenolak
|
Positif
|
Positif
|
D
|
Tarikmenarik
|
Negatif
|
Positif
|
10. Sebatang ebonit digosok dengan kain wool. Batang ebonit menjadi
bermuatan negatif dan kain wool menjadi bermuatan positif. Peristiwa
tersebut akibat dari….
Ebonit
|
Kain wool
|
|
A
|
Memperoleh electron
|
Memperoleh proton
|
B.
|
Memperoleh electron
|
Kehilangan elektron
|
C
|
Kehilengan proton
|
Memperoleh proton
|
D
|
Memperoleh proton
|
Kehilangan proton
|
11.
Perhatikan data
hasil eksperimen berikut!
No
|
Benda
|
Bermuatan
|
|
Positif
|
negatif
|
||
1
|
Plastik digosok kain wol
|
Plastik
|
Kain wol
|
2
|
Ebonit digosok kain wol
|
Kain wol
|
Ebonit
|
3
|
Kaca digosok kain sutra
|
Kaca
|
Kain Sutra
|
4
|
Plastik digosok rambut kering
|
Plastik
|
Rambut kering
|
Data
yang benar terdapat pada hasil eksperimen nomor ...
.
A. 1 dan 2 C. 2 dan 3
B. 1 dan 3
D. 3 dan 4
12.
Benda X bermuatan positif dan benda
Y bermuatan negatif. Jika kedua benda saling berdekatan maka ....
A. benda X menolak benda Y
C.
benda X dan Y akan tarik-menarik
B. benda X dan Y akan tolak-menola D. benda X dan Y tidak
terjadi interaksi
13. Jika besar tiap-tiap muatan dari kedua benda
dijadikan empat kali dan jarak diantaranya dijadikan dua kali,
maka gaya elektrostatis diantara
kedua muatan akan ….
A. tetap sama C.
bertambah menjadi empat kali
B. bertambah menjadi dua kali D. bertambah
menjadi delapan kali
14. Dua buah muatan masing-masing 3.10-6
dan 6.10-6 terpisah sejauh 3 cm. Apabila 
maka besar gaya tolak menolak kedua
muatan adalah …..
maka besar gaya tolak menolak kedua
muatan adalah …..
A. 1,8 x 10-2 N B. 1,8 x 102 N C. 5,4 x 10-2 N D. 5,4 x 102 N
15. Dua muatan P dan Q mula-mula jaraknya 8 cm kemudian kedua muatan itu dipindahkan sehingga
jaraknya menjadi 2 cm. Besar gaya tarik atau tolak antara kedua
muatan itu menjadi …..
A.
1/16 kali B. ¼ kali C. 4 kali D.
16 kali
16. Dua buah muatan yang memiliki besar sama
berada pada jarak 2 cm. Jika gaya yang timbul antara kedua muatan 90 N, besar masing-masing muatan adalah …..
A. 1 x 10-4 C B. 1 x 10-5 C C. 2 x 10-6 C D. 2 x 10-10 C
17. Sebuah
benda mempunyai muatan listrik 10 x 10-9 C, kemudian didekatkan pada
benda yang bermuatan listrik sebesar -8 x
10-9 C, sehingga menimbulkan gaya
tarik menarik sebesar 20.10-5
N. Jarak antara kedua benda tersebut adalah ….
A. 0,08 m B.
0,07 m C. 0,06 m D. 0,05 m
18.
Sebuah partikel bermuatan + 20 µC berada di udara. Besar kuat medan listrik di
suatu titik yang terletak 20 cm dari
muatan tersebut adalah ….
A.
9.105 N/C B. 9.1011
N/C C. 45.106
N/C D. 45.1012
N/C
|
19.
20. Induksi listrik dapat
diartikan sebagai …..
A.
pemberian muatan listrik pada benda netral
B.
pemisahan muatan listrik pada benda netral karena didekati oleh benda lain yang
bermuatan listrik
C.
pengurangan muatan listrik pada benda netral karena didekati oleh benda lain
yang bermuatan listrik
D.
penambahan muatan listrik pada benda netral karena didekati oleh benda lain
yang bermuatan listrik
21. Sebatang
kaca digosok dengan kain sutera kemudian didekatkan ke kepala elektroskop yang netral, maka
induksi
listrik yang benar adalah ... .
 |
22. Sebuah
elektroskop netral disentuh dengan ebonit yang telah digosok dengan kain wol
maka….
A. daun elektroskop mekar dan
bermuatan positif
B. daun elektroskop mekar dan
bermuatan negatif
C. daun elektroskop menguncup
dan bermuatan positif
D. daun elektroskop menguncup dan bermuatan negatif
23. Sebuah benda bermuatan
listrik positif jika dihubungkan ke bumi akan menjadi netral sebab….
A. bumi mempunyai sifat
berlawanan dengan muatan listrik
B. bumi merupakan isolator yang besar
C. elektron mengalir dari benda ke bumi
D. elektron mengalir dari bumi ke benda
24. Peristiwa terjadinya petir
saat hujan sebenarnya adalah peristiwa ....
A. pentanahan C. tumbukan antar listrik
B. terjadinya guntur D. mengalirnya energi cahaya
25. Sebuah gedung dilengkapi
dengan alat penangkal petir berarti :
(1)
kemungkinan disambar petir makin kecil
(2)
kemungkinan disambar petir makin besar
(3)
jika disambar petir,
elektron-elektron menuju kedalam tanah tanpa merusak gedung
(4)
jika disambar petir,
elektron-elektron dari awan halilintar akan dinetralkan oleh muatan-muatan
positif dari penangkal petir sehingga tidak membahayakan pernyataan diatas yang
benar adalah …..
A.
(1) dan (3) C. (2)
dan (3)
B.
(1) dan (4) D. (2)
dan (4)
Listrik Statis
![Listrik Statis]()
Reviewed by SUN'AN FATHONI
on
7:37 PM
Rating:
No comments: