1. Elektrosatika (Bagian 1)(1)

40
Elektrosati ka Bagian I (Muatan Listrik)

description

Fisika

Transcript of 1. Elektrosatika (Bagian 1)(1)

Slide 1

ElektrosatikaBagian I (Muatan Listrik)

Suatu batang plastik yang telah digosok dapat menarik potongan kecil kertas.

Suatu batang plastik yang telah digosok membelokkan aliran air.

Semua fenomena di atas termasuk fenomenaKelistrikan Statis (Static Electricity)Setelah digosok benda-benda membawa muatan listrik (electric charge). Setelah digosok penggaris berubah sifat Menarik benda lain (Bermuatan Listrik)Awalnya tidak dapat menarik benda lain (Netral)Simbol untuk muatan listrik: q atau Q 3Ada berapa jenis muatan?Bagaimana sifatnya?Bagaimana interaksi antar muatan tersebut?Perhatikan Percobaan Berikut:

Dari percobaan-percobaan di atas dapat disimpulkan:Terdapat dua jenis muatan, yaitu muatan positif (kemudian dinamakan proton) dan muatan negatif (elektron).Antara dua muatan akan saling memberi gaya (gaya tolak atau tarik). Muatan sejenis saling tolak dan muatan tak sejenis saling tarik.Saat dua bahan saling digosok satu sama lain, maka kedua bahan dapat menjadi bermuatan (berlawanan). Elektron pindah dari satu benda ke benda yang lain (asumsi: hanya elektron yang dapat pindah).Muatan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.Hanya muatan negatif yang dapat bergerak. Benda bermuatan negatif karena kelebihan elektron.Benda bermuatan positif karena kekurangan elektron.Partikel Dasar Penyusun MateriPartikelJenis MuatanBesar Muatan, (C)Massa, (kg)ElektronNegatif-1,6x10-199,109x10-31ProtonPositif+1,6x10-191,673x10-27NeutronNetral01,675x10-27Satuan muatan adalah coulombs (C)Satu elektron mempunyai muatan 1,6 x 10-19 CJadi 1 C setara dengan jumlah muatan dari 6 juta juta juta (6 1018) buah elektron atau proton. ~6 000 000 000 000 000 000 protons = 1 CKenapa rambutnya berdiri?

Rambutnya membawa muatan dengan jenis yang sama sehingga saling tolak, dan menjadi berdiri.+++++++++8

Dari mana muatan berasal?Semua benda tersusun dari partikel-partikel yang disebut atom.+++Elektron: muatan (e) Proton: muatan (+e) Neutron: NetralIntiDalam keadaan normal, jumlah proton = jumlah elektron, maka atom dalam keadaan keseimbangan (netral)Jika jumlah proton jumlah elektron, maka atom dalam ketakseimbangan atom menjadi bermuatanIsolator

BanSarung TanganKayuKaret

Bahan yang tidak dapat memindahkan muatan dengan mudah Konduktor

Bahan yang dapat memindahkan muatan dengan mudah Semikonduktor: bahan yang sifatnya antara konduktor dan isolator (contoh: Silicon, carbon, germanium).Superkonduktor: bahan metal yang dapat menjadi konduktor sempurna pada temperatur tertentu.Cara Memberi Muatan(Method of Charging)Gesekan(Sudah dijelaskan sebelumnya)Induksi: Tidak ada terjadi kontak antara benda bermuatan dan benda netral.Hasil: kedua benda bermuatan berlawanan

Induksi ElektrostatikSudah diketahui:Muatan sejenis tolak-menolak dan muatan tak sejenis tarik-menarik.Benda bermuatan negatif mempunyai kelebihan elektron dan benda bermuatan positif memiliki kekurangan elektron.Batang acetat bermutan positif dapat menarik benda netral seperti potongan kertas.Tetapi bagaimana benda bermuatan dapat menarik benda tak bermuatan?1. Induksi penggaris bermuatan pada potongan kertas

+++______++++++Penggaris bermuatanPotongan kertas+++++++++++Gaya tolak pada ion-ion +gaya tarik pada eMuatan induksiCatatan: kedua benda tidak memperoleh ataupun kehilangan muatan

++++++2. Memuati dua kaleng logam dengan induksi

BAMuatan total kedua kaleng adalah nol++++++Muatan e diinduksi pada sisi yang terdekat ke batang.e bergerak menjauhMuatan +e diinduksi pada sisi

++++++BAKedua kaleng dipisahkan

++++++Jauhkan batang

++++++BAKedua kaleng menjadi bermuatanProses pemberian muatan seperti ini disebut induksiTidak ada muatan total yang diperoleh ataupun hilang

3. Memberi muatan pada satu kaleng dengan induksi(i) e tertarik ke sisi kanan++++++

dari bumi(ii)e mengalir ke dalam untuk menggantikan e yang hilang pada sisi kiri.ee++++++(iii)Jari ditarik dari kaleng.(iv)Muatan induksi tertinggal pada kaleng.(v) Batang bermuatan dijauhkan.

Kaleng menjadi bermuatanMemberi Muatan Pada ElektroskopDaun Emas(yang dapat membuka atau menutup)Kawat TembagaPlat Logam20Untuk melihat/mengulangi animasi click pada restartBatang acetate bermuatan positif didekatkan ke plat logam, sehingga elektron-elektron pada elektroskop bergerak ke atas menuju plat logam dan daun emas pada bagian bawah menjadi bermuatan positif sehingga saling tolak dan membuka.Selanjutnya, bila bola logam bermuatan positif ditempelkan pada elektroskop yang muatannya sudah mengutub, maka muatan negatif pada elektroskop akan mengalir ke bola logam. Sekarang elektroskop menjadi bermuatan positifBola logam bermuatanPegangan IsolasiClick untuk melihat animasi22Untuk melihat/mengulangi animasi click pada restartSelanjutnya, bila bola logam bermuatan positif ditempelkan pada elektroskop yang muatannya sudah mengutub, maka muatan negatif pada elektroskop akan mengalir ke bola logam. Sekarang elektroskop menjadi bermuatan positifBila bola logam bermuatan negatif ditempelkan pada elektroskop yang bermuatan positif dan daun terbuka, maka elektron pada bola logam akan mengalir ke dalam elektroskop. Elektroskop kembali netral dan daunnya kembali tertutup.

24Generator Van de GraaffAlat untuk menghasilkan muatan listrik yang besar dan kontinu.

Pembagian Dan Pembumian Muatan(Charge Sharing & Earthing)

Bola kecil berbagi beberapa muatan dengan kubah logam.______________

_____________Bola berbagi lebih banyak muatan dengan kubah logam.Jika bola diganti dengan yang lebih besar .

Jika bola dihubungkan dengan bumi ...

_____________Semua muatan kubah masuk ke bumi. TIDAK ADA muatan tersisa pada kubah. Proses ini disebut earthing/grounding (pembumian/pentanahan)Kelistrikan Statis Juga Dapat Berbahaya

Saat bahan bakar mengalir keluar dari pipa pengisi bahan bakar menjadi bermuatan positif, karena pipa menarik elektron keluar dari bahan bakar. Muatan positif terdistribusi pada permukaan tanki Jika tercapai potensi yang cukup suatu ledakan dapat terjadi.Tanki Bahan Bakar29

30

Bagaimana cara mengatasi masalah ini?Dengan menghubungkan tanki dan pipa ke tanah memungkinkan kelebihan muatan negatif pada pipa pindah ke tanah dan muatan negatif dari tanah tanah mengalir ke tabung untuk menetralkan kelebihan muatan positif tabung. Hubungan ke tanah (Ground)31

Kilat/Petir (Lightning)

Awan Menjadi sangat negatifPermukaan Tanah Menjadi sangat positifAir di awan menarik keluar elektron dari butiran air hujan.Butiran membawa muatan positif dan mengumpulkannya pada tanah.Tegangan sangat tinggi terjadi antara awan dan tanah.Suatu percikan yang sangat besar adalah cara agar muatan negatif berpindah ke tanah untuk mendischarge awan.Bagaimana kilat terbentuk?33

Penangkal Petir(Lightning Conductor)Bekerja pada titik yang tersambar petir. Mencegah bangunan dari sambaran petir selama hujan lebat.Central Plaza e tiba-tiba melompat dari awan ke atapmenghasilkan cahaya kilat Awan juga menjadi bermuatan bila ditiup angin (gesekan)Jika awan membawa muatan veGaya tarik jadi sangat kuat sehingga

anginanginanginMuatan +ve akan diinduksi pada atap++++++++++++++++++++++___________________

++++++++++++++++++++++___________________Rapat muatan lebih tinggi menarik e dari awane memberi rute untuk e lewat menuju tanahAliran ion-ion +ve (ion mengalir ke luar) Mengurangi muatan di atap& menetralisir beberapa muatan pada awanPenangkal petir mengurangi resiko dengan 2 cara: eeeeeMobil Tanki (Petrol tanker):

Muatan tercipta dalam ban karet (dengan gesekan) menghasilkan percikan listrikmenyebabkan ledakan jika uap minyak ada di udaraLedakan!Rantai logam ountuk melewatkan muatan ke tanah.Ban dibuat dari karet konduktif. Muatan tercipta selama terbang (karena gesekan)

Pesawat UdaraDapat dikonduksi ke tanah pada saat landing.

Electrostatic point spraying(Cat semprot, parfum, .)Butiran saling tolak & menyebar.Cat yang terpakai lebih sedikit dan menempel dengan lebih kuat pada benda.

Butiran cat diberi muatan +ve ________Butiran bermuatan ditarik pada benda yang bermuatan induksi ve.+++++++++++++Tulislah 2 contoh peralatan yang bekerja berdasarkan prinsip elektrostatis. Tulislah 3 contoh fenomena listrik statis dalam kehidupan sehari-hari.Jelaskan proses yang terjadi sehingga sebuah sisir yang telah digosok dengan tangan dapat menarik potongan kertas yang netral.Tulislah jenis-jenis muatan dan jelaskan sifatnya.Kenapa suatu benda menjadi bermutan negatif dan posistif? Bagaimana cara membuat benda netral menjadi bermuatan?