1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

URUTAN KEKUATAN MUATAN LISTRIK PADA BEBERAPA BENTA

NO NAMA BENDA MUATAN LISTRIK

1 KACA PALING POSITIF

2 RAMBUT MANUSIA

3 NILON

4 SUTERA

5 KERTAS

6 BAJA NETRAL

7 KAYU

8 PERAK

9 POLIESTER

10 POIL VINIL CLORIDA (PVC)

11 TEFLON PALING NEGATIF

Untuk mengetahui jenis muatan iistrik benda. muatan salah saw benda hams diketahui terlebih dahutu. Muatan dua benda yang sejenis akan saling rnenolak dan apabila muatannya berbeda kedua benda akan saling menarik. Prinsip inilah yang mendasari cara menentukan muatan sebuab benda. Muatan listrik mempunyai satuan coulomb dalam SI yang disingkat C. Satu coulomb sama dengan muatan total 6,24 x 10-18 buah elektron atau 6,24 x I0-18 buah proton. Jadi. besarnya muatan satu elektron ialah -1,6 x 10-19

C dan untuk muatan satu proton ialah -1,6 x 10-19.Satuan muatan yang sering digunakan adalah mikrocoulomb (µC).

2. Memberi muatan listrik Pada peristiwa menempelnya rambut pada sisir setelah dipakai menyisir beberapa kali dan penistiwa balon karet dan gunhingan kertas menunjukkan bahwa benda-benda seperti sisir plastik dan balon karet menjadi bermuatan setelah digosokkan pada rambut yang kering atau pada saputangan. Tindakan menggosok tersebut menyebabkan gesekan antarbenda yang selanjutnya menghasilkan muatan listrik pada benda. Cara lain yang dapat menghasilkan muatan ialah dengan induksi.

38

Memberi muatan listrik dapat dengan Penggosokan dan Induksi a. Penggosokan Bagaimanakah gesekan antarbenda dapat menyebabkan benda menjadi bermuatan listrik? Pada saat sebelum digosok, mistar plastik dan kain wol merupakan benda netral, yaitu jumlah proton (+) dan elektron (—) atom adalah sama. Ketika mistar plastik digosok dengan kain wol, gesekan antara keduanya menyebabkan beberapa elektron dan kain wol akan berpindah ke mistar plastik. mi menyebabkan jumlah elektron mistar plastik bertambah sehingga bermuatan negatif. Sebaliknya, perpindahan elektron tersebut menyebabkan kain wol kekurangan elektron atau kelebihan proton sehingga bermuatan positif. Dalam penggosokan dua benda (proses gesekan), muatan listrik tidak dapat dimusnahkan, tetapi dipindahkan dan satu benda ke benda yang lain. Tahukah kamu peristiwa listrik statis yang terjadi secara alami di alam melalui penggosokan? Jawabannya ialah petir. Petir terjadi karena adanya awan yang bermuatan listrik statis. Awan bermuatan mi hanya terbentuk pada suhu yang mendekati 0°C, yaitu titik beku air sehingga di dalamnya terdapat campuran tetes air dan air beku. Berdasarkan Gambar 8.13. Tetes air dan air beku tersebut bergerak di dalam awan akibat pengaruh. arus konveksi. Tetes air dibawa ke bagian atas awan dan air beku dibawa ke bagian bawah awan. Pergerakan tetes air dan air beku yang berlawanan mi menyebabkan gesekan sehingga awan bermuatan. Tetes air menjadi bermuatan positif dan air beku menjadi bermuatan negatif. Apabila jumlah muatan negatif menjadi cukup banyak, elektron tersebut akan meloncat keluar. Perpindahan elektron tersebut terjadi dan awan ke bumi atau dan awan ke awan. Peristiwa inilah yang disebut petir dan kamu dapat melihatnya dalam bentuk kilatan cahaya yang kita sebut kllat. Perpindahan elektron tersebut juga menyebabkan panas yang tinggi sehingga udara yang dilalui kilat memuai dengan cepat. Pemuaian secara tiba-tiba tersebutlah yang menimbulkan suara dentuman kuat yang kamu kenal sebagai guruh. Sebagian benda yang digosok akan berinuatan positif dan sebagian lain bermuatan negatif. Tabel 8.2 menunjukkan heberapa benda yang bermuatan setelah digosok oleh benda lain.

39

Beberapa benda akan bermuatan listrik akibat digosokkan

NONONONO BENDABENDABENDABENDA BERMUATAN POSITIFBERMUATAN POSITIFBERMUATAN POSITIFBERMUATAN POSITIF BERMUATAN BERMUATAN BERMUATAN BERMUATAN NEGATIFNEGATIFNEGATIFNEGATIF

1 Kaca digosokkan kain

sutera Kaca Kain sutera

2 Ebonit digisookan kain

wol Kain wol Ebonit

3 Plastik digoisokkan

kain wol Kain wol Plastik

4 Plastik digosokkan

dengan rambut kering Rambut kering Plastik

b. lnduksi Induksi adalah perubaban keadaan benda akihat suatu medan. Dalam hal ml, induksi adalah perubahan berupa pemisahan muatan benda karena berdekatan dengan henda yang bermuatan listrik. Coba kamu perhatikan Gambar 8.14. Balon dianggap mempunyai muatan negatif sehingga ketika didekaikan dengan dinding, ia akan tertarik pada niuatan positifdinding. Oleh karena dinding bersifat netral. rnuatannya terdiri dan muatan positif dan negatif. Jadi, halon bermuatan yang berdekatan menyebabkan muatan-muatan dalam di nding memisahkan din. Muatan positif dinding bergerak ke arah balon yang negatif. sedangkan muatan negatif dinding bergerak menjauhi halon. Pemisahan muatan inilah yang mengakibatkan pcmiukaan dinding bermuatan positif atau mengalami gejala listrik sehingga balon dapat menempel pada dinding. Dengan kata lain. kamu dapat mengatakan bahwa muatan positif dinding telah diinduksi. Walaupun demikian, muatan secara induksi mi hanya bersifat sernentara. Apabila benda berinuatannya dijauhkan, muatan benda akan kembali netral. yaitu muatan positif dinding kembali tersebar merata ke seluruh dinding. Dapatkah benda diberi muatan secara permanen dengan induksi9 Untuk mengetahuinya, lanjulkan pcmbelajaranrnu pada uraian . benikut.

40

3. Konduktor dan Isolator

* Konduktor adalah zat dengan daya hantar kalor yang balk, sedangkan

* Isolator adalah zat dengan daya hantarkalor yang buruk. Sifat yang sama berlaku untuk listrik, yaitu isolator listrik yang baik adalah zat dengan daya hantar listrik yang buruk misalnya bahan kaca, sutra, karet, dan plastik. Kamu dapat menemukan bahan-bahan isolator mi di sekitarmu dan banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan sifatnya dapat dikatakan bahwa isolator listrik adalah benda penghambat listrik karena elektron-elektronnya tidak bergerak, (Gambar 8.16). Tetapi, hal mi menyebabkan isolator menjadi mudah diberi muatan dengan cara digosok. Pada saat isolator, misalnya sisir plastik digosok dengan kain wol, ada elektron yang pindah dan kain wol ke sisir plastik menyebabkan sisir kelebihan elektron, sementara kain wol kekurangan elektron. Oleh karena sifat isolator, elektron yang berlebihan pada sisir tidak bergerak merata ke semua bagian sisir dan tetap di permukaan yang digosok kain wol dan bagian sisir tersebut menjadi bermuatan negatif. Hal yang sama terjadi pada kain wol yang kehilangan elektron. Bagian yang digosokkan pada sisir menjadi kekurangan elektron dan meninggalkan tempat kosong sehingga kain wol menjadi bermuatan positif. Hal sebaliknya berlaku untuk konduktor yang merupakan penghantar listrik yang baik. Benda-benda bersifatlogam merupakan contoh konduktor yang baik sehingga kamu akan menemukan bahwa kabel listrik terbuat dan bahan logam tembaga. Mengapa demikian? Bahan konduktor mempunyai elektron-elektron yang dapat bergerak bebas ké semua arah (Gambar 8.18) sehingga muatan dapat dihantarkan. Pergerakan elektron tersebut menyebabkan muatan dalam konduktor selalu terdistribusi rata. Hal mi menyebabkan konduktor tidak mudah diberi muatan dengan hanya menggosoknya dengan kain wol. Apabila sebuah konduktor kekurangan atau kelebihan elektron, dengan cepat elektron-elektron yang lain akan bergerak sedemikian rupa agar elektron yang ada tersebar merata baik untuk yang kelebihan elektron maupun mengisi kekosongan elektron yang hilang. Jadi, sulit untuk membuat konduktor bermuatan. Bagaimana konduktor diberi muatan?

41

Dapat dilakukan dengan memberi muatan pada bahan konduktor dengan cara menggosok maupun menginduksi jika bahan tersebut tidak terhubung (menyentuh) dengan bumi. Satu cara benda terhubung dengan bumi adalah menyentuhnya dengan tanganmu. Cara mi dikenal juga dengan nama ditanahkan. Jika benda yang bermuatan ditanahkan, benda bermuatan akan kembali netral karena kelebihan elektron benda akan dialirkan ke bumi dan kekurangan elektron benda akan diperoleh dan bumi sehingga benda menjadi netral.

4. Hektroskop

Suatu benda itu bermuatan dengan melihat reaksinya terhadap benda Lain. Benda yang bermuatan dapat saling menank atau saling menolak. Dalam mempelajari listrik statis, terdapat alat yang memudahkanmu untuk mengetahui suatu benda bermuatan listrik atau tidak dan ,jenis muatannya. Alat tersebut disebut elektroskop. Satu contoh elektroskop adalah elektroskop daun emas.Sebuah elektroskop umumnya terdiri dan dua keping logam (misalnya daun emas) yang mudah terangkat. batang logam yang menghubungkan kedua keping logam tersebut dengan kepala elektroskop yang berupa piringan logam, tabung kaca. dan bungkus logam yang ditanahkan di bagian dasar alat, Gambar 8.20 menunjukkan diagram elektroskop. Pada umumnya elektroskop tidak bermuatan yaitu bersifat netral. Jadi, bagaimana prinsip kerja elektroskop dalam mendeteksi adanya muatan listrik pada benda? Apabila kepala elektroskop disentuh atau didekatkan dengan benda bermuatan. daun keping logam yang pada awalnya kuncup akan terbuka (saling menjauhi). Hal mi terjadi karena kedua keping logam tersebut memperoleh muatan yang sama dan benda bermuatan. Ingat bahwa benda bermuatan sama akan saling menolak atau menjauhi.

42

GayaLlstrlk Statis Benda-benda bermuatan mempunyal sifat khusus yang aIing menolak apabila muatannya sama dan saling menarik apabila muatannya berbeda. Dua benda berinuatan listrik akan menimbulkan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik apabila didekatkan. Gaya inilah yang disebut sebagai gaya listrik statis. Dapatkah gaya listrik statis tersebut dihitung? Sebenarnya, pengukuran gaya tersebut telah dimulai sejak tahun 1784 oleh seorang ilmuwan Prancis bernama Charles Augustine de Coulomb.

Hukurn Coulomb Dalam menentukan gaya listrik statis, Coulomb menyelidiki hubungan antara gaya dengan muatan listrik dan dua muatan listrik. Alat yang digunakan untuk percobaan tersebut ialah sebuah neraca puntir (Gambar 8.24). Berdasarkan Gambar 8.25 diketahui bahwa bola A dan bola B mempunyai muatan yang sejenis, sedangkan bola C merupakan beban penyeimbang supaya lengan neraca tetap datar. Muatan yang sejenis menyebabkan bola A dan B saling tolak-menolak sehingga lengan neraca akan terpuntir dan bola B menjauhi bola A. Neraca puntir akan diam dan seimbang pada kedudukan yang baru. Semakin besar sudut puntiran lengan neraca, semakin besar gaya listrik. Coulomb menggunakan besaran sudut puntiran mi untuk mengukur gaya listrik di antara

muatan bola A dan bola B. Dalam percobaannya, Coulomb melakukan pengukuran gaya listrik untuk berbagal pasangan muatan listrik dan untuk berbagai jarak pisah. Berdasarkan hash percobaan tersebut, akhirnya Coulomb menemukan hubungan antara gaya listrik dengan besar muatan masing-masing listrik dan jarak pisah kedua muatan, Hubungan tersebut dikenal sebagai hukum Coulomb yang menyatakan bahwa besar gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan besar muatan masingmasing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah kedua muatan listrik tersebut. ernyataan dapat menuliskan pernyataan tersebut secara matematis seperti berikut

43

(+) dan elektron (—) atom adalah sama. Ketika mistar plastik digosok

dengan kain wol, gesekan antara keduanya menyebabkan beberapa

elektron dan kain wol akan berpindah ke mistar plastik. mi

menyebabkan jumlah elektron mistar plastik bertambah sehingga

bermuatan negatif. Sebaliknya, perpindahan elektron tersebut

menyebabkan kain wol kekurangan elektron atau kelebihan proton

sehingga bermuatan positif.

Kamu telah mengetahui bahwa penggosokan suatu benda dengan

benda lain dapat menimbulkan gejala listnik statis. Tahukah kamu

peristiwa listrik statis yang terjadi secara alami di alam melalui

penggosokan? Jawabannya ialah petir. Bagaimana penggosokan

tersebut terjadi?

44

45

46