MAKALAH KONSEP DASAR IPA 1

“LISTRIK STATIS”

Dosen Pengampu :

Julianto, M.Pd.

Di Susun Oleh :

Riza Zahiyah Ithri (14010644012)

Prayogi Mahardani (14010644014)

Dessy Mega Harumawati (14010644015)

Lindah Lanasari (14010644023)

Darul Hikmah Asri (14010644084)

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR

A – 2014

Bab I

Pendahuluan

1. Latar Belakang

Di dalam kehidupan kita sehari-hari kata listrik bukan merupakan

hal yang asing lagi. Banyak peralatan rumah tangga yang menggunakan

listrik, misalnya setrika, radio, televisi, lemari es, kipas angin, mesin jahit

listrik, magic jar, dan mesin cuci. Hal ini menunjukkan bahwa di dalam

kehidupan kita energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok. Oleh karena

itu penting bagi kita untuk mempelajari listrik. Dalam ilmu fisika, listrik

dibedakan menjadi dua macam, yaitu listrik statis dan listrik dinamis.

Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan suatu benda tanpa

memperhatikan gerakan atau aliran muatan listrik.

Pada saat hujan turun, Petir adalah peristiwa alam yang sangat

berbahaya dan ditakuti semua orang, karena petir menimbulkan kilatan

cahaya yang diikuti dengan suara dahsyat di udara. Apabila seseorang

tersambar petir, maka tubuh orang tersebut akan terbakar. Akibat

berbahayanya petir, maka gedung-gedung bertingkat yang cukup tinggi

dilengkapi dengan penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya

petir? Mengapa tubuh orang yang tersambar petir terbakar? Mengapa

gedung-gedung bertingkat yang tinggi dilengkapi dengan penangkal petir?

Petir merupakan gejala alam yang timbul karena berkumpulnya sejumlah

besar elek- tron yang disebut listrik statis.

2. Rumusan Pertanyaan

a. Apa yang dimaksud dengan listrik statis?

b. Bagaimana susunan atom dari listrik statis?

c. Apa yang dimaksud dengan muatan listrik?

d. Bagaimana interaksi antar benda bermuatan listrik?

e. Apa yang dimaksud dengan elektroskop?

f. Apa yang dimaksud dengan hukum coloumb?

g. Apa yang dimaksud dengan medan listrik?

3. Tujuan

a. Untuk mengetahui pengertian listrik statis

b. Untuk mengetahui susunan atom dari listrik statis

c. Untuk mengetahui pengertian muatan listrik

d. Untuk mengetahui interaksi yang ditimbulkan antar benda bermuatan

listrik

e. Untuk mengetahui pengertian elektroskop

f. Untuk mengetahui bunyi hukum coloumb

g. Untuk mengetahui pengertian dan cara kerja medan magnet.

Bab II

Pembahasan dan Penerapan

1. Pengertian listrik statis

Listrik statis merupakan energi yang dimiliki oleh benda

bermuatan listrik. Muatan listrik bisa negatif atau positif. Semua zat

terbentuk dari atom-atom. Setiap atom mempunyai inti atom yang terdiri

dari proton dan elektron yang mengelilinginya. Proton mempunyai muatan

listrik positif, dan elektron mempunyai muatan listrik negatif.

Ketika dua zat seperti balon dan tangan kamu saling digosokkan,

elektron ditarik dari material yang mempunyai daya tarik yang lemah

(tangan) dan menempel pada material yang mempunyai daya tarik yang

kuat (balon). Hal ini menyebabkan kedua material menjadi bermuatan

listrik. Material yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif dan

material mendapatkan elektron menjadi bermuatan negatif. Balon dan

tangan merupakan listrik netral (jumlah muatan positif dan negatifnya

sebanding) sebelum digosok. Karena jumlah muatan positif dan negatifnya

sama. Setelah digosok, balon mempunyai muatan negatif berlebih dan

tangan mempunyai muatan positif yang berlebih. Muatan listrik yang tidak

sejenis saling tarik menarik, sehingga muatan negatif balon ditarik ke

muatan positif tangan karena perbedaan muatannya. Perhatikan dalam

gambar bahwa tidak ada perubahan jumlah muatan total gabungan.

Penggosokan menyebabkan elektron-elektron yang ada bergerak dari satu

obyek ke obyek yang lain.

2. Susunan atom listrik statis

Thales Militus, seorangilmuwanYunani, menemukangejalalistrik

yang diperolehdenganmenggosokbatuambar, yang

dalambahasaYunanidisebutelektron.

Setelahdigosokternyatabatuambartersebutdapatmenarikbenda-

bendakecildidekatnya.Sifatsepertiinidalamilmulistrikdisebutelektrifikasi.Li

strik yang terjadipadabatuambar yang

digosokdisebutlistrikstatisyaitulistrik yang tidakmengalir.

Teori Atom

Suatuzatterdiriatssapartikel-partikelkecil yang disebut atom.Atom

berasaladari kata atomos, yang artinyatidakdapatdibagi-bagilagi.Tetapi,

dalamperkembangannyaternyata atom masihdapatdiuraikanlagi.

Atom terdiriatasduabagian, yaituinti atom dankulit atom.Inti atom

bermuatanpositif, sedangkankulit atom terdiriataspartikel-

partikelbermuatannegatif yang disebutelektron.

Inti atom tersusundariduamacampartikel, yaitu proton yang

bermuatanpositifdannetron yang tidakbermuatan(netral).

Suatu atom

dikatakannetralapabiladidalamintinyaterdapatmuatanpositif

(proton) yang

jumlahnyasamadenganmuatannegatif(elektron)

padakulitnya.

Suatu atom

dikatakanpositifapabilajumlahmuatanpositif(proton)

padaintilebihbanyakdaripadamuatannegatif(elektron)

padakulit atom yang mengelilinginya

Suatu atom

dikatakannegatifapabilajumlahmuatanpositif(proton)

padaintilebihsedikitdaripadajumlahmuatannegatif(elektron)

padakulit atom.

Atom yang paling sederhanaadalah atom hidrogen yang

hanyatersusunatas 1 proton dan 1 elektron.Karenajumlah proton

danelektronnyasama, maka atom hidrogendikatakansebagai atom netral.

Atom helium terdiriatas 2 proton, 2 netrondan 2

elektron.Karenajumlah proton danjumlahelektronnyasama, maka atom

helium jugadikatakansebagai atom netral.

3. Muatan listrik

Muatan listrik, (Q) adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda.

Satuan Muatan listrik adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x

1018 muatan dasar. Muatan Listrikadalah sifat dasar yang dimiliki

oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif)

maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau

materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom

yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan

tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu

muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Muatan listrik dasar.

Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron

yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak

bermuatan).

Menurut Benyamin Franklin, ada dua muatan lisrik :

1.      Muatan listrik positif

2.      Muatan listrik negatif

SifatMuatanListrik :

Duamuatanyansejenisapabiladidekatkanmakaakantolakmenolak Duamuatan yang

tidaksejenisapabiladidekatkanmakaakantarikmenarik

4. Interaksi benda bermuatan listrik

1) Ketikapenggarisplastikdigosokdengankain wool, makaelektron-

elektrondarikain wool berpindahkepenggarisplastik,

sehinggapenggarisplastiktersebutbermuatanlistriknegartif.

2) Ketikaebonitdigosokdengankain wool, makaelektron-elektrondarikain

wool berpindahkeebonittersebutbermuatanlistriknegatif.

3) Ketikabatangkacadigosokdengankainsutera, elektron-

elektronpadabatangkacatersebutberpindahkekainsutera,

sehinggabatangkacabermuatanpositif.

Sesuaidenganhasilpercobaanduajenismuatanlistrik.Ketikapenggaris

plastikkedua yang telahdimuatidengancara yang

samadidekatkanpadapenggarisplastikpertama,

penggarispertamabergerakmenjauhipenggariskedua.

Ketikabatangkacakedua yang telahdimuatidengancara yang

samadidekatkanpadabatangkaca yang pertama,

batangkacakeduajugabergerakmenjauhibatangkacapertama

Tetapi, jikabatangkaca yang

bermuatandidekatkanpadapenggarisplastik yang bermuatan,

akandidapatkanbahwakeduanyaakansalingtarikmenarik

5. Elektroskop

Elektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk

mendeteksi muatan. Seperti pada gambar, di dalam sebuah peti kaca

terdapat dua buah daun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadang

yang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuat dari emas.

Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke sebuah bola logam yang

berada di luar peti kaca melalui suatu konduktor yang terisolasi dari peti.

Apabila benda yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam,

maka pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik

naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positif dan

saling menolak. Proses demikian disebut memuati dengan cara induksi.

Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi, maka bola logam

konduktor, dan kedua daun elektroskop memperoleh muatan positif karena

ditinggalkan elektron-elektron yang bergerak menuju benda bermuatan

positif tersebut, sebagaimana ditunjukkan oleh berikut. Pada setiap kasus,

makin besar muatan, maka makin lebar pemisahan daun-daun elektroskop.

Elektroskop Diberi Muatan Dengan Cara Induksi Dan Konduksi

Perlu diketahui bahwa dengan cara diatas, kita tidak dapat

menentukan tanda muatan, karena dalam setiap kasus, kedua daun

elektroskop saling menolak satu dengan yang lain. Meskipun demikian,

suatu elektroskop dapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan” jika

pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengan cara konduksi,

misalnya elektroskop bermuatan negatif, jika benda bermuatan negatif

didekatkan, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk bergerak ke

bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga kedua daun ini terpisah

lebih lebar. Di sisi lain, jika muatan positif didekatkan, maka elektron-

elektron akan diinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebih

negatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang (menjadi lebih

sempit).

6. Hukum Coloumb

Tahun 1785 seorang fisikawan Prancis yang bernama Charles

Agustin Coulomb menyelidiki besarnya gaya yang terjadi pada dua benda

yang bermuatan listrik. Alat yang digunakannya adalah neraca puntir

(torsion balance). Hasil investigasinya menemukan hubungan bahwa

“besarnya gaya listrik sebanding dengan besarnya muatan listrik dua benda

dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara dua buah benda

yang bermuatan listrik”. Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum

Coloumb. Sebagai penghargaan atas jasanya, nama coulomb digunakan

sebagai satuan muatan listrik.

Bagaimana neraca puntir bekerja?

Dua bola bermuatan listrik yang digantung dengan menggunakan benang

dalam sebuah tabung dapat berputar secara bebas, hal ini dapat digunakan

untuk menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya antara

dua benda yang bermuatan listrik. Pada bagian bawah dari tabung,

melingkari dinding tabung terdapat skala sudut. Jika sebuah benda yang

bermuatan listrik didekatkan pada salah satu bola, maka bola itu akan

bergerak secara melingkar menjauh/mendekat (tergantung dengan jenis

muatan ke dua benda yang berinteraksi). Selanjutnya dengan

mengasumsikan bahwa besarnya sudut simpang sebanding dengan

besarnya gaya antara dua muatan, maka dengan mengubah jarak antara

dua muatan dan besarnya muatan, kita dapat menemukan hubungan antara

besarnya gaya, jarak antara dua muatan, dan besarnya muatan.

Persamaan CoulombHukum Coulomb secara matematis dapat

dituliskan:

F = Gayalistrik(newton)

Q1 = Muatan listrik benda 1 (coulomb)

Q2 = muatan listrik benda 2 (coulomb)

r = jarak pisah antara dua benda bermuatan listrik (meter)

k =tetapan(9x109N.m2/C2)

Persamaan ini mirip dengan Hukum Gravitasi Newton.

Perbedaannya adalah besaran yang menjadi ciri kedua gaya ini berbeda.

Kedua persamman tersebut sama-sama ditentukan dengan konstanta dan

kuadrat jarak antar kedua benda. Persamaan gaya Coloumb disini hanya

memberikan besar gaya F yang tidak melibatkan arah gaya sehingga

dalam setiap perhitungan digunakan nilai q1 dan q2 positif meskipun jenis

muatan yang ada negatif.

Hukum Coloumb hanya berlaku untuk muatan titik atau ukuran

muatan jauh lebih kecil daripada jarak kedua muatan. Tetapan

є0(permitivitas ruang hampa) hanya digunakan jika muatan-muatan

tersebut berada dalam ruang hampa atau udara (karena permitivitas udara

sama dengan permitivitas ruang hampa). Hukum Coloumb berlaku untuk

setiap pasangan muatan titik.

7. Medan listrik

Setiap zat tersusun atas atom-atom, muatan listrik suatu zat

tergantung dari jenis muatan listrik atom-atomnya. Jika atom-atom benda

lebih cenderung melepaskaan elektron, maka zat yang disusunnya lebih

cenderung bermuatan positif. Sebaliknya jika atom-atom benda lebih

cenderung menangkap elektron, maka zat yang disusunnya cenderung

bermuatan negatif. Jadi muatan listrik sebuah benda sangat tergantung

dengan muatan listrik atom-atom penyusunnya.

Suatu benda dapat diberi muatan listrik dengan dua cara :

1. Menggosok

Muatan listrik pada sebuah benda, sangat dipengaruhi olah muatan

listrik atom-atom penyusunnya. Ada atom-atom yang cenderung

melepas elektron, tetapi ada juga atom-atom yang cenderung mengikat

elektron. Jika dua benda tersusun dari atom-atom yang memiliki

perbedaan sifat tersebut saling digosokkan maka, maka interaksi itu

akan lebih mudah membuat benda bermuatan listrik. 

Jika kain sutera digosokkan pada kaca, maka elektron-elektron kaca

akan berpindah menuju sutera, sehingga kaca menjadi bermuataan

positif. sementara itu kain sutera menjadi bermuatan negatif karena

mendapat tambahan elektron.

Jika kain wool digosokkan pada plastik, maka elektron-elektron

kain wool akan berpindah menuju plastik, sehingga plastik menjadi

bermuataan negatif. sementara itu kain wool menjadi bermuatan positif

karena kehilangan elektron-elektronnya.

2. Induksi

Induksi dapat dilakukan dengan cara mendekatkan benda yang

bermuatan listrik ke benda netral. Akibatnya benda netral akan

terpolarisasi. Jika benda netral yang telah terpolarisasi di hubungkan

dengan tanah (di ground kan), maka elektron-elektronnya akan

mengalir menuju tanah. Setelah penghantar yang menuju tanah di

hilangkan dan benda bermuatan listrik dijauhkan, maka benda netral

akan menjadi kekurangan elektron (bermuatan positif). Induksi dalam

jumlah muatan tertentu dapat mengakibatkan muatan listrik melompati

gap (jarak pemisah), dalam hal ini dapat menimbulkan lintasan bunga

api. Salah satu peristiwa yang besar adalah terjadinya petir.

Benda yang bermuatan listrik dikelilingi sebuah daerah yang

disebut Medan Listrik. Dalam medan ini, muatan listrik dapat

dideteksi. Menurut M. Faraday (1791- 1867), suatu medan listrik

keluar dari setiap muatan dan menyebar ke seluruh ruangan. Jadi

keberadaan medan listrik tidak terlepas dari keberadaan muatan listrik.

Medan listrik bukan sejenis zat seperti udara dan bukan sejenis

gelombang seperti gelombang elektromagnetik. Medan listrik

merupakan sesuatu yang ditimbulkan oleh muatan listrik dan

mempengaruhi ruang di sekitar muatan listrik di mana pengaruh

medan listrik hanya dirasakan oleh muatan listrik lainnya.

Kuat Medan Listrik

Ukuran kekuatan dari medan listrik pada suatu titik,

didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan pada muatan listrik

yang ditempatkan pada titik tersebut, yang disebut kuat medan

listrik (E ). Jika gaya listrik F dan muatan adalah q, maka secara

matematis kuat medan listrik dirumuskan:

Keterangan:E = kuat medan listrik akibat muatan sumber (NC-1)

F = gaya Coloumb pada muatan uji oleh muatan sumber q (N)

q = besar muatan uji (C)

Persamaan persamaan di atas untuk mengukur medan listrik di

semua titik pada ruang, sedangkan medan listrik pada jarak r dari satu

muatan titik Q adalah:

 

Keterangan :

E : Medan Listrik ( N/C )

K : Bilangan Konstanta ( Nm2 /C2)

q,Q : Muatan Listrk ( C )

r : Jarak antara muatan ( m )

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa E hanya bergantung pada muatan Q yang

menghasilkan medan tersebut.

Interaksi muatan listrik

Interaksi antara dua muatan listrik baik berupa gaya tolak atau gaya tarik

dapat digambarkan dengan menggunakan garis-garis gaya listrik berikut:

DAFTAR PUSTAKA

https://gurumuda.net/medan-listrik.htm

http://fisikazone.com/elektroskop/