Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

1

LISTRIK STATIS

Listrik Statis muatan listrik tidak mengalir

Listrik Dinamis muatan listrik mengalir

A. Teori AtomAtom = bagian terkecil suatu unsur masih memiliki sifat unsur tsb.

Atom terdiri dari satu inti atom dan beberapa elektron yang bergerak mengelilingi inti.

elektron

netronproton

inti

mp = 1,674 × 10-27 kgmn = 1,675 × 10-27 kg

me = 9,11 × 10-31 kg

Massa atom = mp + mn +me

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

2

B. Muatan ListrikMuatan proton qp = +1,6 × 10-19 CMuatan elektron qe = 1,6 × 10-19 C

Elektron suatu atom dapat berpindah ke atom yang lain, sebaliknya proton sangat sukar berpindah.

Atom bermuatan positif juml proton > juml elektronAtom bermuatan negatif juml elektron > juml protonAtom tidak bermuatan listrik (netral) juml proton = juml elektron

Dengan demikian benda yang bermuatan listrik positif jika kekurangan elektron, sedangkan benda bermuatan listrik negatif jika kelebihan elektron

Benda Keterangan Muatan listrik hasil

Plastik Digosok dengan kain wol Plastik = - & wol = +

Ebonit Digosok dengan kain wol Ebonit = - & wol = +

Kaca Digosok dengan kain sutera Kaca = + & sutera = -

Sisir Digosok dengan rambut Sisir = - & rambut = +

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

3

C. Hukum CoulombCharles Augustin de Coulomb (1786) : 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 kedua muatan

221

r

qqkF

F = gaya coulomb (N) q1 q2 = muatan partikel (C)r = jarak pisah (m) k = konstanta 9×109 (Nm2/C2)

Coulomb 1 Coulomb 2 Coulomb 3 Coulomb 4

D. Induksi ListrikPemisahan muatan listrik di dalam suatu penghantar karena penghantar itu didekati oleh benda bermuatan listrik

Jenis muatan listrik yg dihasilkan berkebalikan dg jenis muatan listrik yg didekatkan

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

4

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

5

Benda netral(a)

A B A B

Benda diinduksi(b)

A B

Benda dibumikan(c)

A B

Benda menjadi bermuatan positif(d)E. Elektroskop

1. Menentukan apakah suatu benda bermuatan listrik atau tidak 2. Menyelidiki apakah suatu bahan tergolong konduktor atau isolator 3. Mengetahui suatu benda bermuatan positif atau negatif

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

6

Elektroskop netral Benda bermuatan positif, daun membuka

Benda bermuatan negatif, daun membuka

F. Medan Listrik

Daerah di sekitar suatu benda bermuatan listrik di mana benda bermuatan listrik lain mengalami pengaruh gaya listrik

q

FE

2r

qQkF

qr

qQk

E2

2r

QkE

E kuat medan listrik (N/C), Q muatan uji (C), dan r jarak dua muatan (m)

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

7

Medan listrik dpt digambarkan sbg pola garis lengkung dg arah keluar dari kutub positif menuju kutub negatif ( garis gaya listrik)

Medan listrik keluar dari muatan positif

Medan listrik menuju muatan negatif

Medan listrik pada dua muatan tidak sejenis

Medan listrik pada dua muatan negatif

G. Penangkal Petir

Petir = loncatan muatan listrik dari awan ke awan lain yang berbeda jenis muatannya atau dari awan ke bumi.

Penangkal petir terdiri atas batang logam dg ujung runcing diletakkan di bagian atas bangunan tinggi, kemudian dihubungkan dengan kawat penghantar ke lempeng tembaga yang ditanam di dalam bumi.

Batang logam ujung runcing mensuplay muatan yg berbeda jenis dg muatan awan, sehingga awan menjadi netral. Jika perubahan juml muatan pd awan terlalu besar dan mendadak, petir yg terjadi akan mengenai logam dan diterus-kan ke bumi. Dg demikian petir tdk mengenai bangunan dan tdk membahayakan

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

8H. Energi Potensial dan Potensial Listrik

Energi potensial listrik = energi potensial yg dimiliki benda yg berada di dalam medan listrik. Energi potensial listrik yg dibutuhkan oleh tiap satu satuan muatan untuk berpindah dari satu titik ke titik lain dalam medan listrik disebut beda potensial listrik atau tegangan listrik

q

WV

V = beda potensial listrik (volt)W = energi potensial listrik (joule)q = muatan listrik (coulomb)

Generator Van de Graaff (Robert J. Van de Graaff) merupakan mesin pembangkit muatan listrik sehingga diperoleh beda potensial listrik yang sangat besar

Beda potensial yang dihasilkan mencapai 20 juta volt. Generator Van de Graaff digunakan untuk pembangkit nuklir. Dengan beda potensial yang sangat tinggi, proton dan netron yang terdapat di dalam inti atom dapat memulai reaksi nuklir

Nur Rohmadi, S.Pd. M.Pd.

9

Problem set

1. Sebuah benda A bermuatan, ditolak oleh benda B, sedangkan benda B ditarik benda C. Jika benda C bermuatan negatif, apakah jenis muatan A?

2. Diketahui dua bola masing-masing bermuatan +30 C dan 10 C berada pada jarak 20 cm. Berapakah besar gaya interaksi pada masing-masing benda?

3. Sebuah bola konduktor bermuatan 6,0 × 109 C memiliki jari-jari 40 cm. Berapakah kuat medan listrik pada titik yang berjarak 120 cm dari pusat bola?

4. Sebuah bola logam mula-mula tidak bermuatan listrik. Setelah disentuhkan dengan batang bermuatan bola logam menjadi bermuatan positif. Apa jenis muatan pada batang?

5. Sebuah senter yang menggunakan baterai dinyalakan selama 5 menit. Selama waktu ini electron-elektron dengan total muatan 8 × 102 C mengalir melalui lampu. Energi sebesar 9600 joule diubah menjadi cahaya dan panas. Berapakah beda potensial pada saat electron mengalir?