Gambar Sampul IPA · BAB 7 LISTRIK STATIS
IPA · BAB 7 LISTRIK STATIS
ElokSudibyo, dkk

24/08/2021 14:36:10

SMP 9 KTSP

Lihat Katalog Lainnya
Halaman

Bab 7 Listrik Statis

131

(Sumber: Dok. Penerbit)

LISTRIK STATIS

Bab

7

Pernahkah kamu menyentuh layar TV atau monitor

komputer yang nyala? Kamu mungkin akan merasakan

sengatan kecil pada jari tanganmu. Apa yang menyebabkan

kamu merasakan sengatan tersebut? Penyebab sengatan

tersebut sebetulnya sama dengan penyebab terjadinya petir,

yaitu listrik statis. Apakah listrik statis itu? Setelah belajar

bab ini, kamu pasti dapat

menggambarkan muatan listrik

untuk memahami gejala-gejala listrik statis

.

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

132

Peta Konsep

Kata-Kata Kunci

z

Listrik statis

z

Hukum Coulomb

z

Konduktor

z

Isolator

z

Gaya listrik

z

Elektroskop

Soal Prasyarat

Sebutkan kandungan dari inti atom.

Disebut apakah bagian atom yang bermuatan listrik negatif?

Disebut apakah bagian atom yang bermuatan listrik positif?

Bagaimana interaksi antara proton dengan elektron?

dibentuk

dari

Listrik statis

Muatan

positif

Elektroskop

Muatan listrik

terdiri

atas

dideteksi

Muatan

negatif

Gaya listrik

menimbulkan

Bab 7 Listrik Statis

133

Apakah yang kamu ketahui tentang muatan listrik?

Apakah muatan listrik dibentuk dari listrik statis? Apa betul

listrik itu bermuatan? Bagaimana cara mengetahui bahwa

listrik bermuatan? Coba kamu lakukan kegiatan berikut.

A. Muatan Listrik

K

egiatan

1

Membuktikan Muatan Listrik

Alat dan bahan

;

kertas tisu

;

plastik transparansi

;

gunting

Cara kerja

1. Buat potongan-potongan kecil kertas tisu.

2. Gosok-gosokkan plastik transparansi atau plastik sampul

buku dengan kain (misalnya pada kain celana/rokmu).

3 . Dekatkan plastik tersebut pada potongan kertas-kertas itu.

G ejala apakah yang kamu amati? Catat hasil pengamatanmu.

4. Ganti potongan-potongan kertas tisu tersebut dengan

benda-benda kecil lainnya, kemudian ulangi kegiatan di

atas.

5 . Ulangi lagi kegiatan di atas dengan benda-benda lain yang

digosok sebagai pengganti plastik.

Analisis dan diskusi

1. Bandingkan

hasil pengamatanmu terhadap perilaku

kertas atau benda-benda kecil lainnya pada berbagai

kegiatan yang telah kamu lakukan.

2 . Apakah plastik transparansi bermuatan listrik?

3 . Apakah potongan kertas tisu bermuatan listrik?

4. Buat sebuah uraian

yang menurut kamu dapat men-

jelas

kan kejadian-kejadian seperti yang telah kamu amati

terse

but.

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

134

Pada

Kegiatan 1

, kamu mengamati potongan-potongan

kertas tisu yang mula-mula diam di atas meja kemudian

meloncat dan akhirnya menempel pada plastik yang telah

digosok. Gejala ini dapat pula kamu amati jika kamu meng-

gosok-gosokkan sisir pada rambut kering, ternyata sisir

tersebut dapat menarik potongan-potongan kertas. Gejala

serupa terjadi pada saat kamu menyetrika baju dari kain nilon,

ternyata baju-baju tersebut menjadi lengket satu dengan lain.

Pada berbagai peristiwa tersebut kamu mengamati bahwa

benda-benda tersebut menjadi “bermuatan listrik”.

Seperti yang telah kamu

pelajari tentang teori atom,

setiap

benda terdiri atas atom-atom.

Model atom yang sekarang dikenal

adalah model atom hasil pe-

nyelidikan dan teori-teori

yang

dikemukakan oleh E. Ruther ford

(1871-1937), Niels Bohr (1885-1962),

dan ahli fisika lain dari berbagai negara. Sebuah atom terdiri

atas inti atom dan elektron. Inti atom terdiri atas satu atau lebih

proton dan neutron, tergantung pada jenis atomnya. Proton

bermuatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan.

Elektron bermuatan negatif mengelilingi inti atom.

Suatu atom dikatakan netral jika jumlah muatan positif

(jumlah proton) sama dengan jumlah muatan negatif (jumlah

elektron). Atom akan bermuatan negatif

jika atom tersebut

mendapatkan kelebihan elektron. Atom akan bermuatan

positif

jika atom tersebut kekurangan

elektron.

Perhatikan

Gambar 7.2

berikut.

(a)

+

+

n

p

(b)

+

(c)

+

+

+

Gambar 7.2

(a) Atom bermuatan

netral, (b) Atom

bermuatan negatif,

(c) Atom bermuatan

positif.

Atom Helium memiliki inti yang

terdiri atas 2 proton

dan 2 neutron serta dikeliling 2 elektron. Atom bermuatan

negatif jika atom tersebut mendapatkan tambahan elektron.

Gambar 7.1

Struktur atom.

Nukleon

+

+

+

Elektron

Neuron

Orbit

Proton

Bab 7 Listrik Statis

135

Gambar 7.3

Cara memperoleh

muatan listrik.

+

-

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

+

Plastik

+

+

+

+

-

+

-

+

-

+

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

-

-

-

-

Kain

Elektron

Plastik

Atom Hidrogen yang netral terdiri

atas 1 elektron, namun

atom tersebut mendapatkan tambahan 1

elektron, sehingga

bermuatan negatif.

Atom bermuatan positif jika atom tersebut

kekurangan elektron.

Atom Litium yang netral memiliki 3

elektron, namun atom tersebut kehilangan 1 elektron sehingga

bermuatan positif.

Sekarang bayangkan

plastik

transparansi yang kamu gunakan

pada

Kegiatan 1

,

lalu perhatikan

Gambar 7.3

. Mula-

mula plastik

tersebut bersifat netr

al.

Pada saat

plastik tersebut digosok

dengan

kain, sebagian elektron di kain ber-

pindah menuju

plastik. Plastik tersebut sekarang

tidak lagi

netral, namun bermuatan negatif, dan dapat menarik

potongan-

potongan kertas. Apa yang terjadi pada kain?

Sebenarnya kain tersebut tidak lagi netral, namun bermuatan

positif. Mengapa? Hal tersebut terjadi karena sebagian

elektron-elektron pada kain berpindah menuju plastik.

Melalui

Kegiatan 1

tersebut, ternyata kamu dapat

menghasilkan kumpulan muatan listrik pada plastik, dengan

cara

menggosok. Kumpulan muatan listrik pada suatu benda

disebut

listrik statis.

1. Interaksi antara benda-benda bermuatan listrik

Berdasarkan teori atom, kamu mendapatkan pemahaman

bahwa muatan listrik tidak hanya satu jenis, melainkan dua jenis,

yaitu muatan positif dan muatan negatif. Lakukan

Kegiatan 2

untuk mempelajari interaksi benda-benda bermuatan listrik

sejenis dan yang tak sejenis.

K

egiatan

2

Mempelajari Interaksi Benda-benda

Bermuatan Listrik

Alat dan bahan

;

penggaris plastik

;

kain sutera

;

batang kaca

;

statif

;

kain wool

;

benang

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

136

Berdasarkan

Kegiatan 2

,

kamu dapat mengamati

bahwa

jika dua penggaris plastik yang telah digosok dengan

kain wool saling didekatkan, ternyata penggaris plastik

tersebut saling

tolak-menolak. Gejala serupa dapat kamu amati,

jika dua batang kaca yang telah digosok dengan kain sutera

didekatkan, ternyata

juga saling tolak-menolak.

Kamu dapat dengan mudah menyatakan, karena kedua

penggaris plastik tersebut digosok dengan kain yang serupa,

tentu saja muatan yang terdapat pada penggaris plastik tersebut

sejenis. Demikian juga halnya dengan kedua batang kaca,

pastilah memiliki muatan sejenis karena digosok dengan

benda

yang serupa. Hasil pengamatanmu ternyata menunjuk-

kan bahwa

benda-benda yang bermuatan listrik sejenis akan

Cara kerja

1. Ikatkan sebatang penggaris plastik pada statif. Gosok-

gosokkan satu ujung penggaris tersebut dan satu ujung

penggaris plastik kedua dengan kain wool.

2. Dekatkan penggaris plastik kedua ke penggaris plastik

yang digantung.

Amati

perilaku kedua penggaris ters

ebut.

Catat

hasil pengamatanmu.

3. Dengan cara yang sama, lakukan untuk batang kaca yang

digosok dengan kain sutera.

4. Sekarang, gosok kembali satu ujung penggaris plastik

yang digantung dengan kain wool dan batang kaca

dengan kain sutera. Dekatkan batang kaca pada penggaris

tersebut.

Amati

perilaku kedua benda tersebut,

catat

hasil pengamatanmu.

Analisis dan diskusi

1. Apakah penggaris bermuatan listrik setelah digosokkan

pada kain wool? Jelaskan.

2 . Apakah batang kaca bermuatan listrik setelah digosokkan

pada kain sutera? Jelaskan.

3. Apa yang terjadi jika penggaris setelah digosokkan pada

kain sutera? Jelaskan.

4. Buat kesimpulan dari hasil kegiatanmu.

Bab 7 Listrik Statis

137

tolak-menolak

,

atau dapat disimpulkan lebih lanjut

muatan

listrik

sejenis tolak-menolak,

perhatikan

Gambar 7.4

.

(a)

(b)

Gambar 7.4

(a) Muatan sejenis

tolak-menolak,

(b) muatan tak sejenis

akan tarik-menarik.

Bagaimana hasil ini jika dikaitkan dengan keberadaan

atom-atom penyusun penggaris plastik dan batang kaca? Ketika

penggaris plastik tersebut digosok dengan kain wool, elektron-

elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga

penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif. Sebaliknya,

ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron

pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, s

ehingga

batang kaca bermuatan positif.

Akibatnya, antara penggaris

plastik dengan batang kaca terjadi tarik-menarik.

2. Konduktor dan isolator

Bayangkan, kita memiliki dua buah bola logam. Salah satu

bola dimuati, sedangkan bola yang lain netral (

Gambar 7.5.a

).

Selanjutnya kita tempatkan paku besi, sehingga paku

menyentuh kedua bola itu. Ternyata kita mendapatkan, bola

kedua dengan cepat menjadi bermuatan. Hal ini disebabkan

sebagian muatan listrik pada bola pert

ama berpindah menuju

bola kedua melalui paku besi (

Gambar 7.5.b

). Namun seandai-

nya kita tidak menggunakan paku besi,

tetapi

kayu, ternyata

bola kedua tetap netral, artinya muatan listrik pada bola

pertama tidak berpindah menuju bola kedua (

Gambar 7.5c

).

Kamu dapat menggunakan tespen untuk mengetahui apakah

bola logam tersebut bermuatan listrik.

Gambar 7.5

(a) Dua bola logam,

satu bermuatan dan

yang lain netral,

(b) Kedua bola

dihubungkan dengan

paku besi, bola kedua

menjadi bermuatan,

(c) Jika paku diganti

kayu, maka bola kedua

tetap netral.

+

+

+

+

+

+

+

Netral

(b)

Logam

(c)

+

+

+

+

+

+

+

Kayu

+

+

+

+

+

+

+

(a)

Dimuati

+

+

+

+

+

+

+

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

138

Kamu telah mengetahui bahwa dengan menggosok,

kamu dapat memperoleh muatan listrik. Muatan listrik dapat

pula diperoleh dengan menyentuhkan benda yang tidak ber-

muatan kepada benda yang bermuatan. Pada akhirnya

kedua

benda tersebut memiliki muatan dengan tanda yang sama. Proses

demikian ini disebut cara konduksi atau kontak.

Jika benda yang bermuatan positif didekatkan pada batang

logam netral, namun tidak disentuhkan, apa yang terjadi? Lihat

Gambar 7.6

.

B. Elektroskop

Benda-benda yang berperilaku seperti paku besi di-

golongkan sebagai konduktor listrik, yaitu benda-benda yang

dapat menghantarkan listrik. Sebaliknya, benda-benda yang

berperilaku seperti kayu digolongkan sebagai isolator listrik,

yaitu benda-benda yang tidak dapat menghantarkan listrik.

Dapatkah kamu memberikan contoh lain konduktor dan

isolator listrik? Selain bersifat konduktor dan isolator, ada benda-

benda yang bersifat di antara kategori tersebut. Misalnya silikon,

germanium, dan arsen. Benda-benda ini termasuk dalam kategori

semi-konduktor.

Tulis jawaban pada buku kerjamu.

1. Sebutkan bagian-bagian dari atom.

2. Apa yang terjadi jika benda bermuatan positif didekatkan

dengan benda bermuatan negatif?

3. Sebutkan 5 contoh benda yang ada disekitarmu termasuk

konduktor listrik.

4. Apa perbedaan konduktor dan isolator?

5. Sebutkan benda-benda yang termasuk dalam semi-

kondu

ktor.

1

Bab 7 Listrik Statis

139

Pada

Gambar 7.6

elektron-

elektron pada batang logam netral

tidak meninggalkan logam, namun

akan bergerak menuju benda

bermuatan positif, dan meninggal-

kan muatan positif di ujung lain.

Walaupun secara keseluruhan

batang logam tersebut netral,

namun pada batang logam tersebut

terjadi pemisahan muatan. Jika

kita dapat memotong logam ter-

sebut, maka kita akan memperoleh

dua potong logam dengan muatan

listrik yang tidak sejenis.

Pemuatan listrik dengan cara demikian disebut pemuatan

secara induksi.

1. Elektroskop

Keberadaan muatan listrik pada sebuah benda dapat

diketahui dengan elektroskop. Bangun elektroskop terdiri atas

dua buah daun logam tipis yang dipasang pada ujung batang

logam. Ujung lain batang itu biasanya dipasang bola logam

(knob)

.

Untuk menghindarkan dari berpindahnya muatan ke udara

bebas, batang tersebut dimasukkan ke dalam kaca.

Gambar 7.6

Memberi muatan

dengan cara induksi.

(a) Batang logam netral,

(b) Batang logam

secara keseluruhan

netral, namun terjadi

pemisahan muatan

listrik pada batang

tersebut.

(b)

(a)

+

_

+

_

_

+

_

_

_

+

+

+

_

_

_

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

_

_

_

+

+

+

_

_

_

+

_

_

Gambar 7.7

Elektroskop dan cara

kerjanya.

Batang

logam

Daun

logam

Knop

(a)

(c)

_

+

_

_

_

_

_

+

+

+

+

Elektron

ke atas

+

+

+

Batang kaca

bermuatan

+

+

+

+

+

+

+

Sisir

bermuatan

(b)

_

+

_

_

_

_

_

+

+

+

+

+

Elektron

ke bawah

Perhatikan

Gambar 7.7

. Elekt

roskop, pada saat netral

daun-daun logam menguncup; saat sisir ber-

muatan negatif

didekatkan, elektron pada batang logam terdo

rong menuju daun

elektroskop, dan daun mekar; saat kaca bermu

atan po

sitif

didekatkan elektron pada batang logam bergerak ke knop,

sehingga daun bermuatan

positif, dan daun mekar.

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

140

Seperti yang telah kamu lakukan dalam

Lab Saku

di

samping, misalkan kamu mendekatkan sisir bermuatan

negatif pada knob elektroskop. Elektron-elektron pada batang

logam akan terdorong menuju dua daun elektroskop, sedangkan

pada knop akan mengumpul muatan positif. Kedua daun

tersebut mendapatkan elektron, sehingga bermuatan negatif.

Akibatnya

kedua daun tersebut tolak-menolak dan mekar.

Dapatkah kamu menjelaskan, apa yang terjadi jika batang kaca

yang bermuatan

positif didekatkan pada elektroskop?

2. Pengosongan muatan listrik

Muatan listrik pada suatu benda dapat hilang dengan

pengosongan. Pengosongan muatan listrik dapat terjadi jika

ada jalan agar muatan yang terkumpul pada suatu benda dapat

berpindah ke benda lain, atau ke bumi. Pengosongan muatan

listrik ke bumi disebut pentanahan.

Kita tidak khawatir dengan pengosongan muatan listrik

pada benda-benda seperti plastik, sisir, batang kaca, dan lain-lain.

Namun kita mesti berhati-hati dan peduli dengan pengosongan

muatan listrik yang besar, misalnya pengosongan muatan listrik

pada awan dalam bentuk petir. Perhatikan

Gambar 7.8

untuk

mengetahui petir sebagai peristiwa pengosongan muatan

listrik.

Mengetahui Keberadaan

Muatan Listrik

Gosok-gosok ujung peng-

garis plastik dengan kain

wool. Sentuhkan ujung

penggaris tersebut pada

knop elektroskop. Amati

daun-daun elektroskop

tersebut.

Sentuh dengan tangan,

sehingga daun-daun elek-

troskop menguncup.

Ulangi lagi kegiatan di atas

untuk batang kaca yang

digosok dengan kain sutera.

Analisis

Paparkan hasil pengamatan-

mu, serta coba jelaskan

mengapa hasilnya seperti

yang kamu amati. Buat

gambar untuk melengkapi

penjelasanmu.

Gambar 7.8

Petir merupakan

peristiwa pengosongan

muatan listrik yang

besar dalam waktu

singkat.

(Sumber: Clip Art)

Selain berbahaya bagi manusia karena dapat meng-

akibatkan kematian bagi yang disambarnya, petir dapat

menyebabkan kerusakan bangunan yang tinggi. Untuk

Bab 7 Listrik Statis

141

mencegahnya, gedung-gedung dipasang penangkal petir.

Penangkal petir berupa batang logam yang berujung lancip,

dan dihubungkan ke tanah dengan kawat logam yang relatif

besar. Penangkal petir menyediakan jalan

bagi muatan listrik

di awan agar dapat berpindah menuju tanah

melalui kawat,

dan bukannya melalui bangunan.

Kamu telah mengetahui, bahwa benda-benda yang

bermuatan sejenis akan tolak-menolak, dan benda-benda yang

bermuatan tidak sejenis akan tarik-menarik. Tarik-menarik

dan tolak-menolak tersebut diakibatkan oleh adanya gaya tarik

atau gaya tolak. Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi

besarnya gaya listrik tersebut?

Pada

Kegiatan 2

, tentunya kamu mengetahui, bahwa

besarnya gaya tarik atau tolak pada benda-benda bermuatan

listrik ternyata dipengaruhi oleh jarak antara benda bermuatan

tersebut. Kamu harus mendekatkan penggaris plastik yang

telah digosok sedekat mungkin dengan batang kaca, agar

kamu dapat melihat gejala gaya tarik yang terjadi. Jika penggaris

plastik kamu letakkan pada relatif jauh dari batang kaca,

maka gaya

tarik yang terjadi tidak dapat diamati, karena

kecilnya. Ternyata, gaya

tarik-menarik atau tolak-menolak

antara muatan listrik dipengaruhi oleh jarak antara muatan

tersebut. Jika jarak antara muatan kecil (berdekatan), maka

gaya listrik yang terjadi besar. Sebaliknya jika jaraknya

diperbesar (berjauhan), maka gaya listrik yang terjadi kecil.

Kamu juga mengamati, agar gaya tarik-menarik atau tolak-

menolak yang terjadi besar, kamu harus menggosok batang kaca

atau penggaris plastik dengan kain keras-keras dan beberapa

kali gosokan. Semakin keras dan sering kamu menggosoknya,

muatan listrik yang terkumpul juga semakin besar. Hal ini

menunjukkan semakin banyak muatan listrik yang ada, gaya

listrik yang terjadi juga semakin besar.

Gejala seperti yang kamu amati di atas telah diselidiki

oleh ilmuwan Perancis yang bernama Charles Coulomb

(1736-

1806). Pada tahun 1785, beliau menyelidiki hubungan

Tokoh IPA

Ilmuwan Prancis,

Charles Coulomb

(1736-1806),

menyelidiki hubungan

antara muatan dan

jarak antara muatan

dengan besar gaya

listrik yang dihasilkan.

(Sumber : paulhutch.com)

C. Hukum Coulomb

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

142

antara

besar muatan dan jarak antara muatan dengan besar

gaya listrik

yang dihasilkan.

Penyelidikan Coulomb

menggunakan 2 bola konduktor

kecil A dan A’ yang digantung-

kan melalui kawat tipis (lihat

Gambar 7.9

). Bola serupa, yaitu

bola B diletakkan di dekat bola

A. Bola A dan B bersama-sama

disentuhkan pada benda ber-

muatan, sehingga mendapatkan

muatan yang sama, karena

ukuran bola tersebut sama. Ketika bola B diletakkan pada

jarak tertentu dari bola A, maka batang penghubung A dan

A’ akan berputar sedikit. Dengan mengukur sudut putaran

tersebut, Coulomb dapat menentukan gaya yang diperlukan

untuk memutarnya.

Dengan menempatkan bola B yang berubah-ubah

jaraknya dari bola A, dan mengukur gaya listrik yang dihasilkan,

Coulomb berkesimpulan bahwa gaya listrik

(F)

yang terjadi

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua pusat

bola A dan B. Pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.

Batang berputar

karena A tolak-

menolak dengan B

A’

A

B

Bola A dan B

dimuati

Kawat tipis

Gambar 7.9

Percobaan Coulomb.

Dengan mengukur

sudut penyimpangan

AA’ dari semula, ia

dapat menentukan

gaya listrik yang terjadi.

Berdasarkan hasil tersebut, jika jarak antara muatan

listrik menjadi 2 kalinya, ternyata gaya listrik yang terjadi

tinggal atau dari gaya semula. Jika jarak antara muatan

listrik dijadikan 3 kalinya, maka gaya listrik yang terjadi

tinggal atau dari gaya semula.

Coulomb selanjutnya mengubah-ubah muatan listrik

pada bola A dan bola B, dengan cara menyentuhkan bola A

dan bola B pada bola serupa yang netral, sehingga muatan di

bola A dan bola B menjadi tinggal separuhnya. Hasil

percobaannya menunjukkan, gaya listrik berbanding lurus

dengan besar muatan di bola A

(q

A

)

dan besar muatan di bola

B

(q

B

)

, atau

1

r

2

F

1

2

2

1

4

1

3

2

1

9

Bab 7 Listrik Statis

143

F

q

A

q

B

Berdasarkan hasil tersebut, misalkan muatan di bola A

menjadi 2 kali semula, dan muatan di bola B menjadi 3 kali

semu

la, maka gaya listrik yang terjadi menjadi 2

×

3 atau 6 kali

semula.

Berdasarkan hasil-hasil di atas, akhirnya Coulomb

menyimpulkan besar gaya listrik antara dua muatan listrik yang

terpisah pada jarak tertentu berbanding lurus dengan besar kedua

muatan tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat

jarak

kedua muatan tersebut. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum

Coulomb,

s

ecara matematika dapat dituliskan sebagai berikut.

dengan

q

= muatan listrik ...................................... coulomb (C)

r

= jarak ................................................. meter (m)

F

= Gaya ................................................. Newton (N)

k

= konstanta = 9

×

10

9

Nm

2

C

2

Satuan muatan listrik

Muatan suatu benda sangat sulit untuk diukur secara

langsung. Tetapi Coulomb menunjukkan bahwa besarnya

muatan listrik dapat ditentukan dengan cara mengukur gaya

listrik yang dihasilkannya. Di dalam sains, setiap besaran me-

miliki satuan. Satuan muatan listrik dalam sistem SI adalah

coulomb (C). Muatan listrik 1 elektron adalah 1,6

×

10

19

coulomb,

dan jenisnya negatif, sedangkan muatan listrik 1 proton besarnya

sama dengan muatan 1 elektron, namun jenisnya positif. Besar

muatan 1 elektron disebut muatan elementer, dan merupakan

besar muatan terkecil di alam.

q

1

×

q

2

r

2

F

=

k

D. Medan Listrik

Coba kamu ingat kembali pelajaran sebelumnya, bahwa

setiap benda bermuatan listrik. Jika benda A yang bermuatan

listrik diletakkan di suatu ruang yang di dalamnya sudah ada

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

144

Gambar 7.10

Garis-garis gaya listrik.

F

q

E

=

(a)

(b)

(c)

benda B. Jika benda B bermuatan listrik, benda A akan meng-

alami gaya listrik juga. Ruang di sekitar A maupun B disebut medan

listrik. Jadi, yang dimaksuddengan medan listrik (E) adalah

ruangan di sekitar benda bermuatan listrik yang mengalami

gaya listrik.

Jika suatu benda yang bermuatan listrik diletakkan di

suatu ruangan, maka dalam ruangan tersebut terdapat medan

listrik. Jika benda lain yang bermuatan listrik diletakkan di

ruang tersebut, maka kedua benda akan mengalami gaya.

Jika muatan kedua benda sejenis, maka gaya yang terjadi

adalah gaya tolak-menolak dan jika kedua benda mempunyai

muatan yang tidak sejenis, maka gaya yang terjadi adalah gaya

tarik-menarik.

Medan listrik dilukiskan dengan garis-garis gaya listrik

yang arahnya dari kutub positif ke kutub negatif (

Gambar 7.10

).

Kuat medan listrik bergantung pada kerapatan garis-garis gaya

listrik. Besar kuat medan listrik dapat ditentukan dengan rumus

sebagai berikut.

dengan

E

= kuat medan listrik ........................................ N/C

F

= gaya Coulomb .............................................. N

q

= besar muatan listrik ..................................... C

Karena

berarti

dengan

k

= tetapan = 9

×

10

9

Nm

2

/C

2

r

= jarak antara dua muatan .................................. m

q

= muatan listrik pada sumber medan ................ C

q

1

×

q

2

r

2

F

=

k

q

1

×

q

2

q

E

=

k

r

2

Bab 7 Listrik Statis

145

Dua benda A dan B masing-masing bermuatan listrik sebesar

6

×

10

9

C dan 8

×

10

9

C pada jarak 4 cm. Tentukan:

a. gaya tolak-menolak antara kedua benda itu tersebut,

b. kuat medan listrik pada titik B oleh muatan A.

Diketahui :

q

a

= 6

×

10

-9

C

q

b

= 8

×

10

-9

C

k

= konstanta = 9

×

10

9

Nm

2

C

-2

Ditanya

: a.

F

b. E

Jawab

a.

=9

×

10

9

Nm

2

C

2

×

=9

×

10

9

×

3 N

= 2,7

×

10

9

N

Jadi, muatan yang listrik mengalir adalah 2,7

×

10

9

N.

b.

Jadi, kuat medan listrik pada titik B adalah 0,34 N/C.

Tulis jawaban pada buku kerjamu.

1. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya

gaya listrik.

2. Sebutkan contoh peristiwa di sekitarmu yang termasuk

dalam pengosongan muatan listrik.

3. Apa perbedaan dari induksi dan konduksi dalam pengum-

pulan muatan listrik?

2

F

q

b

E

=

q

1

×

q

2

r

2

F

=

k

C

2

m

-2

6

×

10

-9

×

8

×

10

-9

(4

×

10

-2

)

2

(

(

2,7

×

10

9

N

8

×

10

-9

C

E

=

= 0,34 N/C

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

146

Gambar bagan elektroskop. Jelaskan cara kerja elektroskop

tersebut di depan kelas.

4. Dua buah benda A danB masing-masing memiliki muatan

listrik sejenis 3

×

10

-9

C dan 5

×

10

-9

C terpisah sejauh 3 cm.

Jika

k

= 9

×

10

9

Nm

2

/C

2

, maka hitung gaya tolak antara kedua

muatan listrik tersebut.

5 . Besar gaya Coulomb antara dua benda adalah 7

×

10

-5

N.

Hitunglah besar kuat medan listrik pada salah satu muatan

oleh muatan lain yang besarnya 3,5

×

10

-9

C.

1. Kumpulan muatan listrik pada suatu benda disebut listrik statis.

2. Terdapat dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan negatif.

3. Muatan-muatan yang sejenis tolak-menolak dan muatan yang tidak sejenis

tarik-menarik.

4. Pengumpulan muatan listik dapat diperoleh melalui cara menggosok,

menyentuhkan benda netral dengan benda bermuatan (konduksi), dan induksi.

5. Muatan listrik dapat dideteksi dengan elektroskop.

6. Penghilangan muatan listrik yang terkumpul pada suatu benda disebut

pengosongan muatan.

7 . Hukum Coulomb menyatakan, bahwa gaya yang terjadi antara dua buah muatan

berbanding lurus dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat

jarak antara kedua muatan itu.

Bab 7 Listrik Statis

147

valuasi

E

1. Kumpulan muatan listrik pada suatu

benda disebut ....

a. listrik dinamis

b . listrik statis

c. kuat arus

d. energi

2. Kilat merupakan perpindahan ... ke

bumi.

a. proton

c. neutron

b. elektron

d. nukleon

3. Suatu benda bermuatan positif jika

benda itu ....

a. kehilangan elektron

b. mendapatkan elektron

c. mendapatkan proton

d. mendapatkan neutron

4 . Benda-benda yang dapat menghantar-

kan listrik disebut ....

a. konduktor

b . isolator

c. semikonduktor

d. salah semua

5 . Dua benda bermuatan sama didekatkan

pada jarak tertentu, ternyata gaya

listrik yang terjadi adalah

F

. Jika jarak

kedua benda itu menjadi setengah

semula, maka gaya listrik yang terjadi

adalah ....

a. F

c. 2 F

b. F

d. 4 F

6. Penggaris plastik bermuatan negatif

didekatkan pada sepotong kertas. Kertas

tersebut ditarik menuju penggaris.

Kejadian ini menunjukkan saat itu

pada kertas tersebut terjadi ....

a. isolasi

b. induksi

c. konduksi

d. pengosongan muatan

7. Terdapat 4 buah benda bermuatan

listrik A, B, C, dan D. Benda A dengan

B tarik menarik, B dengan C tolak

menolak, dan C dengan D tarik

menarik. Jika benda A ternyata adalah

batang kaca yang telah digosok dengan

kain sutera, pernyataan manakah

yang benar?

a. B dan C bermuatan negatif, D ber-

muatan positif.

b . B dan C bermuatan positif, D ber-

muatan negatif.

c. B bermuatan positif, C dan D ber-

muatan negatif.

d. B bermuatan negatif, C dan D

bermuatan positif.

8 . Alat pendeteksi muatan listrik adalah ....

a. termometer

b. termoskop

c. elektroskop

d. isolator

A. Pengecekan Konsep

1

4

1

2

Pilih salah satu jawaban yang tepat. Tulis jawaban pada buku kerjamu.

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

148

B. Pemahaman Konsep



Apa kamu kesulitan ketika belajar materi bab ini?



Coba kamu buat resume tentang materi bab ini berdasarkan

pemahamanmu. Kamu dapat menambah pengetahuanmu

tentang materi bab ini melalui

browsing

di internet.

9. Satuan muatan listrik adalah ....

a. kg

b. coulomb

c. joule

d. watt

10. Penggosongan muatan listrik ke

bumi disebut ....

a. pentanahan

b. induksi

c. konduksi

d. elektroskop

1. Roni menggosokkan dua batang

logam pada kain sutera. Kemudian

batang logam tersebut didekatkan

satu sama lain dan terjadi tolak-

menolak. Mengapa hal tersebut dapat

terjadi? Jelaskan.

2. Dua buah benda masing-masing

bermuatan

8

×

10

9

C dan

+

6

×

10

9

C

berada pada jarak 4 cm satu sama lain.

Jika

k

= 9

×

10

9

Nm

2

C

2

, maka tentukan

besar gaya tolak atau gaya tarik kedua

benda tersebut.

Tulis jawaban pertanyaan di bawah ini di buku kerjamu.

3. Misalkan kamu telah menyentuhkan

benda bermuatan positif pada knop

elektroskop. Apa yang terjadi pada

daun elektroskop, jika benda ber-

muatan negatif yang relatif besar

didekatkan pada knop elektroskop?

4. Bagaimana penangkal petir dapat

melindungi bangunan dari ancaman

tersambar petir?

5. Mengapa bermain sepak bola di

lapangan atau berteduh di bawah

pohon yang tinggi di waktu hujan

berbahaya?