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?