Halaman
Bab 7 - Listrik Statis
107
Bab
7
Listrik Statis
Peta Konsep
Bioteknologi
mengkaji
Coba kamu amati Gambar 7.1! Pada gambar tersebut,
seseorang sedang menggosokkan penggaris plastik ke
rambutnya. Penggaris tersebut akan bermuatan listrik.
Apakah kamu tahu, apa yang dimaksud dengan muatan
listrik? Bagaimanakah sifat-sifatnya? Adakah cara lain untuk
membuat muatan listrik? Bagaimanakah cara menghitung
besarnya gaya listrik antara dua benda bermuatan listrik?
Ayo temukan jawabannya dengan mempelajari bab ini.
Setelah mempelajari bab ini, diharapkan kamu dapat
mendeskripsikan pengertian muatan listrik dan sifat-sifat
muatan listrik, melakukan percobaan sederhana untuk
mendemonstrasikan proses muatan listrik, menjelaskan
hubungan antara benda bermuatan listrik, serta menyebutkan
contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari.
Gambar 7.1
Menggosokkan
penggaris plastik ke
rambut
Sumber:
image.google.co.id
contohnya
Elektroskop
diuji dengan
memiliki
Sifat-sifat muatan listrik
dihasilkan
melalui
Muatan listrik
Hukum
Coloumb
Menggosok
Induksi
Konduksi
Petir
Mesin fotokopi
Pengecatan mobil
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
108
Pelajaran listrik statis merupakan pelajaran yang
membahas tentang muatan listrik yang untuk sementara
diam pada suatu benda. Kajian tentang listrik statis pertama
kali dilakukan oleh seorang matematikawan Yunani kuno
bernama
Thales of Miletus
(625-574 SM). Ia menggosokkan
batu ambar pada kain wol dan mendekatkannya pada benda
ringan, seperti bulu ayam. Saat itu, bulu ayam tersebut terbang
dan menempel pada batu ambar. Dari kata batu ambar inilah
istilah listrik berasal. Listrik
(electricity)
diambil dari kata
elektron, yang dalam bahasa Yunani berarti batu ambar.
A. Muatan Listrik
Atom sebagai unsur penyusun zat pada dasarnya
tersusun dari partikel-partikel yang sangat kecil, disebut
partikel subatom. Terdapat tiga jenis partikel subatom yang
penting dan perlu kita kenali, yaitu proton, neutron, dan
elektron.
Subpartikel atom yang memiliki sifat sama, yaitu proton
dan elektron, kemudian disebut sebagai muatan listrik.
Muatan listrik ibarat udara yang tidak bisa dilihat, tetapi
bisa dirasakan. Akibatnya, penelitian mengenai muatan
listrik hanya bisa dilakukan berdasarkan efek reaksi yang
diberikannya. Alat yang digunakan untuk mengetahui
adanya muatan listrik disebut elektroskop.
Besar muatan listrik proton dan elektron adalah
sama, tetapi jenisnya berbeda. Muatan listrik ini pertama
kali ditemukan oleh
Benjamin Franklin
. Ia kemudian
memberikan tanda (+) atau (-) pada muatan listrik yang tak
mengandung arti
fi
sis. Jenis muatan listrik proton adalah
positif (+), neutron adalah netral, dan elektron adalah (-).
Untuk dapat mengamati efek dari muatan listrik, lakukanlah
kegiatan berikut.
Sumber:
image.google.co.id
Gambar 7.2
Benjamin Franklin
Lakukan aktivitas berikut dengan temanmu.
Tujuan
: Mengamati keberadaan muatan listrik.
Alat dan bahan : Sisir plastik, kertas, kain wol.
Langkah kerja:
1.
Buatlah sobekan kertas berupa potongan yang sangat kecil, lalu simpan di
atas meja.
2.
Dekatkan (tidak sampai menyentuh kertas) sisir plastik pada sobekan kertas
tersebut, lalu amati apa yang terjadi!
Aktivitas Siswa
Bab 7 - Listrik Statis
109
3.
Gosok-gosokkan sisir plastik pada kain wol untuk beberapa lama.
4.
Dekatkan kembali sisir plastik pada sobekan kertas tadi, lalu amati apa yang
terjadi pada sobekan kertas itu.
5.
Buatlah kesimpulan dari hasil pengamatan yang telah kamu lakukan!
Apabila kegiatan pada Aktivitas Siswa dilakukan
dengan benar, kamu dapat mengamati bahwa ketika sisir
plastik didekatkan pada sobekan kertas, sobekan kertas akan
menempel pada sisir plastik yang telah digosok-gosokkan
pada kain wol, tetapi tidak menempel pada sisir plastik yang
belum digosokkan. Sebelum sisir plastik digosokkan, muatan
listrik pada sisir tersebut berada dalam keadaan seimbang.
Saat digosokkan, terjadi perpindahan muatan listrik dari
kain wol ke sisir. Muatan listrik yang berpindah adalah
elektron. Dengan demikian, sisir plastik tersebut bermuatan
negatif (-) sehingga dapat menarik sobekan kertas untuk
menempel padanya.
1. Sifat-Sifat Muatan Listrik
Sifat-sifat yang dimiliki muatan listrik adalah:
a) M
ua
tan listrik yang sejenis (negatif dengan negatif atau
positif dengan positif) jika didekatkan akan saling tolak-
menolak.
b
)
Muatan listrik yang tidak sejenis (negatif dengan positif)
jika didekatkan akan saling tarik-menarik.
Untuk memahami sifat-sifat dari muatan listrik ini,
lakukanlah kegiatan berikut.
I
nfo
Muatan listrik yang
sejenis saling tolak-
menolak dan muatan
listrik yang tidak sejenis
saling tarik menarik.
Bentuklah kelompok terdiri atas 4-5 orang.
Tujuan
: Mengamati interaksi dua benda bermuatan listrik.
Alat dan bahan : 2 mistar plastik, 2 batang kaca, kain wol kering, kain (sutra)
kering, benang, statif.
Langkah kerja:
1.
Gosokkanlah kedua mistar plastik dengan kain wol ke satu arah (tidak
bolak-balik) selama 10-20 detik.
2.
Gantungkan salah satu mistar dengan benang pada statif.
3.
Dekatkan mistar plastik yang lain pada mistar plastik yang digantung. Amati
interaksi yang terjadi antara kedua mistar tersebut.
4. Ulangi langkah 1-3
dengan mengganti mistar plastik oleh batang kaca, dan
kain wol oleh kain (sutra) kering.
Aktivitas Siswa
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
110
Gambar 7.3
5. Gosokkan mistar plastik pada kain wol, lalu
gantungkan kembali. Kemudian, gosokkan batang
kaca dan dekatkan pada mistar plastik yang telah
digantung. Amati interaksi yang terjadi.
6. Gosokkan batang kaca pada kain (sutra) kering,
lalu gantungkan kembali. Setelah itu, gosokkan
sebuah mistar plastik pada kain wol dan dekatkan
pada batang kaca yang telah digantung. Amati
interaksi yang terjadi.
Buatlah kesimpulan dari kegiatan tadi!
Pada kegiatan tersebut, mistar plastik yang telah
digosokkan akan bermuatan negatif, sedangkan batang kaca
yang telah digosokkan akan bermuatan positif. Saat dua buah
mistar plastik atau batang kaca saling didekatkan, keduanya
saling tolak-menolak. Namun, saat kita mendekatkan satu
batang kaca pada mistar yang muatan listriknya berbeda,
keduanya akan saling tarik-menarik.
2. P
emuatan Listrik
Terdapat tiga cara
untuk proses pemuatan listrik, yaitu
menggosok, induksi, dan arus listrik. Untuk lebih memahami
ketiganya, pelajarilah uraian di dalam tabel berikut ini.
Tabel 7.1
Cara Membuat Muatan Listrik
Menggosok
Cara ini dapat dilakukan dengan menggosokkan dua benda dalam
satu arah. Cara ini disebut juga metode gesekan. Jenis muatan yang
diperoleh dengan metode gesekan, di antaranya:
1.
Benda berbahan plastik akan bermuatan negatif jika digosokkan
pada kain wol.
2.
Benda berbahan ebonit akan bermuatan negatif jika digosokkan
pada kain wol.
3.
Benda berbahan kaca akan bermuatan negatif jika digosokkan
pada kain sutra.
Induksi
Metode ini dilakukan untuk memisahkan muatan listrik di dalam
suatu penghantar dengan cara mendekatkan benda lain yang ber-
muatan listrik pada penghantar tersebut. Dengan cara induksi, mua-
tan listrik yang dihasilkan akan berbeda jenis dengan muatan listrik
pada benda yang digunakan untuk menginduksi. Contohnya adalah
pemisahan muatan listrik pada elektroskop yang didekati oleh mi-
star plastik yang telah digosokkan pada kain wol. Pada induksi ini,
muatan listrik yang dihasilkan elektroskop adalah muatan positif
karena muatan listrik dari mistar plastik sebagai penghantar adalah
muatan negatif.
Bab 7 - Listrik Statis
111
Konduksi
Metode ini hanya dapat dilakukan pada benda yang terbuat dari ba-
han-bahan tertentu. Dalam metode ini, untuk menghasilkan muatan
listrik, kedua benda harus mengalami kontak langsung agar sejum-
lah elekton mengalir dari satu benda ke benda yang lainnya.
Bahan yang dapat mengalirkan sejumlah elektron secara bebas pada
bahan lain disebut konduktor. Berdasarkan kekuatannya, bahan
konduktor terbagi dua, yaitu konduktor baik dan konduktor kurang
baik. Bahan yang termasuk konduktor baik adalah logam, khusus-
nya aluminium, tembaga, dan perak. Sedangkan, bahan yang terma-
suk konduktor kurang baik adalah air, badan manusia, dan tanah.
Sementara itu, bahan yang tidak dapat mengalirkan elektron pada
bahan lain disebut isolator. Bahan yang termasuk isolator di anta-
ranya karet, plastik-plastik seperti PVC, politen, dan perspek.
3. Elektroskop
Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk
mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda.
Salah satu jenis elektroskop yang sering digunakan adalah
elektroskop daun. Bagian penting elektroskop daun adalah
sebuah tangkai logam dari bagian logam kuningan dengan
ujung bawah berbentuk pipih. Pada ujung ini ditempatkan
dua helai logam sangat tipis yang terbuat dari bahan
aluminium atau emas, biasa disebut dengan bagian daun.
Ujung atas berbentuk cakram atau bola yang berfungsi
sebagai penghantar muatan dan kotak kaca.
B. Hukum Coloumb
Hukum Coloumb adalah aturan yang mengemukakan
tentang hubungan antara gaya listrik dan besar masing-
masing muatan listrik. Nama Coloumb diambil dari nama
fi
sikawan yang pertama kali mengamati gaya tarik-menarik
atau tolak-menolak benda bermuatan listrik, yaitu
Charles
Augustin de Coloumb
(1736-1804). Dalam pengamatannya,
ia melakukan percobaan menggunakan alat yang bernama
neraca puntir
. Berdasarkan percobaan ini, Coloumb
mengemukakan suatu aturan atau hukum yang berbunyi:
“Gaya listrik (tarik-menarik atau tolak-menolak) antara dua
muatan sebanding dengan besar muatan listrik masing-masing
dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua
muatan listrik.”
Secara matematis, Hukum Coloumb dapat ditulis dalam
persamaan:
Gambar 7.4
Elektroskop
Sumber:
Encarta 2005
Gambar 7.5
Neraca puntir
Sumber:
Encarta 2005
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
112
F
≈
————
⇒
F
=
k
———— atau
F
= ————
⋅
————
Q
1
Q
2
r
2
Q
1
Q
2
r
2
1
4
πε
0
dengan:
F
= gaya Coloumb (Newton = N)
Q
1
,Q
2
= muatan listrik benda 1 dan 2
(Coloumb = C)
r
= jarak antara dua muatan listrik (m)
k
= konstanta pembanding = konstanta gaya
Coloumb
= 9 × 10
9
Nm
2
C
-2
ε
0
= permitivitas ruang hampa
= 8,854 × 10
-12
C
2
N
-1
m
-2
Pada umumnya, nilai permitivitas (
ε
) medium selain
udara atau ruang hampa atau zat lainnya, lebih besar
daripada permitivitas ruang hampa (
ε
0
), dinotasikan
ε
>
ε
0
.
Perbandingan antara
ε
dan
ε
0
disebut konstanta dielektrik
suatu zat dan diberi lambang
k
. Jadi,
k
= — dan gaya
Coloumb benda itu adalah:
Q
1
Q
2
r
2
ε
ε
0
Konstanta dielektrik beberapa zat dapat kamu lihat
pada tabel berikut.
F
= ——— . ———
1
4
πε
Q
1
Q
2
r
2
Pikirkanlah
Mengapa nilai
permitivitas (
ε
)
medium selain
udara lebih besar
daripada permitivitas
ruang hampa
(
ε
0
)? Pikirkanlah
jawabannya!
!
Tabel 7.2
Konstanta Dielektrik Bahan
Nama Bahan
Konstanta Dielektrik (k)
Hampa udara
1
Udara kering 1 atm
1,0006
Karbon tetrakhlorida
2,24
Lilin
2,25
Benzena
2,28
Karet
2,5-3,5
Mika
2,5-7,0
Ambar
2,65
Minyak kastor
4,67
Metil alkohol
33,1
Gliserin (15° C)
56
Air
80
Bab 7 - Listrik Statis
113
Contoh:
1.
Dua keping logam bermuatan listrik masing-masing
+2 × 10
-9
C dan +3 × 10
-9
C terpisah sejauh 3 cm.
Berapakah besar gaya tolak-menolak kedua logam
tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
Q
1
= 2 × 10
-9
C
Q
2
= 3 × 10
-9
C
r
= 3 cm = 0,03 m
k
= 9 × 10
9
Nm
2
C
-2
Ditanya :
F
Jawab:
F
=
k
———
⇔
F
=
k
—–
F
= 9 × 10
9
—————————– = 6 × 1 0
-5
N
Jadi, besar gaya tolak-menolaknya adalah 6 × 10
-5
N.
2.
Dua buah muatan listrik yang sama terpisah sejauh
6 cm dan saling tolak-menolak dengan gaya 12 N.
Berapakah muatan listriknya?
Penyelesaian:
Diketahui:
r
= 6 cm = 0,06 m
F
= 12 N
k
= 9 × 10
9
Nm
2
C
-2
Ditanya:
Q
1
dan
Q
2
Jawab:
Karena muatan listriknya sama, maka
Q
1
=
Q
2
=
Q
F
=
k
———
⇔
F
=
k
—–
Q
2
= —– = ————— = 4 8 × 1 0
-13
C
2
Q
= 48 × 10
-13
C
2
= 2,19 × 10
-6
C
Jadi, besarnya muatan adalah 2,19 × 10
-6
C.
Q
1
Q
2
r
2
Q
2
r
2
(2 × 10
-9
)(3 × 10
-9
)
(0,03)
2
Q
1
Q
2
r
2
Q
2
r
2
Fr
2
k
(12)(0,06)
2
9 × 10
9
S
ahabatku,
Ilmuwan
Charles Augustin
de Coulomb
(1736-
1806) adalah ahli
fi
sika dari Prancis
yang mempelopori
teori elektrik.
Ia dilahirkan di
Angoulême. Ia
merupakan ahli
mesin militer Prancis
di India Barat, tetapi
mengundurkan
diri dan kembali
ke Blois, Prancis,
pada waktu terjadi
Revolusi Prancis
dengan tujuan
untuk melanjutkan
risetnya di bidang
kemagnetan, friksi,
dan listrik. Pada
1777, ia menemukan
neraca puntir
untuk mengukur
kekuatan interaksi
antara dua muatan
yang mengandung
muatan listrik.
Berdasarkan hasil
penelitiannya, ia
berhasil membuat
sebuah formula yang
sekarang dikenal
sebagai Hukum
Coulomb, yang
mengatur interaksi
antarmuatan listrik.
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
114
1. Dua keping logam masing-masing bermuatan
Q
1
= 2 × 10
-9
dan
Q
2
= 4 ×
10
-9
. Jika kedua muatan tersebut saling tarik-menarik dengan gaya 12 N,
berapakah jarak antara kedua keping logam tersebut?
2.
Dua buah muatan yang terpisah sejauh
r
meter saling tarik-menarik sebesar
F
. Berapakah besar gaya listrik antara kedua muatan tersebut ketika terpisah
sejauh 2
r
meter?
M
enguji Diri
C. Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-Hari
Listrik statis yang dapat kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari ada yang terjadi secara alami, ada pula yang
buatan. Munculnya petir ketika hujan merupakan salah
satu bukti keberadaan listrik statis yang muncul secara
alami, tanpa ada campur tangan manusia secara langsung.
Sedangkan, listrik statis yang terjadi secara buatan di
antaranya listrik yang digunakan dalam proses pengecatan
mobil dan pada mesin fotokopi.
1. Petir
Pet
ir merupakan peristiwa lepasnya muatan listrik
statis yang terjadi secara dramatik dan alamiah. Peristiwa
ini akibat dari keluarnya muatan-muatan listrik dari benda,
dalam hal ini adalah awan. Pelepasan listrik statis kadang-
kadang terjadi secara perlahan dan tenang. Namun, sesekali
berlangsung cepat disertai percikan cahaya atau suatu bunyi
ledakan. Percikan cahaya yang muncul ini disebut dengan
kilat.
Gambar 7.6
Kilat
Sumber:
Encarta 2005
I
nfo
Awan memiliki muatan
listrik yang sangat
besar.
Bab 7 - Listrik Statis
115
Petir terjadi akibat adanya dua awan bermuatan
listrik sangat besar dan berbeda jenis yang bergerak saling
mendekati. Lalu, bagaimana awan dapat memiliki muatan
listrik yang sangat besar? Pada awan hitam yang merupakan
gumpalan air hujan, berhembus angin yang sangat kencang.
Akibatnya, partikel-partikel di dalam awan yang bercampur
debu, garam dari lautan, dan lain-lain, saling bertabrakan.
Tabrakan ini menyebabkan lepasnya elektron dari partikel-
partikel tersebut. Partikel yang kehilangan elektron
bermuatan positif dan yang mendapat tambahan elektron
bermuatan negatif. Akibatnya, awan yang memuat partikel
tersebut akan menyimpan muatan listrik yang sangat besar.
Muatan listrik negatif turun ke bagian dasar awan dan
muatan positif naik ke bagian atas.
Ketika awan melewati sebuah bangunan, terutama
yang tinggi, bagian bawah awan yang merupakan tempat
terkumpulnya muatan negatif menginduksi bagian atas
bangunan sehingga menyebabkan bagian atas bangunan
ini bermuatan positif dan muatan negatif bangunan dipaksa
turun ke bagian bawah bangunan.
Karena muatan pada kedua benda ini berlainan jenis
berdasarkan sifat muatan, maka masing-masing muatan akan
saling menarik satu sama lain. Saat itu, elektron melompat
ke bagian atas bangunan dan menimbulkan kilat dengan
energi panas yang sangat besar dan seringkali disertai
bunyi menggelegar yang disebut petir. Selain bangunan,
benda lain yang ada dan menjulang tinggi di permukaan
bumi akan mengalami peristiwa yang sama. Benda yang
terinduksi awan hingga menyebabkan timbulnya loncatan
bunga api listrik (kilat) biasa disebut sebagai benda yang
terkena sambaran petir.
Untuk menghindari bahaya yang diakibatkan oleh
sambaran petir,
Benjamin Franklin
, orang pertama yang
mengamati bahwa petir tak lain adalah listrik statis membuat
alat yang ditujukan sebagai penangkal petir. Ia mengusulkan
untuk menggunakan batang logam runcing yang ditaruh di
atas benda yang akan dihindarkan dari petir, biasanya benda
yang berupa bangunan, seperti gedung. Alat penangkal petir
terdiri atas batang logam runcing yang disimpan di atap
bangunan, lempeng logam tembaga yang tertanam dalam
tanah sekitar kedalaman 2 meter, dan kawat penghantar
sebagai penghubung batang logam dan lempeng tembaga.
Bagian ujung penangkal terbuat dari logam yang merupakan
konduktor. Aliran ion positif dari logam yang runcing ini
menuju ke awan sehingga dapat mengurangi muatan listrik
Pikirkanlah
Mengapa penangkal
petir harus dibuat dari
logam yang ujungnya
runcing? Bagaimana
benda tersebut dapat
menjadi penangkal
petir? Kemukakan
pendapatmu!
!
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
116
induksi pada atap bangunan dan menetralkan beberapa
muatan listrik negatif pada awan. Ini dapat mengurangi
kesempatan atap gedung tersambar petir. Jika petir masih
menyambar, kawat penghantar pada alat ini menjadi jalan
untuk elektron-elektron bergerak menuju ke dalam tanah
tanpa merusak bangunan.
2. Pengecatan Mobil
Di negara kita, saat ini motor dan mobil tak lagi menjadi
barang istimewa. Setiap harinya ribuan kendaraan melintas
di jalan. Untuk memperoleh mobil dengan warna yang
diinginkan, pengecatan pun dilakukan. Pengecatan mobil
dengan menggunakan penyemprotan cat elektrostatis banyak
digunakan untuk memperoleh hasil yang maksimal. Pada
proses ini, butiran cat yang berupa aerosol akan bermuatan
listrik ketika bergesekan dengan mulut penyemprot.
Butiran-butiran cat ini akan ditarik menuju badan mobil
yang ditanahkan selama penyemprotan. Hasilnya dijamin
pengecatan akan sampai pada bagian yang paling sukar
dicapai apabila digunakan metode pengecatan yang biasa.
3. Mesin Fotokopi
Selain memanfaatkan konsep listrik statis, pada mesin
fotokopi juga dimanfaatkan konsep optik. Proses fotokopi
ini menggunakan sifat unik dari logam selenium. Sebagai
konduktor foto, selenium akan menjadi konduktor jika
dikenai cahaya dan menjadi isolator jika berada dalam
keadaan gelap. Langkah-langkah utama dalam mesin
fotokopi adalah:
Gambar 7.7
Proses pengecatan mobil
Sumber:
Encarta 2005
Bab 7 - Listrik Statis
117
Gambar 7.8
Mesin fotokopi
toner
kaca
baki kertas
penggulung kertas
ke dalam mesin
lampu pertama
dokumen yang
akan dikopi/salin
penggulung kertas
ke luar mesin
salinan
dokumen
kaca
lampu
pemanas
drum elektrostatik
lampu kedua
sabuk pengangkut
lensa
Sumber:
Encarta 2005
I
nfo
Mesin fotokopi
memanfaatkan konsep
listrik statis dan konsep
optik.
1) Permukaan drum mesin yang dilapisi logam selenium
yang tipis diberi muatan positif dengan cara diputas di
dekat kawat yang bermuatan tinggi.
2) Proses pembentukan suatu pola muatan yang
merupakan pola cetakan dari halaman asli.
3) Bub
uk tinta (toner) yang bermuatan negatif ditaburkan
pada permukaan drum fotokonduktif.
4) Pemindahan toner ke kertas, diperoleh hasil fotokopi.
5) Setelah kertas
difotokopi, perlahan-lahan permukaan
drum itu kembali netral.
Bentuklah kelompok terdiri atas 4 - 5 orang.
Temukan penerapan konsep dari listrik statis yang ada di sekelilingmu. Kemudian,
catatlah cara penggunaan alat tersebut. Setelah itu, presentasikan di depan kelas
dan jika perlu gambarkan alat tersebut di papan tulis!
Aktivitas Siswa
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
118
K
ilasan Materi
•
Listrik statis mengkaji tentang muatan listrik yang untuk sementara diam
pada suatu benda.
•
Besar muatan listrik proton dan elektron adalah sama, tetapi jenisnya
berbeda.
• Mua
tan listrik yang sejenis (negatif dengan negatif atau positif dengan positif)
jika didekatkan akan saling tolak-menolak.
•
Muatan listrik yang
tidak sejenis (negatif dengan positif atau positif dengan
negatif) jika didekatkan akan saling tarik-menarik.
• Cara-cara untuk membuat
muatan listrik adalah menggosok, induksi, dan
arus listrik.
• Ele
ktroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan
listrik pada suatu benda.
•
Hukum Coloumb adalah
aturan yang mengemukakan tentang hubungan
antara gaya listrik dan besar masing-masing muatan listrik.
•
Secara matematis, Hukum Coloumb dapat ditulis dalam persamaan:
F
≈
———
⇒
F
=
k
——— atau
F
= ——–
⋅
——–
•
Konstanta dielektrik adalah
perbandingan antara permitivitas medium (
ε
)
dengan permitivitas ruang hampa (
ε
0
).
•
Contoh listrik statis dapat kita lihat dalam petir, pengecatan mobil, dan
mesin fotokopi.
Q
1
Q
2
r
2
Q
1
Q
2
r
2
1
4
πε
0
Q
1
Q
2
r
2
Setelah kamu mempelajari tentang listrik statis, coba kamu jelaskan kembali
konsep listrik statis! Manfaat apa yang kamu peroleh setelah mempelajari listrik
statis? Pikirkanlah satu ide saja yang bisa kamu sumbangkan untuk lingkungan
di sekitarmu dari konsep listrik statis yang sudah kamu pelajari!
Bab 7 - Listrik Statis
119
1. Benda yang kekurangan elektron
disebut ....
a. bermuatan positif
b. bermuatan negatif
c. netral
d. bermuatan neutron
2. Berikut ini adalah cara-cara yang
dapat dilakukan untuk membuat
muatan listrik statis,
kecuali
....
a.
menggosok dan konduksi
b.
induksi dan konklusi
c.
menggosok dan induksi
d. konduksi dan induksi
3.
Bahan-bahan yang tidak dapat meng-
hantarkan muatan listrik disebut ....
a. konduktor
b. konduksi
c. induktor
d. isolator
4.
Di bawah ini yang termasuk ke dalam
konduktor adalah ....
a.
besi, seng, kayu
b.
plastik, karet, aluminium
c.
kayu, plastik, karet
d. besi, seng, aluminium
5. Pemisahan muatan pada sebuah
benda karena didekati benda lain
yang bermuatan disebut ....
a. induksi
b. konduksi
c. menggosok
d. mendekatkan
6. Jika jarak dari dua muatan A dan B
diperkecil, maka gaya listrik pada
kedua muatan itu akan ....
a. makin kecil
b. makin besar
c. tetap
d. tidak ada gaya listrik
7. Sebuah benda didekatkan pada
elektroskop. Jika daun elektroskop
lebih kuncup dari semula, maka
muatan benda yang didekatkan pada
elektroskop bermuatan ....
a. positif
b. negatif
c. netral
d. positf dan negatif
8. Dua keping logam bermuatan yang
terpisah sejauh 50 cm saling tarik-
menarik dengan gaya 12 Newton.
Jika jarak kedua muatan diperbesar
menjadi dua kali semula, gaya tarik-
menarik antarlogam tersebut adalah
....
a.
3 N
c.
12 N
b.
6 N
d. 24 N
9. Dua buah benda bermuatan yang
berjarak 80 cm saling tolak-menolak
dengan gaya F. Jika kedua benda
tersebut digerakkan saling mendekat
masing-masing 20 cm, maka gaya
tolak-menolak antara kedua benda
tersebut menjadi ....
a.
2 F
c.
6 F
b.
4 F
d. 8 F
A. Pilihlah jawaban yang paling tepat!
Uji Kemampuan
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas IX
120
10. Pada mesin fotokopi yang dapat
menghantarkan arus listrik ketika
terkena cahaya dan dapat menjadi
isolator ketika keadaan gelap adalah
....
a. toner
c. konduktor
b. selenium
d. drum
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!
1.
Mengapa sebatang kaca menjadi bermuatan positif ketika digosok kain sutera?
Jelaskan!
2.
Mengapa sebuah alat
penangkal petir dibuat runcing pada bagian ujungnya
dan diletakkan di tempat yang tinggi? Jelaskan!
3.
Berapakah gaya listrik
yang bekerja antara muatan listrik sebesar +3 × 10
–9
C
dengan muatan sebesar -8 × 10
–9
C yang berjarak 3 cm?
4.
Dua buah benda bermuatan positif yang terletak pada satu garis lurus terpisah
sejauh 1,5 m. Jika muatan kedua benda tersebut sama dan gaya tolak-menolak
yang terjadi adalah 6 N, berapakah muatan kedua benda tersebut?
5.
Pada sebuah segitiga
sama sisi yang panjangnya 6 cm terdapat muatan listrik
masing-masing +2 × 10
–9
C, +4 × 10
–9
C, dan -6 × 10
–9
C. Tentukanlah gaya
yang dialami oleh:
a.
muatan +4 × 10
–9
C akibat dari muatan +2 × 10
–9
C
b.
muatan -6 × 10
–9
C akibat dari muatan +2 × 10
–9
C
1.
Dengan menggosokkan benda yang terbuat dari plastik kepada kain wol,
kita akan mendapatkan muatan listrik negatif pada benda yang terbuat
dari plastik. Mengapa demikian? Apakah setiap benda dapat digunakan
untuk membuat muatan listrik dengan cara digosokkan kepada kain wol?
Jelaskan!
2. Mengapa awan memiliki muatan listrik yang sangat tinggi? Dapatkah
kita memanfaatkan muatan listrik yang dikandung oleh awan tersebut?
Jelaskan!
3. Seb
utkan dan jelaskan contoh-contoh lain dari penerapan listrik statis dalam
kehidupan sehari-hari! Diskusikan dengan teman sekelompokmu!