1

a

X b

LISTRIK STATIS A. Muatan listrik

1. Model atom • Menurut john dalton atom adalah bagaian terkecil dari suatu benda yang tidak

dapat dibagi-bagi lagi dengan reaksi kimia kimia biasa. Semua zat tersusun atas atom-atom

• Atom tesusun atas inti atom yang berada di pusat atom dan elektron yang beredar mengelilingi inti. Inti atom tersusun atas proton (p) dan neutron (n) kecuali inti hidrogen hanya berupa proton .

• Penulisan lambang atom Keterangan :

x = nama atom a = nomor masa ( masa atom ) b = nomor atom = jumlah elektron = jumlah proton n = netron = a-b

• Gambar model atom :

2. Benda netral dan benda bermuatan listrik • Inti atom (nukleon) terdiri atas proton yang bermuatan positif dan netron yang

tidak bermuatan listrik (netral). Elektron yang beredar mengelilingi inti bermuatan negatif.

• Atom dikatakan netral ( tidak bermuatan listrik ) jika jumlah proton dalam inti ( bermuatan positif ) sama dengan jumlah elektron ( bermuatan negatif )

• Atom bermuatan listrik negatif jika menangkap elektron sehingga jumlahnya lebih banyak dari pada proton. Atom bermuatan positif jika jumlah proton lebih banyak dari pada jumlah elektron ( melepas elektron )

• Massa atom terpusat pada inti atom yang terdiri dari masa proton ditambah masa netron, sedangkan masa elektron terlalu kecil jika dibandingkan dengan masa proton dan netron sehingga dapat diabaikan.

3. Cara memberi muatan listrik pada suatu benda . • Suatu benda yang netral dapat diberi muatan listrik dengan cara menggosok

benda tersebut dengan benda tertentu. - Penggaris plastik digosok dengan kain wol akan menjadi

bermuatan listrik negatif sebab bagian elektron dari kain wol berpindah ke penggaris plastik.

- Batang kaca digosok dengan kain sutra akan menjadi bermuatan positif sebab bagian elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutra.

P = proton

Inti atom

N = netron

Elektron

Ditulis 2He4

+ -

- +

2

B. Jenis muatan listrik

• Muatan listrik ada dua jenis yaitu muatan listrik positif dan muatan listrik negatif. • Benda bermuatan listrik positif jika atom tersebut kekurangan elektron dan

bermuatan listrik negatif jika atom tersebut kehilangan elektron • Satuan muatan listrik menurut SI adalah Coloumb (C).

Muatan listrik satu coloumb (1C) adalah banyaknya muatan listrik yang dipindahkan oleh muatan listrik sebesar satu ampere (A) selama satu secon(1s ).

• Konduktor adalah zat yang mudah dilalui muatan listrik . Contoh : Logam, tubuh manusia, larutan elektrolit

• Isolator adalah zat yang sukar dilalui muatan listrik Contoh : Kayu, karet, kertas

C. Muatan sejenis tolak - menolak dan muatan tak sejenis tarik – menarik

1. Sifat muatan listrik

• Benda yang bermuatan listrik sejenis akan tolak- menolak • Benda ( atom ) yang bermuatan listrik tidak sejenis akan tarik – menarik

2. Hukum Coloumb • Gaya listrik dapat berupa gaya tarik – menarik atau gaya tolak – menolak

yang disebut gaya Coloumb. Besar gaya listrik diselidiki oleh Charles Augustin Coloumb

• Dengan menggunakan neraca puntir dalam percobaan Coloumb mendapatkan bahwa besarnya gaya listrik ( gaya tarik atau gaya tolak ) sebanding dengan besar muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda . Pernyataan diatas dikenal dengan hukum Coloumb. Rumus :

Keterangan: F = besar gaya listrik, satuanya Newton (N) k = kostanta coloumb = 9x109 N.m2/C2 Q1 = muatan listrik benda pertama, satuanya coloumb (C) Q2 = muatan listrik benda keduia, satuanya coloumb (C) r = jarak antara dua benda, satuanya meter (m) Catatan : 1 C = 1000000µ = 106 µ C ( micro coloumb) 1 µc = 10-6 C 1 C = 3x109 St C ( Stat Coloumb)

Q1.Q2

F= k

r2

3

Contoh Soal

1. Dua buah benda yang bermuatan listrk masing-masing besar +3C dan -4 C terpisah pada jarak 3cm satu sama lain. Jika besarnya tetapan Coloumb 9x109 N.m2.C-2 tentukan besarnya gaya coloumb yang terjadi. Diketahui : dua benda bermuatan listrik

Q1 = +3 C Q2 = - 4 C K = 9x109 N.m2.C-2 R = 3 cm = 0.03 m Ditanyakan : F : .................? Jawab : Keterangan : tanda (-) menunjukan bahwa kedua muatan tarik-menarik

3. Medan listrik • Medan listrik adalah ruang disekitar benda bermuatan listrik yang masih

dipengaruhi oleh gaya listrik. • Medan listrik sebuah muatan positif arahnya menjauhi muatan tersebut

sedangkan pada muatan negatif arahnya menuju muatan tersebut.

1 1

1 StC = C = x 10-9C

3x109 3

+ -

Q1.Q2 F= k

r2

+3C. -4C = 9x109 N.m2.C-2

( 0.03 m)2

= -108 x 109N.m2

0.0009 m2

= -108 x 109N.m2

9 x 10-4 m2

= -12 x 1013N = -1.2 1014 N

4

• Medan listrik pada pasangan muatan listrik selalu menuju ke muatan negatif dari muatan positif.

• Muatan listrijk pada keping sejajar berlawanan berupa garis sejajar dari positif ke negatif.

4. Induksi Listrik

• Induksi listrik adalah peristiwa pemisahan muatan listrik negatif dan muatan positif pada suatu benda karena pengaruh benda lain yang bermuatan listrik.

• Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk menyelidiki suatu benda bermuatan listrik atau tidak dan untuk mengetahui jenis muatan listrik pada suatu benda.

• Jika kepala elektroskop disentuh dengan benda bermuatan listrik positif maka daun elektroskop ( foil ) bermuatan positif karena elektron-elektron dari foil mendapat gaya tarik sehingga elektron –elektron mengalir ke kepala elektroskop( Gb.a)

• Jika kepala elektroskop disentuh dengan benda bermuatan negatif foil menjadi bermuatan negatif karena elektron-elektron di kepala elektroskop mendapat gaya tolak-menolak sehingga berpindah menuju ke foil ( Gbr.b)

• Penangkal petir berfungsi untuk menetralkan awan-awan bermuatan listrik

sehingga tidak terjadi loncatan muatan listrik ( petir ) 5. Potensial listrik

• Potensial listrik tergantung dari kekurangan elektronnya. • Suatu benda dikatakan mempunyai potensial lebih tinggi dari benda lain jika

jumlah muatan positif benda ( kekurangan elektronnya) lebih banyak

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

5

Potensial A lebih tinggi dari pada B dan potensial C lebih kecil dari D

• Energi potensial listrik adalah energi yang dimiliki oleh benda bermuatan listrik yang berada didalam suatu medan listrik.

• Potensial listrik ( tegangan listrik ) adalah energi potensial listrik persatuan muatan listrik . Satuan potensial listrik adalah J/C atau Volt (V) Rumus :

Keterangan: V = potensial listrik, satuanya volt (V) W = energi potensial listrik satuanya joule( j ) Q = muatan listrik, satuanya coloumb (C)

Contoh soal : 1. Untuk memindahkan suatu muatan listrik dari titik A ke titik B diperlukan

energi listrik sebesar 6600 joule. Ternyata besar muatan listrik yang dapat dipindahkan sebesar 30 coloumb. Tentukanlah besarnya beda potensial antara titik A dan B tersebut ! Diketahui : W = 6600 joule Q = 30 coloumb Ditanya : V = ....? Jawab :

• Dimisalkan muatan positif dapat bergerak,muatan positif akan mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.

W

V =

Q

W

Q V

W

V =

Q

= 6600 j

30 C

= 220 volt

6

MUATAN LISTRIK

I. Standar Kompetensi : Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

II. Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan Muatan Listrik Untuk Memahami Gejala-gejala Listrik Statis Serta Kaitannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

III.. TUJUAN : Siswa dapat menentukan benda-benda yang dapat ditarik oleh benda lain yang bermuatan listrik.

IV. Alat dan Bahan :

1. Penggaris plastik 5. Potongan benang 2. Penggaris kayu 6. Serbuk kapur

3. Pelat besi 7. Kain wol 4. Sobekan kertas kecil

Gambar 1 Gambar 2

V. Urutan Kegiatan :

1. Dekatkan penggaris plastik pada sobekan-sobekan kertas kecil (gbr.1)

Apa yang terjadi ? ……………………………………………………..………………..

2. Gosok penggaris plastik dengan kain wol, kemudian dekatkan pada sobekan-sobekan kertas kecil (gbr.2)

Apa yang terjadi ? ………………………………………………………………………..

Sobekan kertas kecil …………….. oleh penggaris plastik karena penggaris plastik bermuatan ……………………

3. Ulangi kegiatan 2 dengan menggunakan penggaris kayu !

Sobekan kertas ………………………

4. Lakukan kegiatan 2 dengan menggunakan pelat besi !

Sobekan kertas ………………………

5. Ulangi kegiatan di atas dengan menggunakan serbuk kapur dan benang halus !

Serbuk kapur ……………………….

Benang halus ……………………….

Kesimpulan :

1. Benda dapat diberi muatan listrik dengan jalan ……………………………….

2. Benda yang menangkap elektron bermuatan listrik ……………………………

3. Benda yang melepaskan elektron bermuatan listrik.…………………………..

Pengga

ris Pla

stik

7

KONDUKTOR DAN ISOLATOR I. Standar Kompetensi : Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya

Dalam Kehidupan Sehari-hari II. Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan Muatan Listrik Untuk Memahami

Gejala-gejala Listrik Statis Serta Kaitannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

III. TUJUAN : Menyelidiki benda yang berupa konduktor dan yang berupa isolator.

IV Alat dan Bahan : 1. Batu baterei 6. Kawat tembaga 2. Tempat baterai 7. Tali plastik 3. Lampu 2,5 volt 8. Lidi 4. Tempat lampu 9. Benang jahit 5. Kabel listrik 10. Batang besi

V. Urutan Kegiatan :

1. Susunlah alat seperti gambar di bawah ini !

A C

B D

+ - 2. Hubungkan AB dan CD dengan menggunakan kabel listrik. Lampu

akan……………… 3. Biarkanlah A dan B terhubung dengan kabel serta ganti penghubung C dan D

dengan kawat tembaga, tali plastik, lidi, benang jahit dan batang besi secara bergantian.

4. Isilah tabel berikut ini dengan (√) jika lampu menyala, dan (-) jika lampu tidak menyala.

Lampu menyala jika ada aliran muatan listrik dari baterai ke lampu melalui bahan.

Kesimpulan :

Bahan yang dapat dialiri muatan listrik adalah ……………………. ……………………dan disebut ……………………………..sedangkan bahan di atas yang tidak dapat dialiri muatan listrik adalah …………………….dan disebut dengan……………

No. Nama Bahan Lampu Menyala Tidak Menyala 1 2 3 4 5

Kawat tembaga Tali plastik Lidi Benang Batang besi

X

8

JENIS MUATAN LISTRIK

I. Standar Kompetensi : Memahami Konsep Kelistrikan Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

II. Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan Muatan Listrik Untuk Memahami Gejala-gejala Listrik Statis Serta Kaitannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

III. TUJUAN : Siswa dapat menjelaskan sifat muatan listrik.

IV. Kegiatan : 1. Saat sisir digosok dengan kain wol terjadi perpindahan ……………………. dari

…………………… ke ……………………….. sehingga ………………. menjadi kelebihan ............................. dan bermuatan listrik ……………………………………..

2. Saat batang kaca digosok dengan kain sutera batang kaca kehilangan sebagian …………… karena berpindah ke …………………akibatnya batang kaca kekurangan ………………… atau kelebihan …………………sehingga menjadi bermuatan positif.

3. Lihat gambar !

gbr. 1 gbr.2

Dari gambar diatas sisir plastik bermuatan listrik …………………….

Jika saling didekatkan ternyata ………………………………… Batang kaca yang digantung bermuatan ………………………..

Batang kaca yang dipegang bermuatan ………………………… Jika didekatkan keduanya ………………………………………

4. Lihat gambar !

Gbr.3

Dari gambar, sisir plastik bermuatan ……………………………

Batang kaca bermuatan listrik …………………………………..

Jika didekatkan akan …………………………………………....