Belajar Pintar Materi SMP, SMA, SMK

Daftar Materi

Bab 1

MATERI

Listrik Statis Dan Muatan

Di dunia nyata petir adalah peristiwa alam yang sangat ditakuti oleh banyak orang. Selain karena kilauannya, petir juga memiliki suara yang dahsyat. Di sisi lain, petir juga sangat berbahaya karena jika seseorang tersambar petir, maka badannya akan terbakar. Aduh... kok serem banget ya, Sobat?! Nggak heran kan kalau ada banyak orang yang takut petir.

Sobat Pintar, petir terjadi karena gesekan antar awan yang melahirkan elektron-elektron bebas. Nah, petir adalah salah satu peristiwa yang berkaitan dengan listrik statis.

Listrik statis adalah suatu kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tidak mengalir atau tetap (statis). Listrik statis timbul karena benda-benda yang beraliran listrik saling berpautan tanpa adanya sumber daya listrik. Dengan kata lain, benda tersebut dapat menghasilkan proton dan elektron tanpa menggunakan pembangkit listrik.

Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Jika dua benda bermuatan listrik yang sejenis, misalnya positif (+) dengan positif (+) atau negatif (-) dengan negatif (-) maka benda tersebut akan saling tolak menolak. Jika dua benda bermuatan tidak sejenis, yaitu positif (+) dengan negatif (-) maka kedua benda tersebut akan saling tarik menarik. Muatan listrik diberi simbol Q, dan satuannya adalah Coulomb (C).

Peristiwa tolak menolak atau tarik menarik benda disebut interaksi elektrostatik atau interaksi muatan-muatan listrik diam (tidak mengalir).

Hukum Coulomb

Bila dua buah muatan listrik dengan harga q₁ dan q₂, saling didekatkan, dengan jarak pisah r, maka keduanya akan saling tarik-menarik atau tolak-menolak.

Melalui eksperimen gaya coulomb, maka akan didapat hubungan antara besar gaya coulomb dengan jarak antar muatan dan besar muatan. Hasil analisis data dari eksperimen tersebut menunjukkan bahwa besar gaya coulomb sebanding dengan perkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.

Keterangan:
F = Gaya Coulomb (N)
k = Konstanta = 9x10⁹ Nm²/C²
q₁ = Besar muatan 1 (C)
q₂ = Besar muatan 2 (C)
r = Jarak antar muatan (m)

Medan Listrik

Medan listrik adalah daerah di sekitar benda yang bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Atau bisa disebut medan listrik adalah suatu daerah dimana gaya listrik masih bekerja. Medan listrik merupakan efek yang timbul oleh muatan listrik dalam suatu benda.

Arah medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik bisa digambarkan dengan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif mempunyai garis gaya listrik menjauhi (keluar) dari muatan tersebut. Dan sebuah muatan negatif mempunyai garis gaya listrik mendekati (masuk) muatan negatif.

Besarnya medan listrik disebut kuat medan listrik yang dirumuskan sebagai berikut:

atau

Keterangan:
E = Kuat Medan listrik (N/C)
k = konstanta = 9x10⁹ Nm²/C²
q = Muatan listrik (C)
r = jarak dari titik ke muatan sumber medan listrik (m)

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Dua buah muatan diatur seperti pada gambar di bawah ini. Besar muatan A adalah +8 mikro Coulomb dan muatan di B adalah -5 mikro Coulomb. Sedangkan besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah ...

A. 24 N
B. 30 N
C. 32 N
D. 36 N
E. 38 N

JAWABAN BENAR

36 N

PEMBAHASAN

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Dua buah muatan listrik masing-masing besarnya q₁ dan q₂. Jika jarak kedua muatan r dan k adalah tetapan kelistrikan yang besarnya 9x10⁹ Nm²/C², maka besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara q₁ dan q₂ adalah ….

A. berbanding terbalik dengan r dan berbanding terbalik dengan q₁
B. berbanding lurus dengan r dan berbanding terbalik dengan q₁
C. berbanding lurus dengan q₁ dan berbanding terbalik dengan r
D. berbanding lurus dengan q₁ dan berbanding terbalik dengan r²
E. berbanding terbalik dengan r dan berbanding terbalik dengan q₁

JAWABAN BENAR

berbanding lurus dengan q₁ dan berbanding terbalik dengan r²

PEMBAHASAN

Menurut persamaan gaya Coulomb:

Sehingga gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara q₁ dan q₂ adalah berbanding lurus dengan q₁ dan berbanding terbalik dengan r².

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Apabila muatan uji +5.10⁵ C diletakkan dalam sebuah medan listrik. Gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,15 N. Berapa besar medan listrik pada muatan uji tersebut?

A. 3x10^-7 C
B. 5x10^-7 C
C. 8x10^-7 C
D. 9x10^-7 C
E. 12x10^-7 C

JAWABAN BENAR

3x10^-7 C

PEMBAHASAN

F = 0,15 N
q = +5.10⁵ C
E = F/q
E = 0,15/5. 10⁵ C
E = 0,03.10^-5 C = 3.10^-7 C

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Peristiwa tolak menolak atau tarik menarik benda disebut interaksi?

A. Elektronika
B. Elektrolisis
C. Elektromagnetik
D. Elektrostatik
E. Elektroskop

JAWABAN BENAR

Elektrostatik

PEMBAHASAN

Peristiwa tolak menolak atau tarik menarik benda disebut interaksi elektrostatik atau interaksi muatan-muatan listrik diam (tidak mengalir).

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Jika dua benda bermuatan listrik yang sejenis, positif dengan positif atau negatif dengan negatif maka benda tersebut akan …

A. Tarik menarik
B. Tolak menolak
C. Menjauh
D. Mendekat
E. Menghilang

JAWABAN BENAR

Tolak menolak

PEMBAHASAN

Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Jika dua benda bermuatan listrik yang sejenis, misalnya positif (+) dengan positif (+) atau negatif (-) dengan negatif (-) maka benda tersebut akan saling tolak menolak. Jika dua benda bermuatan tidak sejenis, yaitu positif (+) dengan negatif (-) maka kedua benda tersebut akan saling tarik menarik. Muatan listrik diberi simbol q, dan satuannya adalah Coulumb (C).