Listrik Statis : Pengertian, Rumus, Contoh Dan Soal Latihan

Listrik Statis : Pengertian, Rumus, Contoh Dan Soal Latihan - Mungkin kalian sewaktu belajar di kelas pernah secara tidak sengaja menggosok - gosokan sebuah penggaris atau bolpoin ke rambut lalu menempelkannya ke sobekan kertas yang kecil ? yang terjadi kertas kecil akan terangkat ke penggaris yang baru saja digosok-gosok. Kenapa bisa terjadi seperti itu? itu karena terdapat muatan listrik di kejadian tersebut, mari kita bahas pengertian, rumus, contoh soal, dan penerapannya.

Sebenarnya kajian tentang listrik statis pertama kali dilakukan oleh seorang matematikawan yang berasal dari Yunani kuno bernama Thales of Miletus (625-574 SM). Saat itu 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.

Pengertian Listrik Statis

Listrik statis merupakan suatu kumpulan muatan dari medan listrik dalam jumlah tertentu yang tidak mengalir atau tetap (statis), tapi jika terjadi pengosongan muatan akan memakan waktu yang cukup singkat. Atau suatu fenomena kelistrikan yang dimana muatan listriknya tidak bergerak dan biasanya terdapat pada benda yang bermuatan listrik, atau juga dapat di artikan  ketidak seimbangan muatan listrik dalam atau pada permukaan benda. Muatan listrik tetap ada sampai benda kehilangannya dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik.

Dapat dikatakan juga listrik statis timbul karena adanya fenomena dimana benda-benda yang memiliki aliran listrik saling berpautan tanpa adanya sumber daya listrik atau dengan kata lain benda tersebut dapat menghasilkan proton maupun elektron tanpa menggunakan elemen pembangkit energi listrik. Listrik statis dapat ditimbulkan oleh dua benda yang memiliki muatan listrik berbeda. 

Muatan Listrik ( Konsep Dasar Listrik Statis )

Muatan listrik adalah sifat (muatan dasar) yang dibawa oleh partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. Muatan listrik dari suatu partikel dasar bisa berjenis positif dan negatif. Jika dua benda memiliki muatan yang sama akan tolak menolak dan kedua benda tersebut akan tarik menarik jika muatannya berbeda jenis. Asal sobat hitung tahu, partikel dasar dan subatomik seperti elektron dan proton punya muatan listrik. Elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif.

Kejadian seperti kenapa potongan kertas kecil bisa berinteraksi dengan penggaris yang telah digosok-gosok bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis (muatan listrik) ini. Karena berbicara mengenai listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis (diam).

Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif, dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak daripada jumlah elektron, dan begitupun sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral.

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.  Interaksi yang terjadi antar muatan listrik bisa dijelaskan dengan Gaya Coulomb.

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 fisis. Jenis muatan listrik proton adalah positif (+), neutron adalah netral, dan elektron adalah (-). Untuk dapat mengamati efek dari muatan listrik.
Muatan listtrik terdiri dari dua jenis yaitu :

1. Elektron yang membawa muatan nefgatif
2. Proton yang membawa muatan positif

Muatan listrik dari suatau benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektron yang dikandung benda tersebut.

• Bila sebuah benda kelebihan elektron = kekurangan proton (Σ elektron > Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan negatif
• Bila benda kekurangan elektron = kelebihan proton (Σ elektron < Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan positif
• Jika jumlah elektron = jumlah Σ proton = Σ elektron maka benda tersebut tidak bermuatan (muatan netral)

Medan Listrik

Suatu muatan listrik dikatakan mempunyai 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.

Sifat-Sifat Muatan Listrik

Sifat-sifat yang dimiliki muatan listrik adalah:

1. Muatan listrik yang sejenis (negatif dengan negatif atau positif dengan positif) jika didekatkan akan saling tolakmenolak.
2. Muatan listrik yang tidak sejenis (negatif dengan positif) jika didekatkan akan saling tarik-menarik.

Muatan Listrik adalah besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6,24 x 1018 e (e = muatan proton).  Sehingga mautan yang dikandung oleh sebuah proton adalah 1,602 x 10-19 coulomb. Elektron mempunyai muatan yang sama dengan proton tapi berbeda jenis (-)1,602 x 10-19 coulomb.

Muatan Listrik mirip dengan massa. Ia punya hukum kekekalan muatan sama seperti hukum kekekalan massa.  Gaya yang ditimbulkan oleh dua muatan itu punya karakter yang sama seperti gaya gravitasi yang ditumbulkan oleh dua buah benda dengan massa tertentu. Gaya antar muatan ini juga bersifat konservatif dan terpusat.

Rumus Listrik Statis

Berikut adalah rumus dari listrik statis

Contoh Listrik Statis

Sebetulnya sering kita jumpai contoh listrik statis dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Berikut ini contohnya.

contoh listrik statis:

1. Kain sutra yang digosok-gosok dengan batang kaca. Akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut. Karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif
2. Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri.
3. Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil.
4. Penggaris plastik digosok dengan kain woll. Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan ada perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik. Sehingga penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif.
5. Menggosokan balon dengan tangan
6. Saat Anda menyisir rambut, tanpa disadari terkadang rambut akan terbawa berdiri sendiri beriringan dengan gerakan sisir. Hal tersebut terjadi karena ada interaksi muatan antar sisir dengan rambut.
7. Debu yang tertempel pada layar tv

Contoh soal listrik statis

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?

2. Dua buah muatan listrik yang sama terpisah sejauh 6 cm dan saling tolak-menolak dengan gaya 12 N. Berapakah muatan listriknya?

Soal Pembahasan Listrik Statis

Stelah kalian membaca ulasan di atas coba kalian kerjakan soal di bawah ini tanpa membaca tulisan di atas.

1. Benda yang kekurangan elektron disebut ....
a. bermuatan positif    c. netral
b. bermuatan negatif    d. bermuatan neutron
2. Berikut ini adalah cara-cara yang dapat dilakukan untuk membuat muatan listrik statis, kecuali ....
a. menggosok dan konduksi    c. menggosok dan induksi
b. induksi dan konklusi      d. konduksi dan induksi
3. Bahan-bahan yang tidak dapat menghantarkan muatan listrik disebut ....
a. konduktor      c. induktor
b. konduksi       d. isolator
4. Di bawah ini yang termasuk ke dalam konduktor adalah ....
a. besi, seng, kayu                  c. kayu, plastik, karet
b. plastik, karet, aluminium         d. besi, seng, aluminium
5. Pemisahan muatan pada sebuah benda karena didekati benda lain yang bermuatan disebut ....
a. induksi              c. menggosok
b. konduksi             d. mendekatkan
6. Jika jarak dari dua muatan A dan B diperkecil, maka gaya listrik pada kedua muatan itu akan ....
a. makin kecil    c. tetap
b. makin besar    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   c. netral
b. negatif   d. positf dan negatif
8. Dua keping logam bermuatan yang terpisah sejauh 50 cm saling tarikmenarik dengan gaya 12 Newton. Jika jarak kedua muatan diperbesar menjadi dua kali semula, gaya tarikmenarik 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
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

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

Itulah pembahasan mengenai listrik statis semoga sobat dapat terbantu :)
Jangan lupa share ya :)