1. Dokumen tersebut membahas tentang konsep dasar listrik statis, termasuk cara memberi muatan listrik pada benda, hukum Coulomb, medan listrik, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
2. STANDAR KOMPETENSI
3. Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari
KOMPETENSI DASAR
3.1. Mendeskripsikan muatan listrik untuk
memahami gejala-gejala listrik statis serta
kaitannya dalam kehidupan sehari-hari
3. INDIKATOR
1. Menjelaskan cara memberi muatan listrik pada
benda
2. Menjelaskan secara kualitatif hubungan antara besar
gaya listrik dan besar muatan listrik serta jarak
antara benda bermuatan listrik.
3. Menentukan arah garis gaya listrik pada benda
bermuatan listrik
4. Menjelaskan tentang peristiwa induksi listrik
5. Menjelaskan penerapan listrik statis
4. Listrik Statis adalah muatan listrik
yang diam untuk sementara pada
suatu benda
Orang pertama yang melakukan
percobaan tentang listrik statis adalah
Thales of Miletus.
Ia menggosokkan batu ambar dengan
kain wol, kemudian ia dekatkan ke
bulu ayam. Ternyata bulu ayam
terbang dan menempel pada batu
ambar beberapa saat kemudian jatuh
lagi.
LISTRIK STATIS
5. Jika layar televisi di rumah tidak dibersihkan selama
beberapa hari, maka akan terdapat banyak debu di
seluruh permukaan layar televisi itu.
Yang menarik dan menjadi pertanyaan adalah seharusnya
debu-debu itu terkumpul pada sebelah bawah layar
karena pengaruh gravitasi tetapi tidaklah demikian,
mengapa?
8. Muatan listrik dapat diperoleh
dengan cara :
o Menggosok benda satu dengan
benda yang lain
o Induksi listrik
o Menggunakan Generator van de
Graff
9. Suatu benda dapat diberi muatan listrik
statis dengan cara menggosoknya
dengan benda lain
Mengapa demikian?
Untuk jelasnya kita perlu memahami
model atom terlebih dahulu.
10. Muatan listrik merupakan bagian dari partikel-
partikel yang membentuk atom suatu zat.
Dimana atom-atom zat terdiri dari beberapa
partikel seperti gambar dibawah ini :
Inti
Atom
Kulit
Atom
Neutron
Elektron
Proton
11. Atom merupakan partikel
terkecil penyusun suatu
unsur yang masih memiliki
sifat unsur tersebut.
Atom terdiri dari partikel-
partikel yang jauh lebih
kecil yang disebut subatom.
Subatom yang penting
adalah proton, netron yang
terdapat dalam inti atom
dan elektron yang
mengorbit inti dengan
lintasan tertentu.
12. Proton memiliki sifat
bermuatan listrik
positip
elektron memiliki
sifat bermuatan
listrik negatip
neutron memiliki
sifat yang netral.
ATOM
14. Bila suatu atom
mendapat tambahan
elektron dari atom
lain, maka atom
tersebut menjadi
kelebihan elektron.
(Jumlah elektron >
jumlah proton)
15. Jika suatu atom
kehilangan elektron,
maka atom tersebut
menjadi kekurangan
elektron.
(Jumlah elektron <
jumlah proton)
16. Natrium kehilangan elektron maka
Natrium kekurangan elektron dan
Natrium menjadi bermuatan
positif
Clor menerima elektron maka
Clor kelebihan elektron dan
Clor menjadi bermuatan
negatif
17. Dua buah benda tertentu bila saling
digosok, maka kedua benda akan
bermuatan listrik.
Contoh :
Balon dengan kain wol
Penggaris plastik dengan rambut
Kaca dengan kain sutra
Karet dengan bulu
Ebonit dengan wol
18. Balon bila kita
gosok dengan kain
wol maka elektron
berpindah dari kain
wol ke balon,
sehingga balon
menjadi bermuatan
listrik negatif dan
kain wol bermuatan
listrik positif
19. Bila kaca kita gosok
dengan kin sutra,
elektron berpindah
dari kaca ke kain
sutra,
sehingga kaca
menjadi bermuatan
lisrik positip dan
kain sutra bermuatan
listrik negatif.
20. Balon dengan kain wol
Balon bermuatan listrik negatif
kain wol bermuatan listrik positif
Kaca dengan sutra
Kaca bermuatan listrik positif
Sutra bermuatan listrik negatif
23. Besarnya gaya interaksi antara dua muatan
listrik dipelajari oleh Charles Augustin
Coulomb, yang kesimpulannya disebut
dengan Hukum Coulomb, yang bunyinya
sebaga berikut :
“ Besarnya gaya tarik-menarik atau
tolak-menolak antara dua benda
bermuatan listrik sebanding dengan
muatan masing-masing dan
berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak kedua benda tersebut.”
25. Simbol Nama
Satuan
( SI )
Satuan
( CGS )
Q1 Muatan listrik pertama Coulomb
(C)
Stat.C
Q2 Muatan listrik kedua Coulomb
(C)
Stat.C
r Jarak kedua muatan m Cm
F Gaya Coulomb yang
terjadi
N Dyne
(Dn)
k Konstanta kelistrikan 9.109 1
Hukum Coulomb
26. Gaya coulomb
antar dua buah
muatan akan
berubah sebanding
bila muatannya
berubah
Q1 F Q2
Q’1 F’ Q’2
F’ = F
Q’1.Q’2
Q1.Q2
27. Gaya coulomb juga
akan berubah jika
jarak kedua
muatan berubah
d
F
d’
F’
F’=( ) F
d 2
d’
28. Medan listrik adalah ruang (daerah)
dimana pengaruh gaya listrik masih
dapat dirasakan oleh benda bermuatan
listrik di ruang tersebut.
MEDAN LISTRIK
29. Benda uji bermuatan listrik q diletakkan didekat benda
bermuatan listrik Q jika benda uji mendapat gaya, maka
tempat dimana benda uji berada di dalam medan listrik benda
bermuatan Q
Q
q
E
Semakin jauh letak benda uji dari benda bermuatan Q maka gaya
pengaruhnya semakin kecil sehingga kuat medan listriknya semakin
kecil
Q
q
E
30. Medan listrik ditimbulkan oleh adanya
garis-garis gaya listrik yang dihasilkan
disekitar muatan listrik.
MEDAN LISTRIK
31. Medan listrik digambarkan sebagai garis -
garis gaya listrik.
Arah garis gaya listrik
muatan
positif meninggalkan
muatan
Arah garis gaya listrik
muatan
negatif menuju muatan
33. Q q
r
E
Benda bemuatan listrik Q diletakkan benda uji bermuatan q berjarak r
maka besar kuat medan listrik di titik benda uji adalah gaya listrik yang
ditimbulkan benda bermuatan di bagi muatan uji
q
F
E 2
r
Q
kE
E = medan listrik ( N/C )
Q = muatan benda ( C )
q = muatan uji ( C )
r = jarak dari benda ( m )
F = Gaya ( N )
35. Peristiwa pemisahan muatan listrik pada suatu
benda ketika didekati benda bermuatan listrik
Netral
36. Netral
Benda netral bila diinduksi dengan benda
bermuatan positif akan menjadi bermuatan
negatif
Bumi
Bermuatan
negatif
37. Netral
Benda netral bila diinduksi dengan benda
bermuatan negatif akan menjadi bermuatan
positif
Bumi
Bermuatan
positif
Kesimpulan Jenis muatan benda yang terinduksi
berlawanan dengan jenis muatan benda yang
menginduksi
39. Prinsip kerja
elektroskop :
pada saat elektroskop netral
daun elektroskop tertutup
pada saat elektroskop bermuaan
daun elektroskop terbuka
40. Netral Kepala
elektroskop
didekati benda
bermuatan positif,
elektron dari daun
bergerak menuju
kepala
elektroskop dan
daun elektroskop
membuka
Kepala elektroskop
disentuh tangan
maka elektron dari
bumi mengalir
menuju elektroskop
dan menetralkan
daun elektroskop
maka daun
elektroskop
menutup
Elektroskop
menjadi
bermuatan
negatif
karena
menerima
elektron dari
bumi
Jenis muatan benda terinduksi
berlawanan dengan jenis muatan benda
yang menginduksi
44. Generator van de
graaff adalah
generator yang
menghasilkan
listrik statis yang
sangat besar
Silinder logam
Silinder politen
Sabuk
karet
46. Kilat atau Petir adalah loncatan bunga
api listrik yang terjadi antara awan ke
awan atau awan ke tanah, karena
adanya beda potensial yang sangat
besat.
Guruh atau Guntur adalah suara yang
sangat keras yang timbul akibat
pemuaian udara yang berlangsung
sangat cepat dan tiba-tiba karena
udara itu dilalui oleh kilat.
48. Penangkal petir
merupakan alat pengarah
petir agar petir hanya
menyambar kepadanya,
bukan ke bagian
bangunan lainnya
awal
49. Pengendap elektrostatis
Alat ini ditemukan oleh F.G. Cottrell pada
tahun 1907. Alat ini digunakan untuk
membersihkan udara yang keluar dari
cerobong asap
Pengecatan Mobil
Agar mobil dapat dicat dengan rata, maka
badan mobil diberi muatan listrik yang
berbeda dengan muatan listrik pada cat.
Dengan demikian cat dapat menempel kuat
dan merata pada mobil
50. Mesin Fotokopi
Mesin fotokopi memanfaatkan
konsep listrik statis dan optik.
Mesin ini memanfaatkan sifat unik
dari logam selenium, yaitu dapat
menghantarkan listrik ketika
terkena cahaya dan tidak
menghantarkan listrik ketika tidak
terkena cahaya.
51. Dua buah muatan listrik +50 Stat.C dan
+100 Stat.C terpisah pada jarak 5 cm.
Berapakah gaya elektrostatis yang
terjadi?
Dua buah muatan listrik 40 C dan 75
C terpisah pada jarak 20 mm.
Berapakah gaya elektrostatis yang
terjadi?
52. Dua buah muatan listrik 50 Stat.C dan 5 Stat.C
mengalami gaya elektrostatis 10 Dyne.
Hitunglah jarak kedua muatan tersebut!
Sebuah bola bermuatan 5 nC diletakkan 30 cm
terhadap muatan lain. Ternyata muatan tersebut
mengalami gaya Coulomb sebesar 100 Newton.
Hitunglah besar muatan tersebut!
Dua muatan listrik 24 C dan 5 C terpisah pada
jarak tertentu. Bila gaya elektrostatis yang terjadi
27 Newton, tentukan jarak kedua muatan
tersebut!
53. Dua buah muatan listrik yang sama besar dan
sejenis saling tolak menolak dengan gaya 100
Newton bila keduanya terpisah sejauh 2 cm.
Tentukan besarnya gaya tolak menolaknya jika
jarak kedua mutan tersebut dijadikan :
a. 1 cm d. 8 cm
b. 4 cm e.
c. 0,5 cm f. cm
54. Sebuah muatan listrik 25 Coulomb
mengalami gaya elektrostatis 150 Newton di
dalam suatu ruang. Hitung besar kuat medan
listrik di ruang tersebut!
Hitung kuat medan listrik pada suatu titik
yang terletak 5 cm dari muatan listrik 100
Stat.C!
Kuat medan listrik pada suatu titik yang
disebabkan oleh muatan listrik 2 C besarnya
1,8.106 N/C. Hitung jarak titik itu terhadap
muatan tersebut!
55. Suatu titik yang berjarak 4 cm dari sebuah
muatan listrik mengalami kuat medan listrik
sebesar 20 N/C. Tentukan besarnya kuat
medan listrik pada titik tersebut, jika jarak titik
terhadap muatan dijadikan :
a. 2 cm d. 16 cm
b. 8 cm e.
c. 0,5 cm f. cm
56. Berapa besar energi yang diperlukan
untuk memindahkan muatan listrik 80
Coulomb dari titik yang potensialnya
60 Volt ke titik yang potensialnya 210
Volt?
Untuk memindahkan suatu muatan
listrik 400 Coulomb, ternyata
diperlukan energi sebesar 32 kJ.
Tentukan besar perubahan beda
potensial yang dialami oleh muatan
tersebut!
57. Sebuah muatan listrik 50 Coulomb
yang berada pada titik yang
potensialnya 100 Volt hendak
dipindahkan pada suatu titik yang
potensialnta tertentu. Ternyata untuk
keperluan tersebut diperlukan energi
sebesar 7,5 kJ. Tentukan besar
potensial titik yang dimaksud!
Tentukan besar potensial listrik pada
suatu titik yang berjarak 25 cm dari
muatan listrik 25 Coulomb!
58. Berapakah energi yang diperlukan
untuk memisahkan muatan listrik +15
Coulomb dan -50 Coulomb yang
saling-menarik pada jarak 50 cm?
Untuk memindahkan muatan listrik dari
titik A ke titik B diperlukan energi
sebesar 3.000 Joule. Bila potensial titik
A 5 Volt dan potensial titik B 125 Volt,
tentukan jumlah muatan yang telah
dipindahkan!