Transcript Copy of PP listrik statik

BAB I . LISTRIK STATIS
STANDAR KOMPETENSI : Memahami konsep kelistrikan dan
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
KOMPETENSI DASAR : Mendeskripsikan muatan listrik untuk memahami
gejala-gejala listrik statis serta kaitannya dalam
kehidupan sehari-hari.
I.1. Memberi muatan listrik dengan cara digosok
PENDAHULUAN :
Studi tentang listrik dibagi menjadi 2 bagian, yaitu:
Listrik statis ( muatan listrik yang tidak mengalir atau
diam)
Listrik Dinamis ( muatan listrik yang mengalir / bergerak /
arus listrik)
Orang yang pertama kali melakukan eksperimen tentang
listrik statis adalah seorang ilmuwan pada zaman
Yunani kuno bernama THALES OF MILETUS.
 Percobaannya dengan menggunakan
batu ambar pada sepotong kain wol
kemudian mendekatkannya pada
benda ringan ( bulu ayam).
 Ternyata bulu ayam itu menempel pada
batu ambar, ketika muatan listrik pada batu
ambar habis maka bulu ayam jatuh.
Proses ini disebut sebagai listrik statis.
Jadi listrik statis adalah muatan listrik yang
ada hanya sementara pada suatu benda.
 URAIAN MATERI :
 Secara mikroskopis benda tersusun atas partikelpartikel kecil yang disebut atom. Kata atom
pertama kali dinyatakan oleh LEUKIPAS. Atom
berasal dari bahasa Yunani dari kata ATOMOS ( A
artinya tidak, TOMOS artinya dapat dibagi).
Sehingga oleh JOHN DALTON disimpulkan bahwa
atom merupakan bagian terkecil dari suatu benda
yang tidak dapat dibagi lagi.
 Seiring dengan perkembangan zaman dan
teknologi ternyata atom bukan lagi bagian terkecil
dari suatu benda yang tidak dapat dibagi lagi.
Karena atom ternyata terdiri dari proton, electron
dan neutron.
 Sebuah atom tersusun atas inti / nucleon / nukleus
dan kulit atom. Inti atom terdiri dari proton
(p)bermuatan positif dan neutron (n) bermuatan
netral. sedangkan pada kulit atom terdapat partikel
electron (e- ) yang bermuatan negative bergerak
mengelilingi inti atom.
 Besar muatan proton sama dengan electron yaitu
1,6 x 10 -19 C. I C terdiri dari 6,25 x 1018 buah
electron atau proton. Akibat muatan listrik yang
dimilikinya, proton dan electron dapat memberikan
gaya elektrostatis satu sama lain. Sementara itu
netron tidak memiliki muatan listrik dan tidak
mengalami gaya elektrostatis (karena netron bersifat
netral).

Contoh Model Atom Helium ( He)
Contoh Lambang Atom :
A
X
Z
Keterangan
:
X = Lambang Atom
Z = Nomor Atom ( jumlah proton atau electron)
A = Nomor Massa Atom ( jumlah proton dan netron)
Contoh Soal :
1. Atom Litium mempunyai jumlah proton = electron
= 3 dan netron = 4. jika lambang atom litium
adalah Li maka tulislah rumus atom litium dan
gambar model atomnya!
2. Atom Helium mempunyai jumlah proton = electron

= 2 dan netron = 2. jika lambang atom Helium
adalah He maka tulislah rumus atom Helium dan
gambar model atomnya!
Karena proton bermuatan positif sedangkan
netron tidak bermuatan maka inti atom dikatakan
bermuatan positif. Pada dasarnya sebuah atom
bersifat netral (jumlah proton = electron ). Tetapi
dalam keadaan tertentu benda netral bisa
berubah menjadi bermuatan positif atau negative.
Beberapa cara yang dapat digunakan untuk
menimbulkan muatan listrik pada suatu benda
yaitu dengan cara digosok, konduksi dan induksi.
 DENGAN CARA DIGOSOK:
Jika dua benda saling bergesekan maka electron
kedua benda akan berubah jumlahnya. Benda
yang satu akan kehilangan electron dan yang lain
akan mendapat tambahan electron. Perpindahan
electron tergantung pada jenis bahan yang
digosok.
Contoh :
 Jika kita menggosok plastik dengan kain wol maka
electron wol akan pindah ke plastic sehingga
plastic akan bermuatan negative
 Jika kita menggosok kaca dengan kain sutra maka
electron kaca akan pindah kekain sutra sehingga
kaca bermuatan positif

Kegiatan Eksperimen 1.1
Tujuan : Memberi muatan listrik dengan cara penggosokan
Alat dan bahan:

* Sebuah sisir plastic
* Sepotong kaca
* secarik kain sutra dan wol * Potongan kertas kecil
Langkah kerja:

Dekatkan sisir plastic ke potongan kertas. Apakah yang
kamu amati !

Gosok ujung sisir plastic dengan kain wol beberapa saat.
Lalu dekatkan lagi dengan potongan kerta kecil. Apakah
yang kamu amati!

Dekatkan potongan kaca dengan potongan kertas.
Apakah yang kamu amati!

Gosok ujung kaca dengan kain sutra beberapa saat. Lalu
dekatkan lagi dengan potongan kertas kecil. Apakah
yang kamu amati!
 DENGAN CARA KONDUKSI / HANTARAN
 Jika suatu konduktor (bahan yang dapat dengan mudah
menghantarkan arus listrik) yang bermuatan disentuhkan
dengan konduktor yang tidak bermuatan maka kedua
konduktor akan saling berbagi muatan. Akibatnya konduktor
yang tidak bermuatan menjadi bermuatan. Aliran muatan ini
akan menimbulkan arus listrik yang akan di bahas pada bab
berikutnya. Contoh konduktor :Logam ( Fe, Al, Cu dll) dan C,
air , tubuh manusia. Bahan yang sulit menghantarkan arus
listrik disebut isolator. Contoh Isolator kayu, plastic, karet,
kapas dan kertas. Sedangkan bahan yang berada antara
sifat konduktor dan isolator disebut semikonduktor. Pada
suhu tinggi semikonduktor bersifat sebagai konduktor dan
pada suhu rendah atau normal bersifat sebagai isolator.
Contoh bahan semikonduktor adalah Arsen, Germanium dan
Silikon.
 DENGAN CARA INDUKSI / INFLUENSI
Pada metode ini terjadi pemisahan muatan pada
suatu penghantar, karena pada penghantar itu
didekatkan benda yang bermuatan. Contoh alat
yang dapat diberi muatan listrik adalah
elektroskop.
 ELEKTROSKOP adalah alat yang dapat
digunakan untuk mengetahui jenis muatan pada
suatu benda.
 PERCOBAAN DENGAN ELEKTROSKOP
Bagian-bagian utama elektroskop adalah 2
helai foil emas atau perak sebagai daun
elektroskop, batang elektroskop dan kepala
elektroskop.
Gambar Elektroskop:
Bagian-bagian utama elektroskop adalah 2 helai foil
emas atau perak sebagai daun elektroskop, batang
elektroskop dan kepala elektroskop.
CARA MENGGUNAKAN ELEKTROSKOP:

Apabila kepala / ujung elektroskop disentuh dengan
benda listrik positif (kaca) maka foil mendapat gaya tarik
karena muatan positif memiliki potensial tinggi sehingga
muatan mengalir ke ujung elektroskop, karena elektronya
telah berpindah maka foil menjadi bermuatan listrik positif
dan mengalami gaya tolak menolak sehingga kedua daun
elektroskop membuka lebar, sedangkan kepala
elektroskop bermuatan negative

Apabila kepala / ujung elektroskop disentuh dengan
benda listrik negatif (sisir plastik) maka foil mendapat
gaya tolak karena muatan negative memiliki potensial
rendah sehingga muatan mengalir ke ujung elektroskop,
karena elektronya telah berpindah maka foil menjadi
bermuatan listrik negatif dan mengalami gaya tolak
menolak sehingga kedua daun elektroskop membuka
lebar, sedangkan kepala elektroskop bermuatan positif.
Jika kepala elektroskop yang didekatkan batang
kaca disentuh dengan jari maka electron dari
bumi mengalir ke elektroskop sampai
menjadi netral, akibatnya foil menguncup(
pada foil terdapat muatan + dan - ), ketika jari
dilepas foil elektroskop tetap netral akan
tetapi kepala elektroskop tetap bermuatan
positif. Jika batang kaca disentuhkan lagi
kekepala elektroskop maka foil mekar
kembali karena muatan positif pada foil akan
mengalir kekepala elektroskop dan foil
bermuatan negative.
Terjadinya induksi listrik akibat adanya gesekan
antara awan dan udara diangkasa yang
bergerak akibat tertiup angin. Sehingga
terjadilah awan yang bermuatan listrik positif
dan negative. Makin lama muatan listrik pada
awan makin besar. Apabila awan yang
berbeda muatan ini saling berdekatan maka
akan terjadi loncatan electron berupa bunga
api listrik. Loncatan bunga api itu membawa
energi panas yang sangat besar dan di ikuti
dengan suara menggelegar yang disebut petir.
Loncatan electron juga dapat terjadi antara
awan dan bumi, benda yang menjadi perantara
loncatan electron sering dikatakan disambar
petir.
Untuk menghindari sambaran petir, bangunan bertingkat
biasanya dilengkapi dengan penangkal petir. Bagian
utama penangkal petir adalah batang logam lancip yang
dipasang di atas bangunan (batang lancip mempunyai sifat
mudah melepaskan electron). Batang tersebut
dihubungkan dengan penghantar ke bumi, penghantar itu
berakhir pada sebuah lempeng tembaga yang ditanam
lebih kurang 2 meter
didalam tanah. Jika ada awan positif mendekati ujung
penangkal petir ,ujung penangkal akan terinduksi menjadi
muatan negative dan muatan negative inidilepaskan ke
molekul udara yang menyentuhnya.sebaliknya jika
penangkal didekati awan negative maka ujung
penangkal akan terinduksi menjadi muatan positif,
dan electron dari awan akan ditarik dan dialirkan
menuju bumi yang bersifat menetralkan.
1.2 sifat muatan listrik
URAIAN MATERI PEMBELAJARAN:
 Ada dua jenis muatan listrik yaitu positif dan negative.
Apabila muatan yang sejenis saling didekatkan maka akan
terjadi gaya tolak menolak dan apabila muatan yang tidak
sejenis saling didekatkan maka akan terjadi gaya tarik
menarik.
1.3 Hukum Coulumb
Charles Augustin Coulomb telah melakukan
percobaan dengan neraca puntir. Ia
memperoleh kesimpulan yang dikenal dengan
hukum coulomb yang menyatakan sebagai
berikut: besar gaya tolak menolak atau tarik
menarik antara dua benda bermuatan listrik
adalah sebanding dengan besar muatan
masing-masing benda dan berbanding terbalik
dengan jarak kedua benda.

Dalam bentuk rumus dapat ditulis:
q1.q2
F = k --------r2
Keterangan rumus: F = gaya tarik menarik atau tolak menolak (N)
K = tetapan coulomb, dalam ruang hampa = 9.109 N m2 / C2
q1,q2 = muatan listrik masing-masing benda (C )
r = jarak kedua benda ( m )
CONTOH SOAL:
1. Sebuah benda memiliki muatan listrik + 500 C
didekatkan benda lain yang bermuatan – 200 C
pada jarak 3 m. Berapa N gaya tarik menarik
kedua benda tersebut!
2. Gaya tarik menarik antara muatan + 3 µC dengan
muatan lain yang berjarak 6 cm di udara adalah 54
N. tentukan besar muatan dan jenisnya!
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Hitung besar gaya antara muatan + 50 µC dengan
muatan + 20 µC diudara jika jarak antara kedua muatan
itu 5 cm!
Dua benda masing-masing bermuatan - 5 µC dan + 4 µC
terpisah sejauh 30 cm satu sama lain. Tentukan besar
dan jenis gaya coulomb yang terjadi!
sebuah benda memiliki muatan 30 C diletakan sejauh 6 cm
dengan benda lain yang bermuatan 10 C. besar gaya antara
kedua muatan tersebut adalah….
Dua benda masing-masing bermuatan listrik + 6 x 108 C dan
– 9 x 10-9 C. jika jarak kedua benda 50 cm, berapakah besar
gaya tarik menarik antara kedua benda tersebut!
Dua benda pada jarak 30 cm, masing-masing mutannya
0,0002 C dan 0,00004 C tentukan besar gaya tolak menolak
antara kedua benda tersebut!
Dua benda bermuatan listrik masing-masing – 1,5 C dan + 2
C, jarak kedua benda 20 Cm. tentukan besar gaya
coulombnya!
1.4 Electric Potensial ( potensial listrik)
Akibat adanya gaya tolak antara
muatan yg sejenis maka
menyebabkan timbulnya energi
potensial pada kedua benda. Energi
potensial ini disebut juga tegangan
listrik,
Dirumuskan sebagai berikut:
W
V = ------q
Notes:
W = usaha (Joule = J )
V = Potensial listrik ( Volt = V )
q = Muatan listrik ( Coulomb = C )
1 Joule
1 Volt = -----------1 Coulomb
Agar lebih memahami tentang potensial listrik perhatikan
gambar berikut:
+
++P+
++++
+
Potensial tinggi
-
++
+q
+
Potensial rendah
Problem Solving:
1. Untuk memindahkan 5 C muatan listrik dari P ke
titik Q diperlukan energi 60 J.Beda potensial
antara titik P dan Q adalah….
2. Berapakah energi yang diperlukan untuk
memindahkan muatan 25 C pada beda potensial
12 V?
3. Tentukan besarnya usaha yang dilakukan untuk
memindahkan muatan listrik 3 C dari satu titik ke
titik lain dengan beda potensial 10 V?
4. Besarnya usaha untuk memindahkan muatan 40 C
adalah 4000 J. tentukan besarnya beda potensial
listrik yang digunakan?
5. Tentukan besar usaha untuk memindahkan
muatan 20 C, jika beda potensial yang digunakan
3V?
1.5 The Electric Field (Medan Listrik)
Medan listrik adalah daerah disekitar benda
bermuatan listrik yg masih dipengaruhi gaya
listrik.Medan listrik dilukiskan sbg garis gaya
dengan arah dari muatan positif menuju muatan
negatif.
1.figure: electric for lines between the negative and
positif charges
2. Figure: electric force lines between two negative charges
3. Figure: electric force lines between two positive charges
Notes:
1. Garis-garis medan menunjukan arah medan listrik
2. Garis-garis medan listrik dimulai dari muatan positif dan
berakhir pada muatan negative
 1.6 Electric Machine (Mesin Listrik)
Electric machine is a tool to produce great
electric charge. (mesin listrik adalah alat untuk
menghasilkan muatan listrik yang besar).
One of it is VAN DE GRAFF GENERATOR.
Dasar kerja mesin ini adalah menimbulkan
muatan listrik secara bergesekan.