BAB I LISTRIK STATIS
Listrik statis adalah gejala kelistrikan akibat ketidakseimbangan muatan. 1.1 Muatan Listrik Atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Setiap atom memiliki inti yang tersusun oleh proton dan neutron. Proton merupakan partikel bermuatan positif sedangkan neutron merupakan partikel yang tidak bermuatan listrik (netral). Di sekeliling inti atom terdapat elektron, yakni partikel bermuatan listrik negatif.
Gambar 1.1 struktur atom Atom netral mempunyai jumlah elektron yang sama dengan jumlah proton. Jika jumlah elektron berkurang, atom tersebut mempunyai struktur keleb ihan proton sehingga disebut I on positi f . Jika atom bertambah jumlah elektronnya, atom tersebut mempunyai kelebihan elektron sehingga disebut I on negatif . Proses kekurangan atau kelebihan elektron disebut pr oses ionisasi . Benda Plastik Ebonit Kaca Sisir Perspex
Kegiatan Digosok dengan kain wol Digosok dengan kain wol Digosok dengan kain sutera Digosok dengan rambut Digosok dengan kain wol
Muatan listrik yang dihasilkan Plastik bermuatan negatif Ebonit bermuatan negatif Kaca bermuatan positif Sisir bermuatan negatif Perspex bermuatan positif
1.2 Induksi Listrik Induksi listrik adalah proses pemisahan muatan listrik di dalam suatu konduktor listrik tersebut didekati oleh benda bermuatan listrik. Contoh dari induksi listrik ada pada Elektroskop daun emas yaitu suatu alat yang sangat peka untuk mendeteksi muatan listrik.
Gambar 1.2 elektroskop daun emas
1.3 Hukum Coulomb Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) mempelajari gaya interaksi antar partikel bermuatan. H ukum Coulomb menyatakan bahwa :”besar gaya listrik antara dua partikel titik bermuatan berbanding lurus dengan perkalian antara besar masing-masing muatan partikel titik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua partikel tersebut”. | | Dengan : F = gaya elektrostatis (Newton) k = konstanta (9 x 109 Nm2/C2) q1 dan q2 = besar muatan masing-masing benda (Coulomb) r = jarak kedua benda bermuatan (meter) Gambar 1.3 Dua partikel titik dalam Hukum Coulomb 1.4 Medan listrik Medan listrik adalah pengaruh yang diberikan oleh muatan listrik pada daerah di sekitar muatan listrik. kuat medan listrik dapat dirumuskan :
atau
Dengan E = medan listrik (N/C) F = gaya Coulomb (N) q = muatan sumber (Coulomb) q’ = muatan uji (Coulomb) Gambar 1.4 arah medan Listrik 1.5 Potensial Listrik Potensial li stri k adalah energi potensial listrik per satuan muatan. En ergi potensial li stri k adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan satu muatan listrik dari suatu titik ke titik yang lain karena ada perbedaan potensial.
atau
Keterangan : V = Potensial listrik (volt) atau (J/C) W = Energi potensial listrik (Joule) q = Muatan listrik (Coulomb)
Uji Kompetensi
1. Sebuah atom terdiri atas ……. a. Inti atom b. Proton dan neutron
c.proton, elektron dan neutron d. inti atom dan neutron
2. Atom akan bersifat netral apabila …… a. Jumlah proton lebih banyak daripada jumlah neutron b. Jumlah neutron sama dengan jumlah jumlah elektron c. Jumlah proton sama dengan jumlah elektron d. Jumlah proton lebih sedikit daripada jumlah elektron 3. Jika kaca digosok dengan kain sutera, maka yang terjadi adalah…. a. Kain sutera bermuatan listrik positif b. Kaca bermuatan listrik negatif c. Proton berpindah dari kaca ke kain sutera d. Elektron berpindah dari kaca ke kain sutera 4. Plastik yang digosokkan pada kain wol akan bermuatan negatif karena….. a. Elektron pindah dari plastik ke kain wol b. Proton pindah dari plastik ke kain wol c. elektron pindah dari kain wol ke plastik d. proton pindah dari kain wol ke plastik 5. Apabila sebuah benda A bermuatan listrik positif, benda A menarik benda B, benda B menolak benda C, dan benda C menarik benda D, maka benda D bermuatan listrik…. a. Positif c. netral b. Negatif d. bisa positif dan negatif 6. Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua muatan listrik adalah….. a. Berbanding terbalik dengan muatan-muatannya b. Sebanding dengan kuadrat muatan-muatannya c. Sebanding dengan kuadrat jarak antara kedua muatannya d. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatannya 7. Apabila dua buah benda bermuatan listrik sejenis didekatkan satu sama lain pada jarak tertentu, maka akan menimbulkan gaya tolak menolak sebesar F. jika jarak kedua benda bermuatan itu diubah menjadi dua kali lebih besar, maka gaya tolak menolaknya menjadi….. a. ¼F c. 2F b. ½F d. 4F 8. Dua buah benda bermuatan listrik masing-masing sebesar 6 x 10-9 C dan 8 x 10-9 C. kedua benda tersebut dipisahkan pada jarak 4 cm. jika nilai k = 9 x 109 Nm2/C2, maka gaya tolak menolak antara kedua benda tersebut adalah…. -5 -5 a. 192 x 10 N c. 27 x 10 N b. 48 x 10-5 N d. 12 x 10-5 N
9. Dua benda bermuatan listrik masing masing sebesar 3 C dan -5 C. Kedua benda tersebut 9 2 2 dipisahkan pada jarak 5 m. jika nilai k = 9 x 10 Nm /C . Maka gaya tarik menarik antara kedua benda tersebut adalah…. a. 5,4 x 109 N c. 2,7 x 109 N b. 54 x 109 N d. 27 x 109 N -9
-9
10. Dua benda masing-masing bermuatan listrik sebesar -6 x 10 C dan -8 x 10 C pada jarak 4 cm gaya tolak menolak antara kedua benda itu adalah…. a. 192 x 10-5 N c. 27 x 10-5 N b. 48 x 10-5 N d. 12 x 10-5 N 11. Yang dimaksud potensial listrik adalah….. a. Energi untuk membangkitkan arus listrik b. Energi untuk menginduksi listrik c. Energi potensial listrik per satuan muatan d. Energi untuk memberi muatan pada benda yang netral 12. Untuk memindahkan 2,5 C muatan listrik diperlukan energi 12,5 J. Beda potensial sumber tegangan itu adalah…. a. 0,2 V c. 10 V b. 5 V d. 15 V 13. Benda yang bermuatan listrik negatif bila dihubungkan dengan Bumi akan netral karena…. a. Elektron dari Bumi pindah ke benda b. muatan positif mengalir dari Bumi ke benda c. elektron dari benda pindah ke Bumi d. muatan positif dari benda pindah ke Bumi 14. Dua benda bermuatan listrik masing-masing mempunyai muatan +q Coulomb dan -2q Coulomb terpisah sejauh r, sehingga gaya terik menarik yang timbul antara dua muatan tersebut adalah F N. besar gaya tarik menarik antara dua buah muatan listrik yang masingmasing mempunyai muatan +2q Coulomb dan muatan -2q Coulomb yang terpisah sejauh r adalah…. a. F/2 c. 2F b. F/4 d. 4F 15. Benda pertama mempunyai muatan sebesar +6 x 10-5 C, kemudian pada jarak 30 cm diletakkan benda kedua yang bermuatan juga. Jika gaya tolak menolak antara kedua benda bermuatan tersebut sebesar 120N, maka besar muatan benda kedua adalah…(k = 9 x 109 Nm2/C2) -5 -5 a. 1 x 10 C c. 3 x 10 C -5 -5 b. 2 x 10 C d. 4 x 10 C 16. Pelepasan elektron dari atom suatu benda mengakibatkan benda tersebut bersifat….. a. Netral c. negatif b. Positif d. negatif dan positif 17. Bagian atom yang tidak bermuatan listrik dinamakan….. a. Elektron c. proton b. Neutron d. nukleon
18. Perhatikan pernyataan berikut! 1) Kayu yang basah dapat menghantarkan listrik 2) Tembaga tidak dapat menghantarkan listrik 3) Plastik tidak dapat menghantarkan listrik 4) Aluminium tidak dapat menghantarkan listrik Pernyataan yang benar tentang konduktor dan isolator listrik adalah…. a. 1 dan 2 c. 1 dan 3 b. 2 dan 3 d. 2 dan 4 19. Contoh peristiwa yang membuktikan bahwa suatu benda dapat diberi muatan listrik jika dengan cara induksi adalah tertariknya potongan kertas pada…. a. penggaris plastik yang digosok kain wol c. Kaca yag telah diolesi dengan cat yang masih basah d. Sisir plastik yang diberi tegangan listrik e. Kayu yang telah digosok kain sutera -9
-9
20. Dua buah benda masing-masing bermuatan listrik sebesar +4 x 10 C dan +9 x 10 C terpisah 9 2 2 sejauh 2 cm. apabila k = 9 x 10 Nm /C , maka gaya tolak menolak antara kedua benda itu adalah… a. 8,1 x 10-6 N c. 8,1 x 10-4 N b. 8,1 x 10-5 N d. 8,1 x 10-3 N 21. Dua benda P dan Q masing-masing bermuatan +6 x 10-7Cdan -8 x 10-8C, dipisahkan pada jarak 9 2 2 0,02 m. jika k = 9 x 10 Nm /C , maka gaya tarik menarik antara kedua benda itu adalah… a. 0,108N c, 10,8N b. 1,08N d. 108N 22. Untuk memindahkan 10 C muatan listrik dari A ke B diperlukan energi 40 J. beda potensial antara A dan B adalah…. a. 0,25 V c. 30 V b. 4 V d. 400 V 23. Daerah di mana ada pengaruh gaya listrik disebut….. a. Daya listrik c. gaya gerak listrik (GGL) b. Potensial listrik d. medan listrik 24. Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis akan tarik menarik dengan gaya sebesar F. apabila jarak antara kedua muatan tersebut menjadi 3 kali jarak semula, maka gaya tarik menarik antara dua benda bermuatan tersebut adalah….. a. F/3 c. 3F b. F/9 d. 9F 25. Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis akan tarik menarik dengan gaya sebesar F. besar muatan pada salah satu benda bermuatan itu dijadikan 3 kali muatan semula. apabila jarak antara kedua muatan tersebut tidak berubah, maka gaya tarik menarik antara dua benda bermuatan tersebut adalah….. a. F/3 c. 3F b. F/9 d. 9F
26. Penangkal petir dapat melindungi dari sambaran petir. Penangkal petir harus dihubungkan dengn Bumi. Alasan penangkal petir harus dihubungkan dengan Bumi adalah…. a. Karena Bumi merupakan magnet permanen b. Karena Bumi merupakan isolator listrik c. karena Bumi merupakan penerima elektron yang tak terhingga d. karena Bumi merupakan zat padat 27. Dua benda bermuatan listrik saling tarik menarik dengan gaya sebesar F. jika muatan benda kedua dijadikan 5 kali dan jarak antara dua benda ditambah 3 kali dengan keadaan mula-mula, maka gaya tarik menarik dua benda bermuatan listrik tersebut menajdi… a. 5F/3 c. F/9 b. 5F/9 d. 9F/5 28. Untuk memindahkan q Coulomb muatan listrik dari A ke B diperlukan energi W Joule, maka beda potensial antar A dan B adalah V volt. Jika untuk memindahkan 2q Coulomb muatan listrik dari A ke B dengan energi yang sama, maka beda potensial antara A dan B menjadi…. a. V/8 volt c. V/2 volt b. V/4 volt d. V/16 volt 29. Dari suatu percobaan diketahui besar beda potensial A dan B adalah 6 V dan energi potensial yang dikeluarkan untuk memindahkan suatu muatan adalah 120 J. Besar muatan listrik tersebut adalah… a. 720 C c. 114 C b. 126 C d. 20 C 30. Beda potensial antara A dan B adalah 1300 V, sedangkan besar muatan yang dipindahkan adalah 5 C, maka energi yang diperlukan adalah….. a. 4500 J c. 6500 J b. 5500 J d. 7500 J
