CRITICAL JOURNAL REPORT DASAR GELOMBANG DAN LISTRIK MAGNET Dosen Pengampu : Sabani, S.Pd., M.Si.
Disusun oleh : Nama : ARIS SAPUTRA PARDEDE PARDEDE Nim : 4173311010 Kelas : Reguler DIK E 2017
PENDIDIKAN MATEMATIKA JURUSAN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN MEDAN 2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmatnya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Critical Jurnal Review yang berjudul “Muatan dan Hukum Coulomb” . penulis berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan dan pengetahuan kita mengenai Fisika Dasar ini. penulis juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam tugas ini terdapat kekurangan – kekurangan dan jauh dari apa yang kami harapkan. Untuk itu, penulis berharap adanya kritik, saran, dan usulan demi perbaikan di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa sarana yang membangun. Semoga laporan ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi penulis sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya penulis mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata – kata yang kurang berkenan dan penulis memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.
Medan , 21 Maret 2018
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
i
KATA PENGANTAR
ii
DAFTAR ISI
iii
BAB I A. B. C. D.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah ........................................................................................................... 1 Rumusan Penulisan .................................................................................................................... 2 Tujuan Penulisan ......................................................................................................................... 2 Manfaat Penulisan ...................................................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN A. Muatan Listrik ............................................................................................................................ 3 1. Sifat-Sifat dari Muatan Listrik ......................................................................................... 3 3. Muatan Listrik dan Atom………...……………………………………............4 4. Muatan Listrik dan Benda……………………………………………………..5 B. Hukum Couloumb………………………………………………………………...6 1. Pengertian Hukum Coulomb…………………………………………..……...6 2. Hubungan Hukum Coulomb dengan Mua tan Listrik………,,…………..........7 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan………………………………………………………………………..8 B. Saran………………………………………………………………………………8
DAFTAR PUSTAKA
BAB 1 PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Fisika adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakan materi, energy, ruang dan waktu. Fisika juga merupakan ilmu pengetahuan yang mepelajari benda-benda alam, gejala-gejala, kejadiankejadian di alam serta interaksi dari benda-benda di alam tersebut yang berhubungan dengan materi dan energy berdasarkan hukum-hukum yang mengatur didalamnya yang berdasarkan hasil pengamatan atau penelitian. Telah diketahui bahwa setiap benda baik benda padat, cair dan gas memiliki materimateri atau partikel-partikel penyusun didalamnya dan kita mengakui ada materi yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat oleh mata. Partikel-partikel (bagian) terkecil suatu materi yang masih mempunyai sifat sama dengan materi itu adalah atom. Adapun dua atau lebih atom dapat bergabung membentuk suatu molekul. Molekul itu sendiri merupakan partikel yang berupa gabungan atom-atom sejenis atau berlainan. Menurut teori atom, atom dianggap terdiri atas tiga macam partkel. Ketiga macam partikel penyusun atom masing-masing dinamakan proton, neutron, dan electron. Sebuah benda dikatakan bermuatan positif jika kekurangan electron dan bemuatan negatif jika kelebihan electron. Muatan benda inilah yang dikatakan listrik statis. Benda yang bermuatan listrik statis dapat menarik atau menolak benda bemuatan listrik lainnya. Benda netral dapat dibuat dengan cara digosokkan Perlu diperhatikan, dalam hal ini kita menciptakan muatan listrik. Kita hanya memisahkan electron dari ikatamya. Ketika batang kaca digosokkan dengan kain sutra terjadi perpindahan electron dari batang kaca ke kain sutra. Tentu saja batang kaca akan makin banyak kekurangan electron jika penggosokan dilakukan lebih lama. Artinya, muatan listrik batang kaca menjadi lebih besar. Itulah sebabnya, gaya tarik batang kaca menjadi lebih besar dari sebelumnya. Gaya gravitasi itu terjadi karena suatu massa benda tarik menarik oleh massa bumi. Hal yang sama juga dapat terjadi pada dua benda yang bermuatan listrik. Untuk memahami iteraksi dua benda bermuatan dapat menggunakan batang kaca dan penggaris yang sudah bermuatan. Akibat inilah coulomb mengeluarkan hukumnya yang berbunyi “Besar gaya Tarik menraik atau tolak menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.
1
Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari sebuah benda bemuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau gaya tolak. Listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negative. Dengan listrik arus searah jika kita memegang hanya kabel positif (tapi tidak memegang kabel negatif listrik tidak akan mengalir ke tubuh kita (kita tidak terkena setrum). Demikian pula jika kita hanya memegang saluran negatif. Listrik dapat disimpan, misalnya pada sebuah aki atau baterai. Listrik yang kecil, misalnya yang tersimpan dalam baterai tidak akan memberi efek setrum pada tubuh. Pada aki mobil yang besar, biasanya ada sedikit efek setrum meskipun tidak terlalu besar dan berbahaya. Listrik mengalir dari kutub positif baterai/aki ke kutub negatif.
B. Rumusan Penulisan Rumusan penulisan dalam jurnal ini adalah sebagai berikut 1. Bagaimana muatan listrik tersebut ? 2. Apa hukum Coulomb itu ? 3. Bagaimana Hubungan dari muatan listrik dan hukum coulomb ?
C. Tujuan Penulisan Segala sesuatu yang dilakukan pasti ada tujuannya, terlebih juga dalam karya tulis ini pasti memiliki tujuannya. Adapun tujuan yang dimaksud dalam karya tulis ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui tentang muatan listrik. 2. Untuk mengetahui tentang hukum Coulomb. 3. Untuk mengetahui tentang hubungan hukum Coulomb dengan muatan listrik.
D. Manfaat Penulisan Manfaat dalam penulisan jurnal ini adalah sebagai berikut :
1. Dapat bemanfaat bagi pembaca dalam menambah wawasan t entang hukum Coulomb dan muatan listrik 2. Bemanfaat bagi para pekerja listrik tentang materi muatan listrik.
2
BAB II PEMBAHASAN A. Muatan Listrik Kata listrik (electricity) berasal dari kata Yunani electron, yang berarti "amber”. Amber adalah dammar pohon yang membatu, dan orang zaman dulu mengetahui bahwa jika menggosok batang amber dengan kain, amber tersebut akan menarik daun-daun kecil atau debu.
Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik dapat juga diartikan sebagai berikut : Listrik adalah kondisi dari partikel sub atomik tertentu, seperti elektron dan proton yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya. Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus li strik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negative. 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. Asalkan partikel dasar dan subatomik seperti elektron dan proton punya muatan listrik. Elektron bemuatan negatif dan proton bermuatan positif. Muatan listrik terdiri dari dua jenis yaitu 1. Elektron yang membawa muatan negatif 2. Proton yang membawa muatan positif Muatan listrik dari suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektron yang dikandung benda tersebut. Bila sebuah benda kelebihan electron = kekurangan proton ( proton) maka benda tersebut bermuatan negatif. Bila benda kekurangan electron = kelebihan proton ( maka benda tersebut bermuatan positif. Jika jumlah electron = jumlah bermuatan (muatan netral).
proton =
electron >
elektron <
Proton),
elektron maka benda tersebut tidak
Ada dua jenis muatan di alam ini, hal ini dapat diperlihatkan secara sederhana menggunakan dua batang seperti gambar. Batang pertama terbuat dari kaca digantungkan dengan benang kemudian digosokkan dengan sutera.
3
Jika ujung batang kedua terbuat dari kaca digosokkan dengan sutera, lalu didekatkan ke ujung batang pertama maka ujung batang yang digantung akan bergerak menjauh. Tetapi jika batang kedua terbuat dari plastik dan digosokkan dengan bulu, maka ujung batang yang digantung akan bergerak mendekat. Kedua kejadian di atas juga terjadi jika batang pertama terbuat dari plastik dan digosokkan pada bulu. Jika batang pertama terbuat dari plastik dan digosokkan pada bulu dan batang kedua terbuat dari plastik dan digosokkan pada bulu, maka ujung batang pertama akan bergerak menjauh. Kesimpulan yang dapat diambil adalah : 1. Muatan listrik timbul pada batang akibat penggosokkan. 2. Muatan listrik pada kaca yang digosokkan pada sutera berbeda dengan muatan list rik yang timbul pada plastik jika digosokkan pada bulu. Penamaan muatan positif dan negatif dilakukan oleh Benjamin Frankin (1706-1790) untuk membedakan muatan yang terjadi pada kaca dan plastik. Jadi dari percobaan yang sederhana di atas dapat dikatakan bahwa muatan sejenis tolak-menolak dan muatan berlainan jenis tarik-menarik. Efek kelistrikan di atas tidak hanya terjadi pada kaca dan plastik, hal inipun terjadi pada bahan-bahan lain. Untuk menentukan jenis muatan yang timbul pada suatu bahan kaca dan plastik digunakan sebagai bahan perbandingan. Saat ini secara umum bahwa dalam keadaan normal bahan memiliki jumlah muatan positif dan negatif aman besar, adapaun penggosokkan yang dilakukan bertujuan untuk memindahkan sebagian kecil muatan. Sebagai contoh muatan pada kaca menjadi positif sedangkan muatan pada sutera menjadi negatif Selanjutnya yang menjadi bahan. 1. Sifat-sifat dari Muatan Listrik Muatan Sejenis akan tolak menolak dan muatan tidak sejenis akan tarik menarik. Ini mirip laki-laki dengan perempuan. Jika berlawanan jenis akan punya kecenderungan untuk tarik menanik dan jika sesama jenis akan punya kecenderungan untuk tolak menolak. Muatan Listrik adalah besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb 18 disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6,24 x 10 e e = muatan proton). Sehingga muatan yang dikandung oleh sebuah proton adalah 1,602 x 1019 coulomb. Elektron mempunyai muatan yang sama dengan proton tapi berbeda -19
jenis (-)1,602 x 10 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 ditimbulkan oleh dua buah benda dengan massa tertentu. Gaya antar muatan ini juga bersifat konservatif dan terpusat. 2. Muatan Listrik dalam Atom
Adanya sifat kelistrikan pada suatu benda, perlu dipahami adanya konsep atom yang dimunculkan oleh para ahli di antaranya, teori atom Dalton Thomson, Rutherford dan Bohr. Secara umum dapat dijelaskan bahwa: 1. Benda terdiri atas atom-atom sejenis.
2. Setiap atom terdiri atas sebuah inti yang dikelilingi oleh satu atau lebih electron. 3. Inti atom bemuatan positif, elektron bermuatan negatif. 4. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan listrik. Atom dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan electron, sedangkan atom dikatakan bemuatan positif jika kekurangan elektron. Adapun yang dikatakan atom netral jika jumlah proton dan elektronnya sama. Muatan listrik tidak dapat dilihat oleh mata tetapi efeknya dapat dirasakan dan diamati gejalanya. Besar muatan listrik proton dan elektron adalah sama, tetapi jenisnya yang berbeda. Muatan positif (proton) ditandai dengan “+” sedangkan muatan negative (elektron) ditandai “-“.
Keterangan gambar : (a) Benda netral (b) benda bermuatan positif, dan (c) benda bermuatan negatif. Gambar (a) : benda memiliki masing-masing 4 muatan positif dan muatan negatif. Karena jumlah proton (+) sama dengan jumlah elektron (-) maka benda tersebut termasuk benda netral. Gambar (b) : benda memiliki 8 muatan positif dan 3 muatan negative. Karena jumlah proton (+) lebih banyak daripada electron (-) atau benda kekurangan electron maka benda tersebut termasuk bermuatan positif. Gambar (c) : benda memiliki 3 muatan positif dan 7 muatan negative. Karena jumlah Proton (+) lebih sedikit daripada jumlah electron (-) atau benda kelebihan elektron, maka benda tersebut termasuk bermuatan negatif. Muatan listrik dilambangkan dengan huruf Q. Satuannya dalam SI adalah coulomb (C).
3. Muatan Listrik dalam Benda Jika suatu atom mempunyai elektron sama banyak dengan proton maka jumlah muatan listrik total dalam atom itu sama dengan nol dan atom ini netral alias tidak bermuatan listrik. Jumlah proton atau elektron pada sebuah atom netral dinamakan nomor atom (Z). Apabila elektron le bih banyak daripada proton maka atom itu bermuatan negative, Sebaliknya bila elektron lebih sedikit daripada proton maka atom itu bermuatan positif. Atom bermuatan negatif dinamakan ion negatif. sedangkan atom bermuatan positif dinamakan ion positif. Proses penyerapan atau pelepasan elektron dari suatu atom dinamakan ionisasi. Ketika kita mengatakan suatu atom
bemuatan maka yang dimaksudkan adalah muatan total atau muatan neto. Sebagai contoh sebuah atom mempunyai elektron sebanyak 10 dan proton seba nyak 7. Atom ini bemuatan negatif karera mempunyai kelebhan 3 elektron yang bermuatan negatif. Jadi muatan neto atom ini adalah 3 dan jenis muatan atom ini adalah negatif. Angka 3. 7. 10 hanya merupakan contoh untuk mempermudah pemahaman. Dalam kenyataannya, banyaknya muatan listrik suatu benda merupakan kelipatan dari muatan elektron atau muatan proton.
B. Hukum Coulomb
Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) merupakan fisikawan asal Perancis yang merumuskan gaya tarik menarik antara benda bermuatan listrik yang dinamai sesuai namanya, yaitu Hukum Coulomb. Ia dilahirkan di Angouleme, Perancis pada tanggal 14 Juni 1736. Ia berprofesi sebagai insinyur militer selama tiga tahun di pelabuhan Bourbon Martinique. Disini Coulomb ditugaskan untuk menyelesaikan sebuah bangunan yang menghabiskan biaya yang sangat besar. Semua pengalaman disini mengiringnya untuk mempelajari sifat-sifat mekanis bahan-bahan dan bermacam-macam struktur tehnik. Selama dipulau ini dia menulis sebuah paper terkenalnya "sur une application des Regles de maximis et minimis a quelques ploblemes de staliques relative a l'architecture" yang dipresentasikan pada 1773 di Akademik Sains Prancis. Laporan ilmiah ini menjelaskan sejauh mana gabungan matematika dan fisika itu akan mempengaruhi gesekan dalam beberapa persoalan statistika. Pada tahun 1780-an, Charles Coulomb menyelidiki gaya listrik dengan menggunakan pengimbang torsi. Peralatan yang digunakan Coulomb hampir sama dengan peralatan Cavendish yaitu peralatan yang digunakan untuk gaya gravitasi. Pemilihan Coulomb menjadi anggota akademik paris 1781 memungkinkan dia untuk melakukan penelitian dalam bidang fisika. Pada 9 september 1784 Coulomb menulis laporan ilmiahnya tentang puntiran. 1. Pengertian Hukum Coulomb
Hukum Coulomb merupakan hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya akibat yang dihasilkan dua muatan tanpa kontak secara langsung. Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya. Yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya. Interaksi antara benda-benda bemuatan (tidak hanya titik muatan) terjadi melalui gaya tak-kontak yang bekerja melampaui jarak separasi. Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masingmasing muatan. Muatan sejenis bertanda sama akan saling tolak-menolak, sedangkan muatan berbeda jenis akan saing tarik-menarik. Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan. yang terpisahkan jarak tertentu dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya. Sebenarnya, ketika terjadi perpindahan electron dari kain wool ke penggaris plastic. Kain wool menjadi kekurangan electron (bermuatan positif. Namun pada saat yang hampir bersamaan, terjadinya perpindahan electron tangan kita ke kain wol. Akibatnya. kain wol menjadi netral. Demikian juga halnya dengan kain sutera. Sebenamya, ketika terjadinya perpindahan electron dari kaca ke kain sutera, kain sutera menjadi kelebihan electron
bemutan negatif). Namun, electron tersebut tidak berhenti di kain sutera. tetapi te rus mengalir ke tangan kita. Akibatnya, kain sutera menjadi netral. Adapun pada penggaris listrik Plastic dan batang kaca aliran elektron seperti itu tidak terjadi. Dengan demikian, kita dapat membedakan benda menjadi dua macam yaitu benda yang mudah di aliri electron dan benda yang tidak mudah dialiri electron. Benda yang mudah dialiri disebut konduktor, contohnya tubuh manusia dan benda logam. sedangkan yang tidak mudah dialiri electron disebut isolator, contohnya plastic, karet dan kaca. Dengan penyelidikkannya tersebut Coulomb menyimpulkan bahwa gaya listrik (F) yang terjadi berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak antara kedua pusat bola A dan B. Persamaan tersebut secara matematis, yaitu :
Selanjutnya, Charles Coulomb melanjutkan penyelidikkannya dengan mengubah-ubah muatan listrik pada bola. A dan bola B, dengan cara menyentuhkan bola A dan bola B pada bola netral sehingga muatan bola A dan B menjadi tinggal separuhnya. Hasil tersebut menunjukan bahwa gaya listrik berbanding hurus dengan besar muatan di bola A (qA) dan besar muatan di bola B (qB), secara matematis, yaitu
Berdasarkan hasil-hasil yang didapatkan, Charles Coulomb menyimpulkan bahwa gaya listrik antara dua muatan listrik yang terpisah pada jarak tertentu berbanding lurus dengan besar kedua muatan tersebut dan berbanding tebalik dengan kuadrat dari jarak kedua muatan tersebut. Pernyataan Charles Coulomb ini dikenalkan sebagai Hukum Coulomb, dengan persamaan secara matematis, yaitu :
F = Gaya tarik menarik / tolak menolak (Newton) Q = Muatan listrik (Coulomb) R = Jarak antara kedua muatan 9
2
2
K = Konstanta 1/4 πε 0 9 x 10 N.m /C
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan.
Dari uraian diatas, maka dapat ditarik kesimpulan yaitu sebagai berkut : 1. Listrik adalah kondisi dari partikel sub atomik tertentu dan listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Muatan listrik adalah sifat (muatan dasar) yang dibawa oleh partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. 2. Hukum Coulomb merupakan hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya akibat yang dihasilkan dua muatan tanpa kontak secara langsung. Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya. yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya. Pernyataan Charles Coulomb ini dikenalkan sebagai Hukum Coulomb, dengan persamaan secara matematis, yaitu :
3. Hubungan antara hukum Coulomb dengan muatan listrik adalah gaya Coulomb berlaku pada partikel-partikel bermuatan listrik. Berdasarkan hukum Coulomb, gaya listrik pada dua benda makin besar bila muatan listrik keduanya makin besar atau jarak keduanya makin kecil. Sebaliknya gaya listrik pada dua benda makin kecil bila muatan listriknya makin kecil atau jarak keduanya makin besar.
B. Saran
1. Jurnal ini dapat dijadikan rujukan pada materi Muatan dan Hukum Coulomb. 2. Bagi para pembaca yang ingin mengetahui lebih jauh mengenai Muatan dan hukum Coulomb penulis mengharapkan agar para pembaca membaca buku-buku lainnya yang berkaitan dengan judul Muatan listrik serta hukum coulomb.
