Upload
luluk7robiatul7adawi
View
69
Download
13
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Listrik statis merupakan energi yang dimiliki oleh benda bermuatan listrik. Muatan listrik bisa negatif atau positif. Semua zat terbentuk dari atom-atom. Setiap atom mempunyai inti atom yang terdiri dari proton dan elektron yang mengelilinginya. Proton mempunyai muatan listrik positif, dan elektron mempunyai muatan listrik negatif.
Citation preview
MAKALAH KONSEP DASAR IPA 1
“LISTRIK STATIS”
Dosen Pengampu :
Julianto, M.Pd.
Di Susun Oleh :
Riza Zahiyah Ithri (14010644012)
Prayogi Mahardani (14010644014)
Dessy Mega Harumawati (14010644015)
Lindah Lanasari (14010644023)
Darul Hikmah Asri (14010644084)
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN
JURUSAN PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR
A – 2014
Bab I
Pendahuluan
1. Latar Belakang
Di dalam kehidupan kita sehari-hari kata listrik bukan merupakan
hal yang asing lagi. Banyak peralatan rumah tangga yang menggunakan
listrik, misalnya setrika, radio, televisi, lemari es, kipas angin, mesin jahit
listrik, magic jar, dan mesin cuci. Hal ini menunjukkan bahwa di dalam
kehidupan kita energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok. Oleh karena
itu penting bagi kita untuk mempelajari listrik. Dalam ilmu fisika, listrik
dibedakan menjadi dua macam, yaitu listrik statis dan listrik dinamis.
Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan suatu benda tanpa
memperhatikan gerakan atau aliran muatan listrik.
Pada saat hujan turun, Petir adalah peristiwa alam yang sangat
berbahaya dan ditakuti semua orang, karena petir menimbulkan kilatan
cahaya yang diikuti dengan suara dahsyat di udara. Apabila seseorang
tersambar petir, maka tubuh orang tersebut akan terbakar. Akibat
berbahayanya petir, maka gedung-gedung bertingkat yang cukup tinggi
dilengkapi dengan penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya
petir? Mengapa tubuh orang yang tersambar petir terbakar? Mengapa
gedung-gedung bertingkat yang tinggi dilengkapi dengan penangkal petir?
Petir merupakan gejala alam yang timbul karena berkumpulnya sejumlah
besar elek- tron yang disebut listrik statis.
2. Rumusan Pertanyaan
a. Apa yang dimaksud dengan listrik statis?
b. Bagaimana susunan atom dari listrik statis?
c. Apa yang dimaksud dengan muatan listrik?
d. Bagaimana interaksi antar benda bermuatan listrik?
e. Apa yang dimaksud dengan elektroskop?
f. Apa yang dimaksud dengan hukum coloumb?
g. Apa yang dimaksud dengan medan listrik?
3. Tujuan
a. Untuk mengetahui pengertian listrik statis
b. Untuk mengetahui susunan atom dari listrik statis
c. Untuk mengetahui pengertian muatan listrik
d. Untuk mengetahui interaksi yang ditimbulkan antar benda bermuatan
listrik
e. Untuk mengetahui pengertian elektroskop
f. Untuk mengetahui bunyi hukum coloumb
g. Untuk mengetahui pengertian dan cara kerja medan magnet.
Bab II
Pembahasan dan Penerapan
1. Pengertian listrik statis
Listrik statis merupakan energi yang dimiliki oleh benda
bermuatan listrik. Muatan listrik bisa negatif atau positif. Semua zat
terbentuk dari atom-atom. Setiap atom mempunyai inti atom yang terdiri
dari proton dan elektron yang mengelilinginya. Proton mempunyai muatan
listrik positif, dan elektron mempunyai muatan listrik negatif.
Ketika dua zat seperti balon dan tangan kamu saling digosokkan,
elektron ditarik dari material yang mempunyai daya tarik yang lemah
(tangan) dan menempel pada material yang mempunyai daya tarik yang
kuat (balon). Hal ini menyebabkan kedua material menjadi bermuatan
listrik. Material yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif dan
material mendapatkan elektron menjadi bermuatan negatif. Balon dan
tangan merupakan listrik netral (jumlah muatan positif dan negatifnya
sebanding) sebelum digosok. Karena jumlah muatan positif dan negatifnya
sama. Setelah digosok, balon mempunyai muatan negatif berlebih dan
tangan mempunyai muatan positif yang berlebih. Muatan listrik yang tidak
sejenis saling tarik menarik, sehingga muatan negatif balon ditarik ke
muatan positif tangan karena perbedaan muatannya. Perhatikan dalam
gambar bahwa tidak ada perubahan jumlah muatan total gabungan.
Penggosokan menyebabkan elektron-elektron yang ada bergerak dari satu
obyek ke obyek yang lain.
2. Susunan atom listrik statis
Thales Militus, seorangilmuwanYunani, menemukangejalalistrik
yang diperolehdenganmenggosokbatuambar, yang
dalambahasaYunanidisebutelektron.
Setelahdigosokternyatabatuambartersebutdapatmenarikbenda-
bendakecildidekatnya.Sifatsepertiinidalamilmulistrikdisebutelektrifikasi.Li
strik yang terjadipadabatuambar yang
digosokdisebutlistrikstatisyaitulistrik yang tidakmengalir.
Teori Atom
Suatuzatterdiriatssapartikel-partikelkecil yang disebut atom.Atom
berasaladari kata atomos, yang artinyatidakdapatdibagi-bagilagi.Tetapi,
dalamperkembangannyaternyata atom masihdapatdiuraikanlagi.
Atom terdiriatasduabagian, yaituinti atom dankulit atom.Inti atom
bermuatanpositif, sedangkankulit atom terdiriataspartikel-
partikelbermuatannegatif yang disebutelektron.
Inti atom tersusundariduamacampartikel, yaitu proton yang
bermuatanpositifdannetron yang tidakbermuatan(netral).
Suatu atom
dikatakannetralapabiladidalamintinyaterdapatmuatanpositif
(proton) yang
jumlahnyasamadenganmuatannegatif(elektron)
padakulitnya.
Suatu atom
dikatakanpositifapabilajumlahmuatanpositif(proton)
padaintilebihbanyakdaripadamuatannegatif(elektron)
padakulit atom yang mengelilinginya
Suatu atom
dikatakannegatifapabilajumlahmuatanpositif(proton)
padaintilebihsedikitdaripadajumlahmuatannegatif(elektron)
padakulit atom.
Atom yang paling sederhanaadalah atom hidrogen yang
hanyatersusunatas 1 proton dan 1 elektron.Karenajumlah proton
danelektronnyasama, maka atom hidrogendikatakansebagai atom netral.
Atom helium terdiriatas 2 proton, 2 netrondan 2
elektron.Karenajumlah proton danjumlahelektronnyasama, maka atom
helium jugadikatakansebagai atom netral.
3. Muatan listrik
Muatan listrik, (Q) adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda.
Satuan Muatan listrik adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x
1018 muatan dasar. Muatan Listrikadalah sifat dasar yang dimiliki
oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif)
maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau
materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom
yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan
tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu
muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Muatan listrik dasar.
Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron
yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak
bermuatan).
Menurut Benyamin Franklin, ada dua muatan lisrik :
1. Muatan listrik positif
2. Muatan listrik negatif
SifatMuatanListrik :
Duamuatanyansejenisapabiladidekatkanmakaakantolakmenolak Duamuatan yang
tidaksejenisapabiladidekatkanmakaakantarikmenarik
4. Interaksi benda bermuatan listrik
1) Ketikapenggarisplastikdigosokdengankain wool, makaelektron-
elektrondarikain wool berpindahkepenggarisplastik,
sehinggapenggarisplastiktersebutbermuatanlistriknegartif.
2) Ketikaebonitdigosokdengankain wool, makaelektron-elektrondarikain
wool berpindahkeebonittersebutbermuatanlistriknegatif.
3) Ketikabatangkacadigosokdengankainsutera, elektron-
elektronpadabatangkacatersebutberpindahkekainsutera,
sehinggabatangkacabermuatanpositif.
Sesuaidenganhasilpercobaanduajenismuatanlistrik.Ketikapenggaris
plastikkedua yang telahdimuatidengancara yang
samadidekatkanpadapenggarisplastikpertama,
penggarispertamabergerakmenjauhipenggariskedua.
Ketikabatangkacakedua yang telahdimuatidengancara yang
samadidekatkanpadabatangkaca yang pertama,
batangkacakeduajugabergerakmenjauhibatangkacapertama
Tetapi, jikabatangkaca yang
bermuatandidekatkanpadapenggarisplastik yang bermuatan,
akandidapatkanbahwakeduanyaakansalingtarikmenarik
5. Elektroskop
Elektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk
mendeteksi muatan. Seperti pada gambar, di dalam sebuah peti kaca
terdapat dua buah daun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadang
yang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuat dari emas.
Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke sebuah bola logam yang
berada di luar peti kaca melalui suatu konduktor yang terisolasi dari peti.
Apabila benda yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam,
maka pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik
naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positif dan
saling menolak. Proses demikian disebut memuati dengan cara induksi.
Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi, maka bola logam
konduktor, dan kedua daun elektroskop memperoleh muatan positif karena
ditinggalkan elektron-elektron yang bergerak menuju benda bermuatan
positif tersebut, sebagaimana ditunjukkan oleh berikut. Pada setiap kasus,
makin besar muatan, maka makin lebar pemisahan daun-daun elektroskop.
Elektroskop Diberi Muatan Dengan Cara Induksi Dan Konduksi
Perlu diketahui bahwa dengan cara diatas, kita tidak dapat
menentukan tanda muatan, karena dalam setiap kasus, kedua daun
elektroskop saling menolak satu dengan yang lain. Meskipun demikian,
suatu elektroskop dapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan” jika
pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengan cara konduksi,
misalnya elektroskop bermuatan negatif, jika benda bermuatan negatif
didekatkan, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk bergerak ke
bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga kedua daun ini terpisah
lebih lebar. Di sisi lain, jika muatan positif didekatkan, maka elektron-
elektron akan diinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebih
negatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang (menjadi lebih
sempit).
6. Hukum Coloumb
Tahun 1785 seorang fisikawan Prancis yang bernama Charles
Agustin Coulomb menyelidiki besarnya gaya yang terjadi pada dua benda
yang bermuatan listrik. Alat yang digunakannya adalah neraca puntir
(torsion balance). Hasil investigasinya menemukan hubungan bahwa
“besarnya gaya listrik sebanding dengan besarnya muatan listrik dua benda
dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara dua buah benda
yang bermuatan listrik”. Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum
Coloumb. Sebagai penghargaan atas jasanya, nama coulomb digunakan
sebagai satuan muatan listrik.
Bagaimana neraca puntir bekerja?
Dua bola bermuatan listrik yang digantung dengan menggunakan benang
dalam sebuah tabung dapat berputar secara bebas, hal ini dapat digunakan
untuk menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya antara
dua benda yang bermuatan listrik. Pada bagian bawah dari tabung,
melingkari dinding tabung terdapat skala sudut. Jika sebuah benda yang
bermuatan listrik didekatkan pada salah satu bola, maka bola itu akan
bergerak secara melingkar menjauh/mendekat (tergantung dengan jenis
muatan ke dua benda yang berinteraksi). Selanjutnya dengan
mengasumsikan bahwa besarnya sudut simpang sebanding dengan
besarnya gaya antara dua muatan, maka dengan mengubah jarak antara
dua muatan dan besarnya muatan, kita dapat menemukan hubungan antara
besarnya gaya, jarak antara dua muatan, dan besarnya muatan.
Persamaan CoulombHukum Coulomb secara matematis dapat
dituliskan:
F = Gayalistrik(newton)
Q1 = Muatan listrik benda 1 (coulomb)
Q2 = muatan listrik benda 2 (coulomb)
r = jarak pisah antara dua benda bermuatan listrik (meter)
k =tetapan(9x109N.m2/C2)
Persamaan ini mirip dengan Hukum Gravitasi Newton.
Perbedaannya adalah besaran yang menjadi ciri kedua gaya ini berbeda.
Kedua persamman tersebut sama-sama ditentukan dengan konstanta dan
kuadrat jarak antar kedua benda. Persamaan gaya Coloumb disini hanya
memberikan besar gaya F yang tidak melibatkan arah gaya sehingga
dalam setiap perhitungan digunakan nilai q1 dan q2 positif meskipun jenis
muatan yang ada negatif.
Hukum Coloumb hanya berlaku untuk muatan titik atau ukuran
muatan jauh lebih kecil daripada jarak kedua muatan. Tetapan
є0(permitivitas ruang hampa) hanya digunakan jika muatan-muatan
tersebut berada dalam ruang hampa atau udara (karena permitivitas udara
sama dengan permitivitas ruang hampa). Hukum Coloumb berlaku untuk
setiap pasangan muatan titik.
7. Medan listrik
Setiap zat tersusun atas atom-atom, muatan listrik suatu zat
tergantung dari jenis muatan listrik atom-atomnya. Jika atom-atom benda
lebih cenderung melepaskaan elektron, maka zat yang disusunnya lebih
cenderung bermuatan positif. Sebaliknya jika atom-atom benda lebih
cenderung menangkap elektron, maka zat yang disusunnya cenderung
bermuatan negatif. Jadi muatan listrik sebuah benda sangat tergantung
dengan muatan listrik atom-atom penyusunnya.
Suatu benda dapat diberi muatan listrik dengan dua cara :
1. Menggosok
Muatan listrik pada sebuah benda, sangat dipengaruhi olah muatan
listrik atom-atom penyusunnya. Ada atom-atom yang cenderung
melepas elektron, tetapi ada juga atom-atom yang cenderung mengikat
elektron. Jika dua benda tersusun dari atom-atom yang memiliki
perbedaan sifat tersebut saling digosokkan maka, maka interaksi itu
akan lebih mudah membuat benda bermuatan listrik.
Jika kain sutera digosokkan pada kaca, maka elektron-elektron kaca
akan berpindah menuju sutera, sehingga kaca menjadi bermuataan
positif. sementara itu kain sutera menjadi bermuatan negatif karena
mendapat tambahan elektron.
Jika kain wool digosokkan pada plastik, maka elektron-elektron
kain wool akan berpindah menuju plastik, sehingga plastik menjadi
bermuataan negatif. sementara itu kain wool menjadi bermuatan positif
karena kehilangan elektron-elektronnya.
2. Induksi
Induksi dapat dilakukan dengan cara mendekatkan benda yang
bermuatan listrik ke benda netral. Akibatnya benda netral akan
terpolarisasi. Jika benda netral yang telah terpolarisasi di hubungkan
dengan tanah (di ground kan), maka elektron-elektronnya akan
mengalir menuju tanah. Setelah penghantar yang menuju tanah di
hilangkan dan benda bermuatan listrik dijauhkan, maka benda netral
akan menjadi kekurangan elektron (bermuatan positif). Induksi dalam
jumlah muatan tertentu dapat mengakibatkan muatan listrik melompati
gap (jarak pemisah), dalam hal ini dapat menimbulkan lintasan bunga
api. Salah satu peristiwa yang besar adalah terjadinya petir.
Benda yang bermuatan listrik dikelilingi sebuah daerah yang
disebut Medan Listrik. Dalam medan ini, muatan listrik dapat
dideteksi. Menurut M. Faraday (1791- 1867), suatu medan listrik
keluar dari setiap muatan dan menyebar ke seluruh ruangan. Jadi
keberadaan medan listrik tidak terlepas dari keberadaan muatan listrik.
Medan listrik bukan sejenis zat seperti udara dan bukan sejenis
gelombang seperti gelombang elektromagnetik. Medan listrik
merupakan sesuatu yang ditimbulkan oleh muatan listrik dan
mempengaruhi ruang di sekitar muatan listrik di mana pengaruh
medan listrik hanya dirasakan oleh muatan listrik lainnya.
Kuat Medan Listrik
Ukuran kekuatan dari medan listrik pada suatu titik,
didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan pada muatan listrik
yang ditempatkan pada titik tersebut, yang disebut kuat medan
listrik (E ). Jika gaya listrik F dan muatan adalah q, maka secara
matematis kuat medan listrik dirumuskan:
Keterangan:E = kuat medan listrik akibat muatan sumber (NC-1)
F = gaya Coloumb pada muatan uji oleh muatan sumber q (N)
q = besar muatan uji (C)
Persamaan persamaan di atas untuk mengukur medan listrik di
semua titik pada ruang, sedangkan medan listrik pada jarak r dari satu
muatan titik Q adalah:
Keterangan :
E : Medan Listrik ( N/C )
K : Bilangan Konstanta ( Nm2 /C2)
q,Q : Muatan Listrk ( C )
r : Jarak antara muatan ( m )
Persamaan tersebut menunjukkan bahwa E hanya bergantung pada muatan Q yang
menghasilkan medan tersebut.
Interaksi muatan listrik
Interaksi antara dua muatan listrik baik berupa gaya tolak atau gaya tarik
dapat digambarkan dengan menggunakan garis-garis gaya listrik berikut:
DAFTAR PUSTAKA
https://gurumuda.net/medan-listrik.htm
http://fisikazone.com/elektroskop/