shutterstock
Ilustrasi muatan dan medan listrik
KOMPAS.com - Muatan lsitrik merupakan sifat dasar dari partikel elementer tertentu.
Pengertian muatan listrik adalah muatan dasar yang terdapat pada benda, sehingga mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik.
Dilansir dalam Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia, setiap zat tersusun atas atom-atom. Sehingga muatan listrik suatau zat tergantung dari jenis muatan listrik atom-atomnya.
Jika atom lebih cenderung melepaskan elektron, maka zat yang disusunnya lebih cenderung bermuatan positif.
Sebaliknya, jika atom benda lebih cenderung menangkap elektron, maka zat yang disusunnya cenderung bermuatan negatif.
Dengan demikian, muatan listrik sebuah benda sangat tergantung dengan muatan listrik atom-atom penyusunnya.
Baca juga: Listrik Statis, Teori Atom, dan Hukum Coulomb
Cara memberikan muatan listrik
Suatu benda dapat bermuatan listrik dengan dua cara, sebagai berikut:
MenggosokMuatan listrik pada sebuah benda dipengaruhi oleh muatan listrik atom-atom penyusunnya. Ada atom yang cenderung melepas elektron, tetapi ada juga atom yang cenderung mengikat elektron.
Jika dua benda tersusun dari atom yang memiliki perbedaan sifat tersebut saling digosokkan, maka interaksi itu akan lebih mudah membuat benda bermuatan listrik.
Dengan cara menggosok terdapat dua benda, yaitu:
Kata ‘listrik’ (electric) berasal dari kata electron yang dalam bahasa Yunani berarti batu ambar/amber. Amber adalah pohon damar yang membatu. Gejala kelistrikan pertama kali diselidiki oleh salah satu ilmuwan Yunani Kuno, yaitu Thales of Miletus (625 – 547 SM). Ia menggosokkan batu amber pada sepotong kain wol dan mendekatkannya pada benda ringan seperti bulu ayam, ternyata bulu ayam terbang dan menempel di batu amber.
PENGENALAN ATOM
Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur tersebut.
Atom terdiri atas: Inti atom (nucleon/nucleus), yang terdiri dari: Proton, Neutron/Netron, dan Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom.
Proton, electron, dan neutron disebut juga sub atom.
Proton bermuatan listrik positif, elektron bermuatan listrik negatif, dan neutron tidak bermuatan (netral).
Dalam satuan SI, muatan listrik menggunakan satuan Coulomb [C]. • Besar muatan proton = +1,6 x 10-19 C • Besar muatan elektron = -1,6 x 10-19 C
Elektron suatu atom dapat berpindah ke atom lain, tetapi proton sangat sukar berpindah.
•Muatan suatu atom ditentukan oleh jumlah proton dan jumlah elektron. •Benda bermuatan positif jika jumlah elektron lebih sedikit dari jumlah proton/kekurangan elektron. •Atom bermuatan negatif jika jumlah elektron lebih banyak dari jumlah proton/kelebihan elektron.
RUMUS MUATAN LISTRIK
Besarnya muatan listrik suatu benda dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
q = besar muatan listrik n = banyak elektron e = besar muatan elektron
Contoh soal:
Sebuah benda yang mula-mula netral melepaskan 1 juta elektron, berapakah muatan benda sekarang? •Dik : n = 106 •Dit : q? •Peny. : q = n e q = 106 x 1,6 x 10-19 q = 1,6 x 10-13 C
Sebuah benda memiliki muatan sebesar -6,4 µC. Berapakah banyak elektron yang dilepaskan/diterima benda tersebut? Dik : q = 6,4 µC = 6,4 x 10-6 C Dit : n ? Peny. : n = q : e n = 6,4 x 10-6 : 1,6 x 10-19 n = 4 x 1013 elektron (diterima benda)
INDUKSI LISTRIK
Ada tiga cara membuat sebuah benda netral menjadi bermuatan listrik, yaitu dengan cara: 1.Menggosok / gesekan 2.Konduksi 3.Induksi listrik.
Memberi Muatan Dengan Menggosok
Lihat gambar berikut!
Wol dan ebonit masing-masing tidak bermuatan listrik. Apa artinya? Wol dan ebonit mempunyai jumlah muatan (+) sama dengan jumlah muatan (–) . Sebagai contoh: -Pada wol terdapat: 7 proton dan 7 elektron -Pada ebonit terdapat: 3 proton dan 3 elektron
Ketika kamu menggosokkan wol pada ebonit, sejumlah elektron akan pindah dari wol ke ebonit. Sekarang wol kekurangan muatan (–) sehingga bermuatan positif, dan ebonit kelebihan muatan (–) sehingga bermuatan negatif.
KESIMPULAN
Sekarang kedua benda (wol dan ebonit) bermuatan listrik dengan jenis muatan yang berbeda. Hal ini dikarenakan pada saat penggosokan terjadi perpindahan elektron.
CONTOH LAIN
Contoh benda bermuatan listrik positif adalah batang kaca yang digosok dengan kain sutera, karena elektron berpindah dari batang kaca ke kain sutera.
Contoh benda bermuatan listrik negatif adalah batang plastik atau ebonit yang digosok dengan kain wol, karena elektron berpindah dari kain wol ke batang plastik atau ebonit.
Memberi muatan secara Konduksi
Bahan konduktor dapat diberi muatan listrik dengan cara konduksi. Bahan konduktor adalah bahan tertentu yang memungkinkan sejumlah elektron mengalir secara bebas pada keseluruhan bahan.
Hampir semua jenis logam, seperti perak, aluminium, dan tembaga adalah konduktor yang baik. Hampir semua bahan nonlogam, kecuali karbon, sangat sukar atau bahkan sama sekali tidak menghantarkan muatan listrik (isolator).
Mengapa bahan konduktor mudah menghantarkan listrik sedangkan bahan isolator sukar menghantarkan listrik?
Bahan konduktor mudah menghantarkan listrik karena banyak terdapat elektron bebas, sedangkan pada bahan isolator terdapat sedikit elektron bebas.
Bahan isolator dapat diberi muatan listrik dengan cara menggosok, sedangkan bahan konduktor dapat diberi muatan listrik dengan cara konduksi.
Muatan listrik yang dihasilkan dengan cara konduksi adalah sejenis dengan muatan listrik yang mengkonduksinya.
Dalam materi pembelajaran Fisika kelas IX ada satu materi yang membahas mengenai listrik statis. Secara makna listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik dalam atau pada permukaan benda. Muatan listrik tetap ada sampai benda kehilangannya dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik. Listrik statis kontras dengan arus listrik, yang mengalir melalui kabel atau konduktor lainnya dan mentransmisikan listrik.
Dalam setiap muatan listrik adalah adanya buatan setiap kali dua permukaan terhubung dan terpisah, dan setidaknya salah satu permukaan memiliki resistensi yang tinggi terhadap arus listrik (dan karena itu adalah isolator listrik). Efek listrik statis yang akrab bagi kebanyakan orang karena orang dapat merasakan, mendengar, dan bahkan melihat percikan sebagai kelebihan muatan dinetralkan ketika dibawa dekat dengan konduktor listrik yang besar (misalnya, dialirkan ke tanah).
Selain makna di atas, listrik statis juga memiliki makna dalam ilmu kimia. Sebagaimana dilansir dari Ruangguru.com, listrik statis adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari fenomena kelistrikan pada muatan-muatan. Fenomena listrik statis ini timbul saat benda-benda bermuatan listrik saling berinteraksi.
Sejarah Listrik Statis
Listrik statis memiliki sejarah yang panjang. Sekitar tahun 600 sebelum masehi (SM) pada era budaya sekitar laut Mediterania ditemukan beberapa benda, seperti batang amber. Jika digosok dengan bulu kucing, maka bulu kucing tersebut dapat menarik benda ringan seperti bulu.
Kemudian seorang ilmuwan bernama Thales membuat beberapa percobaan pada listrik statis. Dia menemukan bahwa amber magnetik kebalikan dari mineral sehingga tidak perlu digosok. Pada saat itu Thales belum terlalu mengamati efek magnet yang tarik-menarik, hingga perkembangan sains membuktikan adanya hubungan antara magnetisme dan listrik.
Baca Juga
Di sisi lain juga terdapat sejarah di tahun 1785, ketika Charles Augustin de Coulomb menemukan hukum dasar tentang gaya listrik antara dua partikel bermuatan yang berbunyi: “Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan besar muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut”. Hukum ini dikenal dengan Hukum Coulomb. Kamu bisa melihat penjelasannya di artikel Pengertian Hukum Coulomb.
Advertising
Advertising
Terdapat tiga cara yang bisa dilakukan untuk memberi muatan pada listrik statis adalah penggosokan, konduksi dan induksi. Berikut penjelasannya:
1. Penggosokan
Benda di bawah ini memiliki muatan listrik dengan cara digosok dengan benda lain. Contohnya ada beberapa benda yang bisa bermuatan listrik statis adalah kain sutera dengan kaca. Kaca memiliki daya listrik plus sedangkan kain sutera memiliki daya listrik minus. Prosesnya adalah dari elektron dari kaca yang berpindah ke kain sutera.
Baca Juga
Cara membuat benda menjadi bermuatan listrik adalah konduksi. Secara makna konduksi adalah mendekatkan benda yang bermuatan listrik ke benda yang tidak bermuatan listrik. Dengan begitu, benda yang tadinya tidak memiliki muatan listrik akan memiliki muatan listrik.
3. Induksi
Adapun cara membuat benda menjadi memiliki muatan listrik adalah induksi. Secara makna, induksi yaitu memisahkan muatan listrik di dalam suatu penghantar. Caranya adalah dengan mendekatkan benda yang bermuatan listrik ke benda lain yang berada dalam kondisi netral. Peristiwa konduksi ini sering ditemui saat kita sedang menyelidiki muatan listrik suatu benda menggunakan elektroskop.
Dalam teori induksi memiliki konsep muatan positif ditarik ke elektroskop. Muatan negatif menuju daun-daun elektroskop. Daun-daun elektroskop saling menjauh karena mempunyai muatan sejenis.
Baca Juga
Demikianlah penjelasan mengenai listrik statis yang di dalamnya terdapat fenomena perpindahan muatan. Selama proses penggosokan dua benda satu sama lain, muatan tidaklah diciptakan. Kondisi muatan didasarkan pada perpindahan muatan.
Salah satu benda kehilangan elektron, sementara yang lainnya seperti yang telah disebutkan dalam paragraf sebelumnya memperoleh elektron. Pada penggosokan batang kaca dengan sutera, misalnya, elektron dipindah atau ditransfer dari kaca ke sutera.