Rumus Fisika

Listrik Statis Kelas IX SMP

Category : Fisika SMP

 Written by : Kelvin Fernando Setiawan

Fisikastudycenter.com, membahas Listrik Statis, Materi Fisika SMP Kelas IX (9). Teori singkat, inti atom, interaksi bahan-bahan, dan memuati elektroskop disertai contoh soal hitungan sederhana dan pembahasan.

Inti atom
Partikel-partikel penyusun suatu atom:
Elektron → bermuatan negatif
Proton→ bermuatan positif
Neutron→ tidak bermuatan

Inti atom terdiri dari proton dan neutron, sementara elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan tertentu.

Interaksi Muatan-Muatan
Muatan yang sejenis akan saling tolak (plus dengan plus, minus dengan minus)
Muatan yang berlawanan jenis akan saling tarik(plus dengan minus)

Besar gaya tarik atau gaya tolak tersebut bisa ditemukan dengan rumus berikut:

Dimana
F = gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak dalam satuan newton (N)
q₁ = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
q₂ = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
k = konstanta gaya coulomb yang nilainya 9 x 10⁹ dalam satuan yang standar

Catatan

Muatan Bahan-Bahan
Sebaiknya dihafal saja, muatan-muatan dari interaksi berbagai kombinasi (gosok-menggosok) bahan berikut:

Kesimpulan dari tabel diatas (TERBATAS UNTUK BAHAN-BAHAN TERSEBUT saja) :
-Bahan yang digosok , (yang sebelah kiri) semuanya menjadi negatif , kecuali kaca.

Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera bisa juga dibahasakan, kain sutera mendapatkan tambahan elektron dari kaca, elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik bisa juga di katakan, mistar plastik mendapatkan tambahan elektron dari kain wool dan seterusnya.

Elektroskop
Berikut ilustrasi saat sebuah elektroskop netral di dekati oleh benda bermuatan negatif.

                                         

Ilustrasi saat sebuah elektroskop masih netral, intinya adalah jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, baik di kepala (atas) maupun di daun kaki (bawah).

Sebuah benda bermuatan negatif kemudian didekatkan ke elektroskop.

               

Muatan negatif dari benda akan tolak menolak dengan muatan negatif dari kepala elektroskop, sehingga muatan negatif di kepala elektroskop kemudian menjauh jalan-jalan ke bawah /kaki.

Akibatnya, daun kaki yang tadinya netral, seimbang jumlah plus minusnya, sekarang menjadi menjadi lebih banyak muatan negatifnya, akhirnya kaki elektroskop akan terbuka akibat gaya tolak menolak muatan negatif di kaki kiri dan kanan elektroskop.

           

Bagamana jika elektroskop kondisi awalnya tidak netral, tapi sudah bermuatan positif atau negatif terlebih dahulu?
Kita coba terapkan pada soal berikut, dari soal Ebtanas IPA tahun 1990 (dah lahir beluum,..)

           

Ntar kita jawab jg di sini, yang jelas antara B atau C krn bagian kepala musti positif,  skrg diskusikan dulu ya,..elektroskop positif itu yang seperti apa dan bagaimana sebuah elektroskop bisa menjadi bermuatan positif.

Contoh-Contoh Soal Hitungan di Listrik Statis 9 SMP
1) Dua buah muatan masing-masing q₁ = 6 μC dan q₂ = 12 μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 10⁹ dalam satuan standar!

Pembahasan
Data dari soal:
q₁ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q₂ = 12μC = 12 x 10⁻⁶ C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10⁻¹ meter
F = ....?
Dari rumus gaya coulomb didapatkan



2) Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah  1,6 C      1,6 N, tentukan jarak pisah kedua muatan tersebut!

Pembahasan
Data :
q₁ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q₂ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
F = 1,6 C   1,6 N
r =....?

Gunakan rumus yang sama dari soal nomor 1

Salah rupanya,..kita cuba sekali lagi,..

Jarak kedua muatan dalam centimeter adalah 45 cm.  (Thanks to sahs & raqib atas koreksinya,...)

3) Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/3 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (1/3)² adalah 1/9 kemudian dibalik menjadi 9/1 atau 9 saja. Jadi jawabannya adalah menjadi 9 F

4) Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan dijauhkan menjadi 4 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (4)² adalah 16 atau dalam pecahan 16/1, kemudian dibalik menjadi 1/16. Jadi jawabannya adalah menjadi 1/16 F

5) Titik A dan titik B mempunyai beda potensial listrik sebesar 12 volt. Tentukan energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 6μ Coulomb dari satu titik A ke titik B!

Pembahasan
Berikut rumus untuk menentukan jumlah energi yang diperlukan untuk membawa atau memindahkan muatan antara dua buah titik:

W = Q × ΔV

dimana:
W = energi atau usaha  yang diperlukan dalam satuan joule (J)
Q = besar muatan dalam satuan Coulomb (C)
Δ V = beda potensial atau selisih potensial antara dua titik dalam satuan volt (V)

Sehingga:
W = Q × ΔV
W = 6μC × 12 volt = 72 μJ