Listrik Statis | Fisika

1. Muatan Listrik 

Apa itu muatan listrik? Apa yang dimaksud dengan Q Anda tentunya sudah sangat paham bahwa muatan listrik adalah muatan dasar suatu benda yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan memiliki muatan listrik. Muatan listrik diberi simbol Q, dan satuannya adalah Coulumb (C). Jika jumlah proton lebih banyak dibanding jumlah elektronnya (p > e), maka atom bermuatan positif.

Sisir plastik menarik serpihan kertas

Sebaliknya, jika jumlah elektron lebih banyak dibanding jumlah protonnya (e > p), maka atom bemuatan negatif. Jika muatan listrik didekatkan dengan muatan listrik sejenis (positif-positif, dan negatif-negatif), interaksi yang terjadi yakni saling tolak-menolak. Sedangkan ketika suatu muatan listrik didekatkan dengan muatan listrik tak sejenis (positif-negatif), maka akan terjadi tarik-menarik.

Interaksi Antar muatan

Lalu bagaimana sisir plastik yang digosokkan dapat menarik sobekan-sobekan kertas kecil? Setelah mengetahui sifat-sifat muatan listrik. Kita dapat lebih mudah memahami bagaimana sisir tersebut menarik sobekan-sobekan kertas. Perlu diketahui bahwa sebelum sisir digosokkan dengan rambut secara satu arah, sisir tidak bermuatan listrik, Sisir yang tidak bermuatan listrik tersebut belum bisa menarik sobekan-sobekan kertas. Namun setelah sisir digosokkan dengan rambut, muatan negatif pada sisir berpindah ke rambut sehingga muatan positif pada sisir lebih banyak daripada muatan negatifnya. Pada saat tersebut, sisir dapat dikatakan sebagai benda bermuatan listrik positif sehingga sisir dapat menarik sobekan- sobekan kertas.

2. Hukum Coulomb

Anda sudah mengetahui bahwa sebuah muatan (𝑞1) akan menimbulkan interaksi tarik-menarik atau tolak menolak pada muatan lainnya (𝑞2) yang berada cukup dekat dengan muatan 𝑞1. Interaksi tarik-menarik dan tolak-menolak tersebut disebut gaya listrik (𝐹). Lalu bagaimana hubungan antara gaya listrik dengan kedua muatan dan jarak antar kedua muatan tersebut? Melalui eksperimen gaya Coulomb, maka akan didapat hubungan antara besar gaya Coulomb dengan jarak antar muatan dan besar muatan.

Hasil analisis data dari eksperimen tersebut menunjukkan bahwa besar gaya Coulomb sebanding dengan perkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut. 

Secara sistematis, hukum Coulomb dinyatakan sebagai berikut :

Keterangan:

F = gaya Coulomb (Newton)

Q = muatan listrik (Coulomb)

k = konstanta Coulomb = 9 ×109 Nm²/C²

r = jarak (m)

3. Medan Listrik

Ketika Anda mendekatkan sisir atau penggaris plastik pada potongan kertas kecil, maka beberapa potongan kertas akan menempel pada sisir atau penggaris. Nah, bagaimana ketika sisir atau penggaris dijauhkan? Ternyata terdapat suatu wilayah di sekitar sisir atau penggaris plastik tersebut tersebut yang masih dapat terpengaruh oleh gaya listrik. Tempat di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik itu merupakan medan listrik.

Medan listrik adalah daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya Coulumb. Benda bermuatan yang menghasilkan medan listrik dinamakan muatan sumber. Muatan lain yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik muatan sumber dinamakan muatan uji. Perhatikan ilustrasi berikut :

Medan listrik oleh muatan titik

Kuat medan listrik dapat didefinisikan dalam persaman berikut :

Keterangan : 

E = Medan Listrik (N/C)

Contoh Soal

Dua buah muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar. Titik C berada 20 cm disebelah kanan B.Jika k=9.109Nm2.C-2 dan 1µC=10-6 maka tentukan kuat medan kuat medan di titik C!

Penyelesaian:

Diketahui:

rA = 60 cm = 0,6 m

rB = 20 cm = 0,2 m

karena arahnya searah maka medan di titik C adalah

Ec = + EB

Ec = k 𝑞𝐴

𝑟𝐴

2 + k𝑞𝐵

𝑟𝐵

2

EC = 9.109

3.10−4

0,6

2

+ 9.109

6.10−4

0,2

2

EC = 75.105 + 1350.105

EC = 1,425.108 N/C