Friday, March 3, 2017

Pengertian dan Karakteristik Muatan Listrik

Pengertian dan Karakteristik Muatan Listrik - Perhatikan gambar di bawah, mengapa pulpen plastik tersebut dapat menarik potongan kertas? Mungkin ketika anda duduk di bangku smp anda pernah melakukan percobaan yang hampir sama dengan gambar di bawah menggunakan mika plastik.

source img : https://www.flickr.com/photos/28643050@N06/3594980169

Pada awalnya mika plastik tidak menarik kertas, bukan? Namun setelah mika plastik tersebut digosokkan pada rambut yang kering, mika plastik dapat menarik potongan potongan kertas. Begitu pula dengan pulpen plastik. Ketika pulpen plastik yang semula tidak dapat menarik potongan kertas setelah digosokkan pada rambut yang kering, akan menarik potongan potongan kertas.

Mengapa hal ini bisa terjadi? Hal tersebut dikarenakan adanya pemberian muatan listrik dari rambut yang kering ke benda berbahan plastik (isolator). Masih ingatkan anda, apa yang dimaksud dengan muatan listrik?

1. Muatan Listrik Sebuah Benda

Tahukah anda, apa yang dimaksud dengan muatan listrik? Muatan listrik merupakan sifat partikel partikel dasar seperti elektron dan proton (dua partikel dasar yang menyusun atom atom semua jenis zat). Muatan listrik terdapat dalam dua bentuk, yaitu muatan positif dan negatif. Sebagai contoh, elektron merupakan partikel yang bermuatan negatif, sedangkan proton merupakan partikel yang bermuatan positif, tetapi keduanya mempunyai jumlah muatan listrik yang sama.

Dalam hal ini, jika sebuah benda mempunyai lebih banyak proton daripada elektron, maka benda tersebut dikatakan bermuatan positif, dan sebaliknya jika sebuah benda mempunyai lebih banyak elektron daripada proton, maka benda tersebut dikatakan bermuatan negatif. Akan tetapi, jika sebuah benda mempunyai jumlah proton dan elektron yang sama, maka muatan muatannya akan saling meniadakan dan benda tersebut dikatakan tak bermuatan (netral).

Berdasarkan uraian di atas, maka dapat dikatakan bahwa keadaan muatan listrik pada suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektron dalam benda tersebut. Dengan kata lain, muatan suatu benda adalah kelipatan dari muatan elektron atau muatan proton. Sebuah proton mempunyai muatan +e, sedangkan sebuah elektron mempunyai muatan -e. sehingga.
q = n.e
keterangan.

q= muatan suatu benda (coulomb, C)
e= muatan elektron atau proton (1,6x10-19C)

2. Hukum Kekekalan Muatan

Dalam suatu sistem tertutup jumlah muatan adalah tetap, kecuali jika sistem tersebut berinteraksi dengan sistem lain atau pada sistem tersebut di berikan perlakuan tertentu. Dengan kata lain, jika sebuah sistem mulai dengan jumlah positif dan muatan negatif yang sama, maka tidak ada yang dapat kita lakukan untuk membuat satu kelebihan jenis muatan pada sistem tersebut kecuali kita memasukkan muatan dari luar sistem atau memindahkan beberapa muatan dari sistem tersebut, sehingga keseimbangan muatan dalam sistem menjadi terganggu (sistem menjadi bermuatan).

Penjelasan tersebut menunjukkan bahwa muatan bersifat kekal, sehingga dalam hal ini berlaku hukum kekekalan muatan. yang berbunyi "Jumlah muatan sistem tertutup adalah tetap".

3. Pemuatan pada benda

Bagaimanakah proses benda menjadi bermuatan? Benda benda dapat bermuatan listrik dalam tiga cara, yaitu karena proses permuatan dengan menggosok, pemuatan dengan konduksi, dan pemuatan dengan induksi.

a. Pemuatan dengan menggosok.

Pemuatan dengan menggosok berguna untuk pemuatan bahan isolator, yaitu dengan cara menggosok suatu bahan isolator dengan bahan isolator lainnya. Sebagai contoh, batang kaca digosok dengan sutra yang menyebabkan batang kaca menjadi bermuatan positif atau batang PVC yang digosok dengan bulu binatang yang menyebabkan batang PVC menjadi bermuatan negatif.

source img : http://dartmouth.edu/-physics/lecture_demo/images/elec.mag/rod.fur.l.jpg

Proses pemuatan dengan menggosok tersebut dapat terjadi karena elektron elektron pada suatu bahan mempunyai  kecenderungan untuk berpindah dari satu benda ke benda lain. Pada kasus batang kaca dengan sutra, panas yang dihasilkan dari gosokan akan menyebabkan beberapa elektron kaca berpindah ke sutra, sehingga kaca menjadi bermuatan positif. Sementara itu, pada kasus batang PVC dengan bulu binatang, panas yang dihasilkan dari gosokan akan menyebabkan beberapa elektron bulu binatang berpindah ke batang PVC sehingga batang PVC menjadi bermuatan negatif.

b. Pemuatan dengan konduksi

Pemuatan dengan konduksi berguna untuk pemuatan logam atau konduktor  lain, yaitu dengan cara menyentuhkan suatu konduktor pada suatu benda bermuatan. Ketika suatu konduktor bersentuhan dengan sebuah benda bermuatan, maka beberapa muatan akan dipindahkan di antara benda dan konduktor, sehingga konduktor menjadi bermuatan.

c. Pemuatan dengan induksi

Pemuatan dengan induksi juga berguna untuk pemuatan logam atau konduktor lain, yaitu dengan menggunakan sebuah benda bermuatan, sebuah konduktor atau ground (benda netral yang dapat mengalirkan elektron ke benda atau mengambil elektron dari benda). Berikut ini contoh cara pemuatan dengan induksi menggunakan sebuah benda bermuatan negatif dan sebuah konduktor tak bermuatan.

Benda bermuatan negatif didekatkan pada konduktor tetapi tidak menyentuh, maka elektron elektron konduktor akan ditolak dari daerah terdekat benda bermuatan. Kemudian konduktor dihubungkan ke ground, sehingga beberapa elektron konduktor mengalir ke ground .Jika ground dan benda bermuatan negatif dihilangkan, maka konduktor menjadi beruatan listrik positif karena kekurangan elektron.

4. Elektroskop

Untuk mengetahui keberadaan muatan listrik, menentukan jenis listrik, serta mengukur dan menunjukkan besarnya muatan listrik dapat digunakan sebuah alat yang disebut elektroskop. Skema sebuah elektroskop ditunjukkan gambar di bawah.

source img : http://fisikitaenal.blogspot.co.id/2015/07/elektroskop.html

Memperlihatkan sebuah elektroskop yang terdiri atau daun elektroskop, dua helai lembaran logam yang tergantung pada logam penyangga didalam botol kaca, dan sebuah pegangan logam atau kepala elektroskop yang dapat menampung muatan listrik dari suatu benda.

Cara kerja sebuah elektroskop memanfaatkan prinsip induksi. Apabila benda bermuatan negatif didekatkan ke kepala elektroskop yang netral, maka elektron di kepala elektroskop tersebut akan tertolak ke bagian daun elektroskop. Akibatnya, kepala elektroskop kekurangan elektron (bermuatan positif), sedangkan daun elektroskop kelebihan elektron (bermuatan negatif). Karena masing masing lembar daun elektroskop tersebut bermuatan sejenis (negatif), maka daun elektroskop akan membuka (mekar).

Sementara itu, apabila kepala elektroskop netral didekatkan dengan benda bermuatan listrik positif, maka elektron elektron pada daun elektroskop akan tertarik dan terakumulasi di kepala elektroskop. Akibatnya duan elektroskop menjadi bermuatan listrik positif (kekurangan elektron) dan kemudian terbuka (mekar).

Pada dasarnya, elektroksop yang bermuatan listrik dapat digunakan untuk mengetahui jenis muatan. Jika benda yang didekatkan ke kepala elektroskop menyebabkan daun elektroskop menjadi lebih mekar, maka muatan listrik benda yang didekatkan sama dengan muatan kepala elektroskop, sedangkan jika benda yang didekatkan menyebbkan daun elektroksop menguncup, maka muatan listrik benda tidak sama dengan muatan listrik kepala elektroskop.


source img : http://www.duniapendidikan.net/2015/12/pengertian-dan-cara-kerja-elektroskop-sederhana.html