- MEDIA PEMBELAJARAN IPA SMP

1. Kompetensi Dasar

3.4) Menjelaskan konsep listrik statis dan gejalanya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk kelistrikan pada sistem saraf dan hewan yang mengandung listrik.

4.4) Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik statis dalam
kehidupan sehari-hari.

2. Indikator Pencapaian

Kompetensi

3.4.1 Memberi contoh gejala kelistrikan yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari

3.4.2 Menganalisis peristiwa yang terjadi pada penggaris plastik yang digosokkan pada rambut yang kering

3.4.3 Mengidentifikasi jenis-jenis muatan listrik

3.4.4 Menjelaskan interaksi dua muatan listrik.

3.4.5 Menjelaskan fungsi dan prinsip kerja elektroskop.

3.4.6 Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi besar gaya Coulomb dua muatan listrik

3.4.7 Menghitung besarnya gaya Coulomb dua muatan listrik

3.4.8 Menganalisis interaksi dua benda bermuatan karena pengaruh jarak

A. Konsep Listrik Statis

1. Muatan Listrik

Ketika menjelang hujan lebat turun, di langit tampak adanya kilat yang mengeluarkan cahaya dan dalam selang waktu yang sangat singkat terdengar suara guntur yang menggelegar. Petir merupakan loncatan muatan yang dapat menimbulkan bunga api listrik dari awan ke tanah. Petir mampu membakar pohon besar atau gedung yang tinggi, karena suhunya dapat mencapai 28.0000 ⁰C. Oleh karena itu gedung-gedung yang tinggi perlu dipasang sebuah alat berupa batang besi yang salah satu ujungnya berbentuk runcing dihubungkan ke tanah yang dapat menangkap elektron yang dilepaskan oleh awan ketika terjadi petir, alat ini biasa disebut Penangkal Petir. Penggaris plastik yang semula dalam keadaan netral (tidak bermuatan listrik), sehingga tidak mampu menarik serpihan kertas kecil. Ketika penggaris plastik digosok kain wol berarti memberikan energi kepada elektron untuk berpindah. Perpindahan elektron terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris plastik akan bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari kain wol. Akibatnya penggaris plastik kelebihan elektron. Pindahnya elektron pada kain wol mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan positif. Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas kecil.

Atom tersusun atas partikel sub atom yaitu proton (bermuatan positif), neutron (tidak bermuatan), dan elektron (bermuatan negatif). Neutron dan proton membentuk inti atom, sedangkan elektron bergerak di sekitar inti atom. Elektron inilah yang memiliki kaitan erat dengan fenomena kelistrikan pada suatu benda. Sisir atau penggaris plastik yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan negatif karena sisir atau penggaris plastik mengalami kelebihan elektron (elektron dari rambut berpindah ke sisir atau penggaris plastik). Sementara itu, kaca yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan positif karena kaca mengalami kekurangan elektron (elektron dari kaca berpindah ke rambut yang kering).

Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom. Benda yang kelebihan elektron disebut benda bermuatan negatif, sedangkan benda yang kekurangan elektron disebut benda bermuatan positif. Jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda bermuatan negatif, akan tarik menarik. Sebaliknya, jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda bermuatan positif, atau benda bermuatan negatif didekatkan dengan benda bermuatan negatif, akan tolak menolak. Interaksi kedua muatan tersebut merupakan gejala listrik statis.

Salah satu cara untuk mengubah benda menjadi bermuatan adalah dengan menggosokkan benda. Sisir atau penggaris plastik yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan negatif karena sisir atau penggaris plastik mengalami kelebihan elektron (elektron dari rambut berpindah ke sisir atau penggaris plastik). Sementara itu, kaca yang digosokkan pada rambut kering akan bermuatan positif karena kaca mengalami kekurangan elektron (elektron dari kaca berpindah ke rambut yang kering).
Perhatikan Tabel berikut!

Bagaimana cara mengetahui suatu benda bermuatan atau tidak? Salah satu cara untuk mengetahui muatan listrik pada benda adalah dengan menggunakan elektroskop. Perhatikan Gambar berikut. Elektroskop memiliki tiga bagian utama, yaitu kepala elektroskop, daun elektroskop yang terbuat dari lempeng emas atau aluminium, dan logam penghantar atau konduktor yang menghubungkan kepala elektroskop dengan daun elektroskop. Daun elektroskop akan membuka apabila kepala elektroskop didekatkan dengan benda yang bermuatan listrik.

Agar dapat mengetahui jenis muatan listrik pada benda, maka elektroskop yang digunakan harus sudah bermuatan dan jenisnya telah diketahui. Jika lempeng daun elektroskop semakin membuka lebar, maka jenis muatan pada benda sama dengan jenis muatan pada elektroskop.

Ilmuwan Prancis, Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), menyelidiki hubungan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya menggunakan alat neraca puntir Coulomb. Coulomb menyimpulkan interaksi dua benda yang bermuatan sebagai berikut.
a. Semakin besar jarak kedua benda yang bermuatan, semakin kecil gaya listrik antara benda tersebut dan sebaliknya.
b. Semakin besar muatan kedua benda, semakin besar gaya listrik antara benda tersebut.

Secara matematis, rumusan gaya Coulomb (Fc) dapat dituliskan sebagai berikut.

dengan:
Baca Juga
Fc = gaya Coulomb (newton)
k = konstanta = 9 × 10⁹ Nm²/C²

r = jarak antara dua muatan (meter)

q1 = besar muatan listrik benda pertama (coulomb)

q2 = besar muatan listrik benda kedua (coulomb)

2. Dua buah muatan listrik masing-masing bermuatan +8 × 10–9 C dipisahkan oleh jarak r. Jika diketahui gaya coulomb antara dua muatan tersebut adalah 3,6 × 10–4 N, hitunglah nilai r!