LISTRIK STATIS
A. GAYA COULOMB DAN MEDAN LISTRIK
1. MUATAN LISTRIK
Sebelum kita masuk ke pembahasan gaya coulomb dan medan listrik, readers harus paham dulu nih apa sih itu muatan listrik?
Muatan listrik adalah muatan dasar yang terdapat pada suatu benda, sehingga benda tersebut dapat mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik.
Nah, readers yang belajar kimia pasti tau dong ya tentang atom? Yup, muatan listrik suatu zat atau benda tersebut bergantung dari jenis muatan listrik atom-atomnya loh readers. Gimana sih maksudnya?
- Jika atom benda tersebut cenderung melepaskan elektron, maka zat yang disusunnya cenderung bermuatan positif.
- Sebaliknya, jika atom benda tersebut cenderung menangkap elektron, maka zat yang disusunnya cenderung bermuatan negatif.
Oleh karena itu, muatan listrik suatu benda sangat bergantung dengan muatan listrik atom-atom penyusunnya nih readers. Contoh sederhananya, readers bisa coba melakukan eksperimen sederhana dengan menggosokkan sisir kepada rambut yang nantinya sisir tersebut dapat menarik sobekan kertas kecil. Bagaimana cara kerjanya ya?
CARA KERJA SISIR PLASTIK YANG MENARIK SOBEKAN KERTAS KECIL
Peristiwa ini tentunya berhubungan dengan muatan listrik readers. Berikut cara kerjanya :
- FYI ni readers, sisir plastik itu tadinya tidak bermuatan listrik. Namun, setelah digosokkan dengan rambut secara searah, sisir yang tadinya tidak bermuatan akan dapat bermuatan listrik.
- Sisir yang tidak bermuatan listrik itu tidak dapat menarik sobekan kertas readers. Nah, dengan digosokkannya sisir dengan rambut secara searah, muatan negatif pada sisir akan berpindah ke rambut, otomatis muatan di sisir akan lebih banyak muatan positif nih readers.
- Dengan adanya muatan positif pada sisir, hal ini tentu membuat sisir tersebut menjadi bermuatan listrik, sehingga sisir dapat menarik sobekan kertas tersebut readers.
2. GAYA COULOMB
Nah, setelah readers tahu bahwa suatu muatan dapat menimbulkan interaksi tarik menarik seperti yang tadi kita bahas antara sisir dan sobekan kertas, ataupun interaksi tolak menolak. Nah, interaksi tersebut disebut dengan gaya listrik readers (F).
Peristiwa tarik menarik dan tolak menolak tersebut juga menyebabkan hubungan antara gaya listrik dengan kedua muatan dan jarak antar kedua muatan tersebut. Hal ini diselidiki oleh seorang ahli fisika bangsa Prancis bernama Charles Coulomb pada tahun 1785 yang tentunya menghasilkan gaya coulomb readers. Gaya Coulomb dirumuskan sebagai berikut :
RESULTAN GAYA COULOMB
Nah readers, perlu diketahui nih bahwa gaya coulomb merupakan besaran vektor sehingga readers juga perlu tahu nih nilai dan arah vektor semua partikel bermuatan. Yuk disimak gambar berikut :
Medan listrik adalah area atau ruang di sekitar muatan listrik baik itu muatan positif (proton) maupun muatan negatif (elektron) yang masih dipengaruhi gaya listrik atau gaya coulomb. Benda bermuatan yang menghasilkan medan listrik dinamakan muatan sumber readers. Sedangkan muatan lain yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik muatan sumber dinamakan muatan uji. Medan listrik dalam dirumuskan sebagai berikut :
Apabila terdapat lebih dari satu muatan sumber, maka besar medan listrik yang bekerja pada partikel itu sama dengan jumlah vektornya. Oleh karena itu, perhitungan resultan medan listrik yang dihasilkan partikel bermuatan listrik juga harus memperhatikan arah vektor medan listriknya nih readers. Yuk simak gambar ini :
B. HUKUM GAUSS, ENERGI POTENSIAL, DAN POTENSIAL LISTRIK
Nah readers, sekarang kita akan memasuki bagian ke dua dari materi kita kali ini. Yuk disimak penjelasannya :
1. HUKUM GAUSS
Selain hukum coulomb atau gaya coulomb, ada juga hukum gauss loh readers. Apa sih hukum gauss itu? Hukum gauss adalah hukum yang menentukan besarnya sebuah fluks listrik (total garis medan listrik yang menembus suatu luas permukaan tertentu) yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan total muatan listrik yang melingkupi permukaan tertutup dibagi dengan pemitivitas udara.
FYI nih readers, seperti namanya, Hukum Gauss dirumuskan oleh seorang matematikawan atau fisikawan Carl Friedricch Gauss (1777-1855). Secara matematis hukum Gauss dapat dirumuskan sebagai berikut :
Seperti kita ketahui nih readers, muatan positif memiliki ”kecenderungan” bergerak ke arah negatif tanpa ada pengaruh dengan gaya luar sekalipun. Hal ini menunjukan bahwa ada energi tertentu yang berasal dari muatan negatif yang membuat muatan positif tertarik atau ”jatuh” padanya. Energi ini disebut energi potensial listrik nih readers.
Energi potensial listrik merupakan peristiwa dimana jika sebuah partikel yang bermuatan bergerak dalam suatu medan listrik yang dimana medan listrik tersebut akan mengarahkan gaya dan melakukan kerja terhadap partikel tersebut. Suatu objek dapat memiliki energi potensial listrik karena dua elemen utama: muatan listriknya sendiri dan posisi relatifnya terhadap objek bermuatan listrik lainnya.
Secara matematis, energi potensial listrik dirumuskan sebagai berikut :
3. POTENSIAL LISTRIK
Potensial listrik merupakan perubahan energi potensial per satuan muatan ketika sebuah muatan uji dipindahkan di antara dua titik. Secara matematis, potensial listrik dapat dirumuskan sebagai berikut nih readers :
Potensial listrik merupakan besaran skalar. Dan apabila terdapat potensial listrik yang dihasilkan oleh beberapa muatan sumber, maka resultan dari potensial listriknya dirumuskan sebagai berikut :
4 HUBUNGAN POTENSIAL LISTRIK DAN MEDAN LISTRIK
a. Pada konduktor dua keping sejajar
Konduktor dua keping sejajar merupakan dua keping logam sejajar yang dihubungkan dengan sebuah baterai sehingga saling mendapatkan muatan yang sama namun berlawanan tanda. Medan listrik pada konduktor jenis ini disebut dengan medan listrik homogen. Hubungan antara potensial listrik dan medan listrik pada konduktor dua keping sejajar dinyatakan dalam perumusan berikut :
Muatan pada bola logam berongga tersebar merata pada permukaannya, hal ini disebabkan karena di dalam bola tidak ada muatan atau q = 0. Potensial listrik pada bola logam berongga yang bermuatan adalah sebagai berikut :
C. KAPASITOR DAN PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
1. KAPASITOR
Diantara readers semua nih, pasti gak ada yang bisa lepas dari interaksi dengan alat elektronik kan? Mulai dari TV, HP, AC, lemari es, dan lainnya. Readers tahu dong pastinya kalau alat tersebut menyimpan energi untuk dapat digunakan? Untuk melakukan hal tersebut, di dalam alat elektronik itu terdapat kapasitor.
Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Sebuah kapasitor terdiri atas dua keping konduktor bermuatan sama besar dan tak sejenis, yang ruang di antaranya diisi oleh dielektrik (penyekat), seperti kertas atau udara. Satuan Internasional dari kapasitansi (kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik) adalah Farad (F). kapasitor dirumuskan sebagai berikut :
2. KAPASITAS KAPASITOR KEPING SEJAJAR
Kapasitor keping sejajar dihubungkan dengan baterai, yang memberikan muatan +q pada keping pertama, dan muatan -q pada keping kedua. Kapasitas kapasitor keping sejajar di rumuskan secara matematis sebagai berikut :
3. RANGKAIAN KAPASITOR
Rangkaian kapasitor dibagi menjadi dua, yaitu rangkaian seri dan paralel. Untuk info lebih lanjut, yuk perhatikan gambar dibawah ini :
4. ENERGI POTENSIAL KAPASITOR
Readers tahu gak sih kalau kapasitor juga punya energi potensial loh yang tersimpan di dalamnya! kapasitor merupakan komponen yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Artinya, di dalam kapasitor juga tersimpan energi listrik. Secara matematis, energi listrik yang dihasilkan oleh kapasitor dirumuskan sebagai berikut :
5. PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Nah, seperti biasanya, tentu akan lebih menyenangkan apabila mengetahui apa saja sih penerapan nyata dari materi yang kita bahas kali ini, yaitu listrik statis. Untuk itu, yuk readers simak gambar dibawah ini :
PENUTUP
Nah, tidak terasa sekarang kita sudah berada di penghujung blog ini. Bagaimana readers? Sekarang sudah paham belum nih mengenai listrik statis sekaligus penerapannya? Mudah bukan untuk dipelajari? Jangan lupa untuk nantikan postingan dari blog ini selanjutnya ya. Semoga kiranya blog ini membawa banyak manfaat dan pengetahuan bagi readers semua yang mengulik tentang fisika. Semangat belajar readers!
SUMBER
https://www.kompas.com/skola/read/2020/04/20/200000169/muatan-dan-medan-listrik?page=all
https://www.ruangguru.com/blog/medan-listrik-fisika-smp-kelas-9
https://www.kelaspintar.id/blog/edutech/memahami-hukum-gauss-6054/
https://www.detik.com/edu/detikpedia/d-5551655/energi-potensial-pengertian-jenis-dan-rumusnya-dalam-fisika
https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/kapasitor-fisika-kelas-12/
Komentar
Posting Komentar