Subscribe via RSS Feed

LISTRIK STATIS

[ 1 ] July 14, 2014 |

Pada peristiwa balon digosok dengan kain wool kita melihat, balon yang digosok tadi dapat menarik serpihan kertas tissu, atau juga dapat membelokkan arah tumpahan air.

Sisir yang digosok dengan rambut, sisirnya dapat menarik serpihan kertas. Begitu juga dengan kaca yang digosok dengan kain sutra kaca dapat menarik benda lain.

Peristiwa ini kitas sebut dengan gejala listrik statis. Hal ini dapat terjadi karena benda yang digosok-gosokkan memperoleh muatan listrik.

 

Jenis Muatan Listrik

Ada 2 jenis muatan listrik

1. muatan positif (+)

2. Muatan negatif (-)

Interaksi antar Muatan Listrik

1. Muatan sejenis jika didekatkan akan saling tolak menolak

2. Muatan yang berlwanan jenis jika didekatkan akan saling tarik menarik

Gejala Listrik Statis dapat dijelas dengan teori atom.

Atom adalah paartikel terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur. Atom dapat dibagi lagi menjadi

1. elektron (partikel bermuatan negatif)

2. proton bermuatan positif menjadi inti atom

3. netron tak bermuatan mengikat proton di dalam inti atom (nukleoan)

Contoh atom yang sederhana yaitu atom hidrogen (H) hanya terdiri dari satu proton (+) dan satu elektron(-)

atom H

 

 

 

 

 

 

Pada atom hidrogen tidak terdapat netron karena hanya terdiri satu proton pada inti.

atom helium

 

 

 

 

 

 

 

 

Pada atom helium di intinya terdapat netron yang berfungsi mengikat proton dalam inti. Pada atom hidrogen dan helium di atas jumlah proton sama dengan jumlah elektron maka atom ini tidak bermuatan listrik (netral).

Atom bermuatan listrik akibat perubahan jumlah elektron.

Atom bermuatan negatif(-)  jika mendapat tambahan elektron dari luar. Sebaliknya atom bermuatan positif jika kekurangan elektron.

 

HUKUM COULOMB

Besarnya gaya tarik menarik darn tolak menolak  dari 2 muatan yang didekatkan dipelajari oleh Coulomb yang kemudian mengeluarkan hukum sebagai berikut

"Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak dari 2 benda bermuatan sebanding dengan besar muatan benda itu sendiri, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya."

Hukum ini dirumuskan Coulomb menjadi

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

Q1=Q2= jumlah muatan listrik (coulomb)

r = jarak antar muatan (m)

k= konstanta \ coulomb =9 \times 10^{9}

F = gaya listrik (newton)

Soal

Dua muatan sejenis yaitu Q_1=2\times10^{-6}C dan Q_{2}=6\times 10^{-4}C dengan jarak 6 cm, besar gaya tolak menolak??

Q_1=2\times10^{-6}C

Q_{2}=6\times 10^{-4}C

r=6cm=0,06\ m

Rumus

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

F=\frac{9.10^{9} \times 2\times {10^{-6}}\times 6\times{10^{-4}}}{0,06^{2}}

F=\frac{108.10^{9-6-4} }{\frac{36}{10000}}

F={108.10^{9-6-4} }\times {\frac{10000}{36}}

F=3.10^{-1}.10^{4}

F=3.10^{3}N=3000 \ N

Contoh Soal 2

Dua buah benda A dan B bermuatan terpisah pada jarak 3 m seperti gambar berikut. Jika muatan Benda A adalah adalah 3 C, muatan benda B adalah 4 C dan tetapan k = 9 × 109 dalam satuan standar, maka pernyataan yang benar adalah....

Penyelesaian

Q1 = 3 C

Q2= 4 C

r = 3 m

F = ......?

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

F=\frac{9.10^{9} \times 3\times 4}{3^{2}}

F=\frac{9.10^{9} \times 3\times 4}{9}

F= 12\times 10^{9}N

 SOAL

Dua muatan menghasilkan gaya sebesar 72 N pada jarak 30 cm, jika jarak diperkecil sepersepuluh dari semula berapakah besar gayanya sekarang?

Penyelesaian

F1 = 72 N

r1 = 30 cm

r2 = \frac{1}{10}\times 30 = 3 cm

\frac{F1}{F2}=\frac{r_{2}^{2}}{r_{1}^{2}}

\frac{72}{F2}=\frac{3^{2}}{30^{2}}

\frac{72}{F2}=\frac{9}{900}

\frac{72}{F2}=\frac{1}{100}

F2 = 7200 N

SOAL MENGUJI DIRI HAL 151

2.Dua buah muatan listrik yang masing-masing besarnya +80C dan -40C menimbulkan gaya tarik menarik sebesar 7,2 N. Berapakah jarak kedua muatan tersebut?

Q_{1}=80C

Q_{2}=-40C

F=7,2 N

R =.....?

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

7,2=\frac{9.10^{9} \times 80\times 40}{r^{2}}

7,2.r^{2}=9.10^{9}\times 80\times 40

1,8.r^{2}=9.10^{9}\times 80 \times10

0,2.r^{2}=10^{9}\times 80 \times10

0,1.r^{2}=10^{9}\times 80 \times 5

0,1.r^{2}=400\times 10^{9}

r^{2}=\frac{400\times 10^{9}}{0,1}

r^{2}=4000 \times 10^{9}

r^{2}=4\times 10^{3}\times 10^{9}m

r^{2}=4\times 10^{12}

r=\sqrt {4\times 10^{12}}=2 \times 10^{6} m

atau

7,2.r^{2}=28800.10^{9}

r^{2}=\frac{28800.10^{9}}{7,2}

r^{2}=4000.10^{9}

r^{2}=4\times 10^{3}.10^{9}=4.10^{12}

r=\sqrt{4.10^{12}}= 2.10^{6}m

 

Tugas No.2

Gaya tarik menarik antara dua buah benda bermuatan listrik adalah 27 N . Jarak antara kedua muatan 3,5 m . Jika muatan salah satu benda 7\times 10^{-9}C . Berapakah muatan listrik benda yang lain?

Penyelesaian

F = 27 N

r = 3,5

Q1 = 7\times 10^{-9}C

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

27=\frac{9.10^{9} \times 7.10^{-9}\times Q_{2}}{3,5^{2}}

27=\frac{63\times Q_{2}}{12,25}

Q_{2}=\frac{27\times 12,25}{63}=5,25\ C

karena tarik menarik maka Q2 negatif

SOAL

Dua muatan terpisah sejauh 3 mm masing masing 6\times 10^{-9}C gaya interaksi yang timbul adalah

(k=9\times 10^{9}) ....

a. 36 N        b.108 N       c.3,6\times 10^{4}N          d.1,08\times 10^{5}N

Diketahui:

Q1=Q2=6\times 10^{6}C

r = 3mm=\frac{3}{1000}=\frac{3}{10^{3}}=3.10^{-3}m

rumus

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

F=\frac{9.10^{9} \times 6.10^{-6}\times 6.10^{-6}}{(3.10^{-3})^{2}}

F=\frac{324.10^{9-6-6}}{9.10^{-6}}

F=36\times \frac{10^{-3}}{10^{-6}}

F=36\times 10^{-3}.10^{6}=36.10^{3}=\frac{36}{10}.10.10^{3}=3,6.10^{4}\textup{N}

 

 

 

 Pengaruh Jarak Terhadap Gaya Listrik

Kuadrat jarak berbanding terbalik dengan besar gaya listrik.

Jika 2 muatan berada pada jarak r1 menghasilkan gaya listrik F1, andaikan jarak keduanya diubah menjadi r2 maka besar gayanya sekarang menjadi

\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{\frac{k.Q1.Q2}{r_{1}^{2}}}{\frac{k.Q1.Q2}{r_{2}^{2}}}

\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{k.Q1.Q2}{r_{1}^{2}}\times \frac{r_{2}^{2}}{k.Q1.Q2}

 

\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{r_{2}^{2}}{r_{1}^{2}}

 

 

Jika gaya 2 benda bermuatan 3000 N dengan jarak 6 cm, apabila jarak kita dekatkan menjadi 3 cm berpakah besar gayanya sekarang? Semakin besar atau semakin kecil???

Penyelsaian

F1 = 3000 N

r1 = 6 cm

r2 = 3 cm

F2= .....?

 

\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{r_{2}^{2}}{r_{1}^{2}}

\frac{3000}{F_{2}}=\frac{3^{2}}{6^{2}}

\frac{3000}{F_{2}}=\frac{9}{36}

\frac{3000}{F_{2}}=\frac{1}{4}

F2 = 4 x 3000

F2 = 12000 N

Soal Kelas IX E

Muatan listrik 2 buah benda masing masing -10C dan jarak keduanya 0,5 m, berapakah gaya tolak menolak yang terjadi jika jarak dijadikan 2 kali semula???

Q_{1}=Q_{2}=10C

r=0,5 m

a. F1

b.F2 jika jarak diubah 2 kali semula

Penyelesaian

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

F=\frac{9.10^{9} \times 10\times 10}{0,5^{2}}

F=\frac{9.10^{9} \times 100}{0,25}

F=\frac{9.10^{9} \times 10^{2}}{0,25}

F=\frac{9.10^{11} }{0,25}

F=36 \times 10^{11}\ N

\large F=3,6 \times 10^{12}\ N

Soal B

 

r2 = 2 x 0,5

r2= 1 m

F=\frac{9.10^{9} \times 10\times 10}{1^{2}}

F=9.10^{11} N

 

Hitung pula gayanya sekarang jika jarak diubah 1/4 dari semula???

F_{3}=\frac{1}{(\frac{1}{4})^{2}}\times F_{1}

F_{3}=\frac{1}{(\frac{1}{16})}\times F_{1}

F_{3}=1 \times \frac{16}{1}\times F_{1}

F_{3}=16 \times F_{1} \ N

F_{3}=16 \times 36 \times 10^{11}

F_{3}=576 \times 10^{11}\ N

F_{3}=5,76 \times 100 \times 10^{11}

\large \large F_{3}=5,76\times 10^{13}\ N

 

 

\large Q_{1}=3 \times 10^{9} C

\large Q_{2}=5 \times 10^{9} C

\large r=3 cm = \frac{3}{100}m

jawab:

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

\large F=\frac{9.10^{9} \times 3.10^{9}\times 5.10^{9}}{(\frac{3}{100})^{2}}

\large \large F=\frac{135.10^{9+9+9} }{(\frac{9}{10000})}

\large \large \large F=\frac{135.10^{9+9+9} }{(\frac{9}{10^{4}})}

\large \large \large \large F=\frac{135.10^{27} }{(\frac{9}{10^{4}})}

\large F={135.10^{27} }\times {(\frac{10^{4}}{9})}

\large F = 15 \times 10^{27+4}

\large \large F = 15 \times 10^{31}N

\large \large \large F = 1,5 \times 10 \times 10^{31}N

\large F = 1,5 \times 10^{32}N

Soal LKS hal 95

Dalam suatu penghantar mengalir muatan 3C selama 0,5 menit .Berapakah kuat arus yang mengalir pada penghantar

Q= 3 C

t = ½ menit = 30 s

I=\frac{Q}{t}=\frac{3}{30}=0,1 A

=0,1 \times 1000 = 100 mA

MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah ruang disekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh muatan listrik benda itu.

sumber:http://tienkartina.wordpress.com/2010/10/14/medan-listrik-kuat-medan-listrik/

 

Medan listrik dilukiskan dengan garis garis gaya listrik yang arahnya dari kutub (+) ke kutub (-).

 

garis gaya listrik

 

 

 

 

Makin rapat garis garis gaya listrik maka semakin kuat besar medan listriknya

Medan listrik (E) dirumuskan:

\large E=\frac{F}{Q}

F = gaya listrik statis (N)

Q = muatan listrik  (coulomb=C)

E = medan listrik (N/C)

Besar gaya listrik

F=\frac{k \times Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}

besar medan litrik di Q1 adalah

E=\frac{\frac{k.Q1.Q2}{r^{2}}}{Q1}

E=\frac{k.Q2}{r^{2}}

Soal No 12

Sebuah muatan 6.10^{-6}C berada di dalam ruangan pada jarak 3 cm. Besar medan listriknya adalah....(k=9\times 10^{9})

A. 6\times 10^{7}C

B. 12\times 10^{7}C

C. 15\times 10^{7}C

D. 20\times 10^{7}C

E=\frac{9.10^{9}.6.10^{-6}}{(3.10^{-2})^{2}}

E=\frac{9.6.10^{9-6}}{(9.10^{-4})}

E=6.\frac{10^{3}}{10^{-4}}

E=6.10^{3+4}=6.10^{7}N/C

 

ELEKTROSKOP

 

 

ELEKTROSKOPhttp://1.bp.blogspot.com/-H5jVXNLh2FY/U_SD3J3aA8I/AAAAAAAAKyQ/ZM5Dpx-3QY8/s1600/elektroskop.jpg

 

Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui apakah suatu benda bermuatan listrik atau tidak.

Elektroskop yang tidak bermuatan maka kakinya-kakinya kuncup. Jika elektroskop didekatkan dengan benda bermuatan negatif seperti batang sisir yang sudah digosok dengan wol/rambut, maka muatan negatif yang ada dikepala elektroskop akan tertolak ke daun elektroskop. Akibatnya daun bermuatan negatif dan tertolak / mengembang.

Memuati elektroskop

ELEKTROSKOPhttp://fisikastudycenter.com/animasi-fisika/280-cara-memuati-elektroskop-agar-positif

Elektroskop netral didekatkan dengan benda bermuatan negatif , muatan negatif di kepala elektroskop tertolak ke bawah . Akibatnya daun mengembang karen timbul gaya tolak menolak. Kemudian kepala elektroskop kita sentuh dengan tangan akibatnya muatan negatif terhantar ke bumi (di ground kan), akibatnya daun kuncup karena tak bermuatan. Muatan negatif yang kita dekatkan tadi kita jauhkan dari kepala elektroskop , akibatnya muatan positif yang terkumpul di kepala elektroskop terdistribusi merata ke daun, dan daun mengembang bermuatan lisrik.

Pada proses penginduksian elektroskop muatan yang diperoleh elektroskop berlawanan dengan penginduksinya. Pada contoh di atas elektroskop didekatkan dengan dengan muatan negatif hasil induksinya positif.

Beda Potensial Listrik

Untuk memindahkan Q  coulomb muatan dibutuhkan W joule energi maka besar beda potensial antara titik A dan B adalah

V = \frac{W}{Q}

W= energi listrik untuk memindahkan muatan listrik (joule)

Q= jumlah muatan (coulomb)

V= beda potensial antara titik A dan B (volt = V)

Contoh:

Q= 8 C

V = 24 V

W= ....?

W = V x Q

W = 24 x 8

W  = 192 joule

Soal

Untuk memindahkan 300 C muatan dari A ke B, membutuhkan 1500 J. Berapakah beda potensial titik A dan B?

Q = 300C

W= 1500 joule

V = \frac{W}{Q}

V=\frac{1500}{300}

V= 5 volt

Bila beda potensial antara 2 titik sebesar 10 v dapat menghasilkan energi sebesar 500 joule, maka besar  muatan listrik yang mengalir ???

1) Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut:
(1) magnet menarik paku
(2) mistar plastik dapat menarik potongan kertas kecil setelah digosok dengan rambut
(3) menjelang hujan lebat turun banyak terjadi petir
(4) jas hujan yang dijemur saling menempel kedua sisinya dengan erat

Peristiwa yang melibatkan gejala listrik statis adalah...
A. 1, 2 dan 3
B. 2, 3 dan 4
C. 1, 2 dan 4
D. 1, 3 dan 4

2) Perhatikan gambar berikut!

Proton, elektron dan neutron ditunjukkan oleh nomor....
A. 1 = proton, 2 = elektron, 3 = neutron
B. 1 = proton, 2 = neutron, 3 = elektron
C. 1 = elektron, 2 = proton, 3 = neutron
D. 1 = neutron, 2 = elektron, 3 = proton

3) Bagian atom yang bermuatan negatif adalah....
A. proton
B. elektron
C. neutron
D. positron

4) Atom disebut netral jika....
A. jumlah proton sama dengan jumlah elektron
B. jumlah proton sama dengan jumlah neutron
C. jumlah elektron sama dengan jumlah elektron
D. jumlah proton sama dengan jumlah elektron sama dengan jumlah neutron

5) Sebuah atom yang bermuatan positif mempunyai....
A. jumlah proton melebihi jumlah elektron
B. jumlah elektron melebihi jumlah proton
C. jumlah elektron melebihi jumlah neutron
D. jumlah proton melebihi jumlah neutron

6) Atom berikut memiliki muatan....

A. + 2
B. − 2
C. + 3
D. − 5

7) Batang kaca yang setelah digosok kain sutera akan bermuatan positif hal ini terjadi karena...
A. batang kaca melepas elektron ke  kain sutera
B. batang kaca menerima sebagian neutron dari kain sutera
C. batang kaca menerima sebagian proton dari kain sutera
D. batang kaca menerima sebagian positron dari kain sutera

8) Amir menggosok sebuah mistar plastik dengan kain wool kemudian menggantungnya pada statif. Sementara itu Budi menggosok sebatang ebonit dengan kain wol kemudian mendekatkan ebonit tersebut pada mistar Amir. Yang kemudian terjadi adalah...
A. mistar plastik yang bermuatan positif menolak ebonit yang bermuatan positif
B. mistar plastik yang bermuatan negatif menolak ebonit yang bermuatan negatif
C. mistar plastik yang bermuatan positif menarik ebonit yang bermuatan negatif
D. mistar plastik yang bermuatan negatif menarik ebonit yang bermuatan positif

9) Perhatikan tabel berikut:

Hasil penggosokan yang benar adalah...
A. kaca menjadi bermuatan negatif
B. sisir plastik menjadi bermuatan positif
C. penggaris plastik menjadi bermuatan positif
D. ebonit menjadi bermuatan negatif

10) Dua buah benda A dan B bermuatan terpisah pada jarak 3 m seperti gambar berikut. Jika muatan Benda A adalah adalah 3 C, muatan benda B adalah 4 C dan tetapan k = 9 × 109 dalam satuan standar, maka pernyataan yang benar adalah....

A. Gaya yang bekerja pada A sebesar 24 × 109 N, pada B sebesar 24 × 109 N
B. Gaya yang bekerja pada A sebesar 12 × 109 N, pada B sebesar 12 × 109 N
C. Gaya yang bekerja pada A sebesar 6 × 109 N, pada B sebesar 6 × 109 N
D. Gaya yang bekerja pada A sebesar 4 × 109 N, pada B sebesar 8 × 109 N

11) Benda A memiliki muatan negatif sebesar 5 μC dan benda B besar muatannya belum diketahui. Jika kedua benda terpisah sejauh 30 cm dan benda B menarik benda A dengan gaya sebesar 4 N maka besar muatan benda B dan jenisnya adalah....
(Tetapan k = 9 × 109 dalam satuan standar)
A. 6 μ C dan muatan benda B positif
B. 6 μ C dan muatan benda B negatif
C. 8 μ C dan muatan benda B positif
D. 8 μ C dan muatan benda B negatif

12) Untuk membawa muatan listrik 8 Coulomb dari satu titik ke titik lain yang mempunyai beda potensial 24 volt, diperlukan energi sebesar....
A. 56 J
B. 95 J
C. 164 J
D. 192 J
Read more: http://fisikastudycenter.com/bank-soal-semester-smp/250-smp-listrik-statis#ixzz3BpjpQgWY

ARUS LISTRIK

Arus listrik adalah aliran muatan listrik.

http://www.rumus-fisika.com/wp-content/uploads/2014/03/Pengertian-Arus-Listrik-dan-Beda-Potensial.jpg

Bola A lebih positif dari bola B, A lebih banyak kekurangan elektron dari B. Bola B dengan demikian memiliki lebih banyak elektron dibandingkan A.

Potensial A lebih besar dari B, jika bola A dan B dihubungkan maka muatan negatif (-) akan mengalir dari bola B ke A.

Dengan demikian muatan negatif mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.

 

A

Arus listrik mengalir dari kutub (+) atau potensial tinggi ke potensial rendah (kutub -)

Kuat Arus Listrik , jumlah muatan listrik yang mengalir setiap detiknya

dirumuskan menjadi

I=\frac{Q}{t}

Q = muatan listrik (coulomb)

t = waktu (sekon)

I = kuat arus listrik  (ampere= A)

Contoh hal 190 no.1

Penyelesaian

I = 2 A

t = 0,5 jam = 0,5 x 3600

t = 1800 s

Q =.....?

Q = I \times t

Q=2 \times 1800 = 3600 C

No.2

I=500mA=\frac{500}{1000}=0,5A

t =7 menit= 7 \times 60=420 \ s

Q= ........?

Q=I \times t

Q=0,5 \times 420 = 210 \ C

Diketahui:

Q= 130 C

t= 2 jam = 2 x 3600 = 7200 s

I =...?

I=\frac{Q}{t}

I=\frac{130}{7200}

I = 0,018 A

I =10 A

t= 2 menit = 2 x 60 = 120 s

Q=....?

Q = I x t

Q = 10 x 120

Q = 1200 C

Soal No.7

Q = 3 C

t = 1/2 menit = 30s

I=\frac{Q}{t}

I=\frac{3}{30}=0,1A =0,1 \times 1000 = 100 mA

Jawab: A

HUKUM KIRCHOFF I

Besarnya kuat arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan besarnya kuat arus yang keluar dari titik itu.

Besar I masuk cabang sama dengan besar I keluar cabang

i_{1}+i_{2}+i_{3}=i_{4}+i_{5}

 

Soal Buku Paket hal 190 No 7

I masuk = I keluar

10 + 7 = 3 + I

17 = 3 + I

I = 17 - 3

I1 = 14 A

 

Category: FISIKA KELAS IX, Fisika SMP

About reza suherfy:

Muhammad Reza Suherfy Pane
Lahir : Medan 29 Juli 1962
SMA : SMA Prayatna Medan angkatan ’81
Kuliah : IKIP Jakarta,Fakultas Teknik ,Jurusan Teknik Elektronika
Mengajar dibilangan Jakarta Selatan
Situs ini jauh dari sempurna bantuan dari sana sini sangat dibutuhkan, tetapi ini bagian dari perjuanganku untuk mempermudah para siswa yang ingin menuntut ilmu. Semoga ALLAH meridhoi amiiiiin

View author profile.

Comments (1)

Trackback URL | Comments RSS Feed

  1. Gaston04 says:

    I think your website needs some fresh posts.
    Writing manually takes a lot of time, but there is tool for this time consuming task, search for:
    ssundee advices unlimited content for your blog

Leave a Reply




If you want a picture to show with your comment, go get a Gravatar.