Muatan Listrik (Teori, Sifat Muatan Listrik, Rumus dan Contoh Soal)

Muatan Listrik - Apa itu muatan listrik ? Muatan listrik merupakan sifat (muatan dasar) yang dibawa oleh partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. Muatan listrik dari suatu partikel dasar bisa berjenis positif dan negatif.

Bila dua benda memiliki muatan yang sama akan tolak menolak dan kedua benda tersebut akan tarik menarik jika muatannya berbeda jenis. Asal Anda hitung tahu, partikel dasar dan subatomik seperti elektron dan proton punya muatan listrik. Elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif. Berikut teori- teori yang membahas tentang muatan listrik, yakni :

Teori Atom Tentang Muatan Listrik


Menurut teori atom, setiap atom terdiri atas tiga macam partikel. Ketiga macam partikel tersebut digambarkan dengan model atom. Ketiga macam partikel penyusun atom yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak di pusat atom, sedangkan elektron selalu bergerak mengelilingi proton dan neutron dengan lintasan tertentu. Massa proton dan neutron jauh lebih besar daripada elektron makanya hal ini terjadi.

Oleh karena itu, proton dan neutron disebut sebagai inti atom (nukleon). Inti atom mempunyai gaya tarik. Hal inilah yang menyebabkan proton dan neutron dapat rekat menjadi satu serta elektron dapat bergerak mengelilingi inti pada lintasannya. Pada kenyataan diatas, maka dapat dibedakan atom menjadi tiga macam :
  • a. atom netral, yaitu atom yang mempunyai jumlah proton sama dengan elektron,
  • b. atom bermuatan positif, yaitu atom netral yang melepaskan elektron (kekurangan elektron).
  • c. atom bermuatan negatif, yaitu atom netral yang menangkap elektron (kelebihan elektron).

Hukum Coulomb Tentang Muatan Listrik


Bisa dinyatakan secara singkat bahwa elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan atau netral. Satuan muatan listrik dalam SI dinyatakan dengan Coulumb disingkat C, satuan tersebut diambill dari nama seorang fisikawan Perancis Charles Augustin Coulumb (1736-1806) yang telah banyak berjasa pada bidang fisika terutama pada listrik statis. Satuan muatan listrik bisa juga digunakan satuan yang lebih kecil yaitu mikrocoulumb (μ C) yang besarnya :

1 μ C = 10-6 C

Secara matematis hukum Coulumb tersebut dapat dituliskan : 
Muatan Listrik (Teori, Sifat Muatan Listrik, Rumus dan Contoh Soal)
Dimana:
F = gaya tolak-menolak atau tarik-menarik satuannya Newton
Q1, Q2 = muatan listrik satuannya Coulumb
r = jarak kedua muatan satuannya meter
k = konstanta pembanding 9 x 109 Nm2C-2

Pada 2 muatan listrik masing-masing 1 Coulumb, berjarak 1 m, maka akan mengalami gaya listrik antara dua muatan listrik tersebut sebesar 9 x 109 N.

Sifat-sifat dari Muatan Listrik


Sifat dari muatan listrik mirip dengan sifat pada manusia, yaitu :

1. Muatan Sejenis akan tolak menolak dan muatan tidak sejenis akan tarik menarik. Ini mirip laki-laki sama perempuan. Ketika berlawanan jenis akan punya kecenderungan untuk tarik menarik dan jika sesama jenis akan punya kecenderungan untuk tolak menolak.
2. Muatan Listrik adalah besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6,24 x 1018 e (e = muatan proton). Yang dikandung dalam muatan oleh sebuah proton adalah 1,602 x 10-19 coulomb. Elektron mempunyai muatan yang sama dengan proton tapi berbeda jenis (-)1,602 x 10-19coulomb.
3. Muatan Listrik mirip dengan massa. Ia punya hukum kekekalan muatan sama seperti hukum kekekalan massa Gaya antar muatan ini juga bersifat konservatif dan terpusat. Yang ditimbulkan gaya oleh dua muatan itu punya karakter yang sama seperti gaya gravitasi yang ditumbulkan oleh dua buah benda dengan massa tertentu.

Contoh Soal 

Ada sebuah benda bermassa 40 gram dan bermuatan q1  = 1 μC digantungkan pada seutas tali ringan dengan massa diabaikan. Tepat di sebelah kiri benda tersebut diletakkan muatan q2dengan muatan -2 μC yang menyebabkan posisi benda bergeser ke kiri. Jika diketahui k = 9. 109 Nm2/C2 dan G = 10 ms-2, tentukan berapa tegangan yang dialami tali tersebut..

Jawab :
Saat menjawab soal tersebut Anda harus menentukan terlebih dahulu besarnya gaya coulomb (gaya tarik menarik muatan) dan kemudian untuk mencari tegangan kita gunakan aturan phytagoras karena tegangan talinya merupakan resultan dari dua gaya, gaya berat muatan q1 dan gaya coulomb.
Sehingga :
Muatan Listrik (Teori, Sifat Muatan Listrik, Rumus dan Contoh Soal)
Setelah gaya tarik menarik antara kedua muatan listrik ketemu, untuk mencari tegangan tali kita cari resultannya dengan gaya berat muatan
Muatan Listrik (Teori, Sifat Muatan Listrik, Rumus dan Contoh Soal)
Jadi besarnya tegangan tali yang terjadi adalah 0,28 N.

Kesimpulan


Demikian penjelasan tentang Muatan Listrik. Benda-benda bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas, gabus atau benda-benda lain yang ringan. Semoga bermanfaat. Terima kasih.



Sunday, April 29, 2018 - tanpa komentar

0 komentar untuk artikel ini. Ingin berkomentar?

Emoticon Emoticon

Perlihatkan Semua Komentar Tutup Semua Komentar