1.MUATAN LISTRIK DAN MUATANNYA Muatan listrik, adalah

1.MUATAN LISTRIK DAN MUATANNYA
Muatan listrik, adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Satuannya adalah coulumb, yang
merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar.muatan listrik merupakan sifat dasar yang dimiliki oleh
benda baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik
total suatu atom atau materi ini bisa positif,begitu pula sebaliknya. Besarnya muatan tergantung
dari kelebihan atau kekurangan elektron, oleh karena itu muatan atom merupakan kelipatan dari
satuan muatan listrik dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah
elektron yang mengelilinginya.
Benda bermuatan listrik ialah benda yang mempunyai kelebihan sejumlah elektron atau proton.
Benda yang kelebihan sejumlah elektron akan bermuatan negatif dan yang kelebihan sejumlah
proton dikatakan bermuatan positif. Sekelompok partikel bermuatan,misalnya atom-atom, atau
elektron-elektron, selalu menempati suatu volume tertentu. Jika ukuran volume yangditempati
partikel-partikel
bermuatan tersebut sedemikian kecilnya dibandingkan dengan jarak-jarak
lain dalam persoalan yang dibicarakan, maka partikel bermuatan tersebut dikatakan muatan titik.
Dalam literatur biasa digunakan huruf q atau Q untuk menyatakan jumlah kelebihan muatan
positif atau negatif pada suatu benda.
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap muatan Q besar atau kecil, positif atau negatif
adalah merupakan kelipatan dari :
Disini “e” adalah muatan untuk satu elektron dan Coulomb (C) adalah satuan muatan listrik.
Contohnya, “Q=0,5 C” berarti “kuantitas muatan listrik adalah 0,5 coulomb”.
2.HUKUM COULUM
dilambangkan dengan C, adalah satuan SI untuk muatan listrik, dan didefinisikan dalam ampere
1 coulomb adalah banyaknya muatan listrik yang dibawa oleh arus sebesar 1 ampere mengalir
selama 1 detik. 1 coulomb adalah 6.24×1018 kali muatan elektron. Gambar1-1menunjukkan dua
muatan titik QI dan Q2 terpisah pada jarak r dengan QI terletak dipusat salib sumbu XYZ.
Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya elektrostatika pada muatan Q2 akibat muatan QI
adalah:
degan besarannya
Disini
adalah vector perpindahan dari QI ke Q2 sehingga gaya
elektrostatika pada muatan QI akibat muatan Q2 adalah
Dari percobaan diperoleh bahwa:
Dengan cara matematika konstanto E 0 yang disebut permitivitas rnanghampa didefinisikan
sebagai:
Jika QI dan Q~ berada dalam medium dielektrika isotropic misalnya minyak,maka Eo dalam. (11) harns diganu dengan E=KEo dan K disini adalah konstanta dielektrika.
Alat Uji GayaCoulomb(Neraca Puntir)
Misalnya QI,Q2,Q3,……Qn pada posisi tetap dalam suatu susunan salib sumbu.Maka gaya pada
muatan QI akibat muatan-muatan lainnya adalah:
Disini
adalah gaya elektro statika pada muatan QI akibat muatan Q2′ dan seterusnya
Seorang fisikawan Perancis Charles Coulomb (1736 – 1806) menyelidiki adanya gaya
listrik pada tahun 1780-an dengan menggunakan pengimbang torsi. Walaupun peralatan
yang khusus yang mengukur muatan listrik tidak ada pada masa Coulomb, ia menyiapkan
bola-bola kecil dengan muatan yang berbeda dan rasio kedua muatan diketahui. Hasil
eksperimennya menyimpulkan bahwa:
1. Gaya interaksi antara dua muatan se-banding dengan hasil kali dua muatan.
2. Gaya interaksi antara dua muatan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara ke
dua muatan ( Gambar 8 )
Secara matematis hasil pengamatan secara eksperimen dapat dinyatakan dengan persamaan :
dengan k adalah konstanta pembanding yang besarnya (8,988 x 10 9 ) N.m 2 /C 2 (biasanya
dibulatkan menjadi 9 x 10 9 N.m 2 /C 2 ).
Gaya F pada hukum Coulomb menyatakan besar gaya listrik yang diberikan masing-masing
benda bermuatan kepada yang lainnya, dan hukum ini hanya berlaku untuk muatan yang diam.
Arah gaya listrik selalu sepanjang garis yang menghubungkan ke dua benda tersebut. Jika
ke dua benda muatannya sejenis, maka gaya pada masing-masing benda berarah menjauhi
muatan (tolak-menolak). Sebaliknya jika ke dua benda muatannya tidak sejenis, maka
gaya pada masing-masing benda mempunyai arah menuju benda yang lain (tarik-menarik),
seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 9.
Gambar 9. Arah gaya tergantung jenis muatan (a) sejenis (b) tidak sejenis
Konstanta k seringkali ditulis dalam bentuk besaran yang berhubungan dengan sifat kelistrikan ε o yang disebut dengan permitivitas ruang hampa. Konstanta ini dihubungkan
dengan k=1/4πε o . dengan demikian hukum Coulomb dapat dituliskan
dengan
“ Gaya listrik, seperti gaya-gaya yang lain adalah besaran vektor. Suatu besaran vektor
mempunyai besar dan arah. Akan tetapi hukum Coulomb yang dituliskan dalam
persamaan di atas hanya akan memberikan besarnya gaya. Untuk menentukan arah,
perlu menggam-bar diagram dan menginterpretasikan hubungan dengan muatan secara
hati-hati. Ketika menghitung dengan hukum Coulomb, kita biasanya mengabaikan tanda
muatan-muatan dan menentukan arah berdasarkan pada apakah gaya tersebut tarik-menarik atau
tolak-menolak.”
“Elektroskop adalah alat untuk mengetahui apakah suatu benda bermuatan listrik atau tidak.”