Fisika 2 Pertemuan 8

LISTRIK
Listrik
statis
dinamis

Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir
dan perpindahan arusnya terbatas, fenomena
kelistrikan dimana muatan listriknya tidak
bergerak. Dalam pembahasan mengenai
listrik statis ini tidak membahas mengenai
aliran muatan listrik. Namun yang menjadi
pokok bahasan adalah interaksi antar muatan
dan fenomena-fenomena yang disebabkan
oleh adanya muatan listrik tersebut

+
Jenis muatan
n n
pp

e
Inti atom
e
Gaya tarik-menarik inti terhadap elektron antara atom satu dengan lain
berbeda. Karena sesuatu hal, elektron dapat lepas dari lintasannya dan
berpindah ke atom lain. Perpindahan elektron tersebut menyebabkan
perubahan muatan suatu atom. Berdasarkan hal itu atom
dikelompokkan menjadi tiga yaitu bermuatan negatif, bermuatan positif,
dan netral.

Kita mengetahui bahwa sisir yang digosokkan pada rambut kering kita,
dapat menarik potongan kertas tisu. Hal ini terjadi karena adanya induksi
listrik. Sebuah benda netral (tidak bermuatan) jika didekati benda
bermuatan positif, maka muatan negatif dalam benda tersebut akan
ditarik sampai pada jarak terdekat. Sebaliknya muatan negatif akan
ditolak sampai pada jarak terjauh. Akhirnya pada benda tersebut muatan
positif dan negatifnya akan terpisah dan itulah yang disebut induksi
listrik.

Peristiwa inilah yang terjadi pada potongan kertas tissu yang didekati
dengan sisir plastik yang bermuatan negatif. Setelah terjadi induksi maka
akan terjadi gaya tarik menarik antara sisir dan tissu, karena potongan
tissu sangat ringan maka akan menempel di sisir.
+
r
+


F~Q
F~ 1 / r2
F = KQ1Q2
r2
+
-
K = 9.109 Nm2/C2

Medan listrik digambarkan sebagai garis-garis gaya listrik yang memiliki
anak panah. Anak panah menunjukkan arah perpindahan muatan listrik
dalam suatu medan listrik. Muatan positif memiliki arah panah ke luar,
karena elektron meninggalkan benda tersebut sehingga menjadi
kekurangan elektron. Sebaliknya muatan negatif memiliki arah panah ke
dalam, karena elektron masuk ke benda tersebut sehingga menjadi
bermuatan negatif. Sekarang menjadi jelas kenapa muatan sejenis tolakmenolak dan muatan tidak sejenis akan tarik menarik.
E = KQ
r2
-
+
+
+

Energi potensial adalah usaha yang dilakukan gaya Coulomb,
untuk memindahkan muatan uji +q’ dari suatu titik ke titik
lainnya.
Ep = KQ1Q2
r

Potensial listrik didefinisikan sebagai energi
potensial listrik per satuan muatan sehingga
beda potensial listrik antara dua titik 1 dan 2
adalah
V = Ep
Q
V = KQ
r

Elektroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui
ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda.

Generator Van de Graff

Saat memegang permukaan bola logam yang bermuatan positif, maka terjadi
pemisahan muatan listrik dalam tubuh orang itu, muatan negatif ditarik sehingga
berkumpul di tangan dan muatan positif ditolak menuju ke kepala / rambut.
Karena masing-masing rambut memiliki muatan yang sama maka akan terjadi
gaya tolak antar rambut dan akhirnya rambutnya menjadi berdiri.

Printer laser

menggunakan prinsip listrik statis dengan cara memberi muatan pada drum
dengan laser sesuai gambar atau file yang akan dicetak. Drum yang bermuatan
listrik tersebut akan menarik serbuk toner dan selanjutnya akan menempel di
kertas. Kemudian kertas akan melewati fuser sebagai pemanas sehingga tinta
menempel sempurna di kertas. Hal inilah yang menyebabkan kertas keluar terasa
panas pada saat keluar dari printer. Prinsip kerja yang hampir samajuga terjadi
pada mesin fotocopy.
Listrik Dinamis


Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam
suatu penghantar. Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar
berlawanan arah dengan arah gerak elektron.
Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang
dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat
arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang
mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu. Jika dalam waktu t
mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah



Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru Fisika
berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan lebih dikenal sebagai
hukum Ohm yang berbunyi:
Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda
potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar tetap.
Hasil bagi antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan
listrik atau resistansi (R) dengan satuan ohm.


Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus
listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Dalam radio dan
televisi, resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan tegangan pada
nilai tertentu dengan tujuan agar komponen-komponen listrik lainnya
dapat berfungsi dengan baik.
Untuk berbagai jenis kawat, panjang kawat dan penampang berbeda
terdapat hubungan sebagai berikut:

Hukum I Kirchoff berbunyi:
Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama
dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.


Hukum I Kirchhoff tersebut sebenarnya tidak lain sebutannya dengan hukum kekekalan
muatan listrik.
Hukum I Kirchhoff secara matematis dapat dituliskan sebagai:


Pemakaian Hukum II Kirchhoff pada rangkaian tertutup yaitu karena ada
rangkaian yang tidak dapat disederhanakan menggunakan kombinasi seri dan
paralel.
Umumnya ini terjadi jika dua atau lebih ggl di dalam rangkaian yang
dihubungkan dengan cara rumit sehingga penyederhanaan rangkaian seperti ini
memerlukan teknik khusus untuk dapat menjelaskan atau mengoperasikan
rangkaian tersebut. Jadi Hukum II Kirchhoff merupakan solusi bagi rangkaianrangkaian tersebut yang berbunyi:
 Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak
listrik (ε) dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol.

Hukum Kirchoff II dirumuskan sebagai berikut:
Karena q = I . t, dimana I adalah kuat arus listrik dan t waktu,
maka besar usaha
 yang dilakukan adalah:
 W =V . I . t
 Karena V = I . R, maka besar usaha W yang sama dengan
energi listrik adalah


Besar Daya listrik (P) pada suatu alat listrik adalah
merupakan besar energi listrik (W) yang muncul tiap
satuan waktu (t), kita tuliskan.

Jika benda bermuatan +4,8x10-16
menangkap 3000 elektron, maka muatan
benda menjadi … Coulomb

Dua buah partikel bermuatan 2µC dan -4µC
berada pada udara terpisah pada jarak 3cm.
Besar gaya tarik menarik yang ditimbulkan
adalah … Newton

Potensial di titik P dari partikel A yang
bermuatan adalah 600Volt, dan kuat
medannya 200N/C, maka jarak dari titik P dan
A adalah…