Muatan Listrik

A. Muatan Listrik

Apakah yang kamu ketahui tentang muatan listrik? Apakah muatan listrik dibentuk dari listrik statis? Apa betul listrik itu bermuatan? Bagaimana cara mengetahui bahwa listrik bermuatan? Coba kamu lakukan kegiatan berikut.

K egiatan 1

Membuktikan Muatan Listrik Alat dan bahan kertas tisu

plastik transparansi gunting

Cara kerja

1. Buat potongan-potongan kecil kertas tisu.

2. Gosok-gosokkan plastik transparansi atau plastik sampul buku dengan kain (misalnya pada kain celana/rokmu).

3. Dekatkan plastik tersebut pada potongan kertas-kertas itu. Gejala apakah yang kamu amati? Catat hasil pengamatanmu.

4. Ganti potongan-potongan kertas tisu tersebut dengan benda-benda kecil lainnya, kemudian ulangi kegiatan di atas.

5. Ulangi lagi kegiatan di atas dengan benda-benda lain yang digosok sebagai pengganti plastik.

Analisis dan diskusi

1. Bandingkan hasil pengamatanmu terhadap perilaku kertas atau benda-benda kecil lainnya pada berbagai kegiatan yang telah kamu lakukan.

2. Apakah plastik transparansi bermuatan listrik?

3. Apakah potongan kertas tisu bermuatan listrik?

4. Buat sebuah uraian yang menurut kamu dapat men- jelaskan kejadian-kejadian seperti yang telah kamu amati tersebut.

Bab 7 Listrik Statis

Pada Kegiatan 1, kamu mengamati potongan-potongan kertas tisu yang mula-mula diam di atas meja kemudian meloncat dan akhirnya menempel pada plastik yang telah digosok. Gejala ini dapat pula kamu amati jika kamu meng- gosok-gosokkan sisir pada rambut kering, ternyata sisir tersebut dapat menarik potongan-potongan kertas. Gejala serupa terjadi pada saat kamu menyetrika baju dari kain nilon, ternyata baju-baju tersebut menjadi lengket satu dengan lain. Pada berbagai peristiwa tersebut kamu mengamati bahwa benda-benda tersebut menjadi “bermuatan listrik”.

Elektron

Seperti yang telah kamu pelajari tentang teori atom, setiap

Nukleon

benda terdiri atas atom-atom. Model atom yang sekarang dikenal

+ Gambar 7.1 +

adalah model atom hasil pe-

Struktur atom.

nyelidikan dan teori-teori yang

Proton

Neuron

dikemukakan oleh E. Ruther ford

(1871-1937), Niels Bohr (1885-1962), dan ahli fisika lain dari berbagai negara. Sebuah atom terdiri atas inti atom dan elektron. Inti atom terdiri atas satu atau lebih proton dan neutron, tergantung pada jenis atomnya. Proton bermuatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan. Elektron bermuatan negatif mengelilingi inti atom.

Orbit

Suatu atom dikatakan netral jika jumlah muatan positif (jumlah proton) sama dengan jumlah muatan negatif (jumlah elektron). Atom akan bermuatan negatif jika atom tersebut mendapatkan kelebihan elektron. Atom akan bermuatan positif jika atom tersebut kekurangan elektron. Perhatikan Gambar 7.2 berikut.

− (a) Atom bermuatan

Gambar 7.2

+ netral, (b) Atom

+ + bermuatan negatif,

(c) Atom bermuatan

positif.

Atom Helium memiliki inti yang terdiri atas 2 proton dan 2 neutron serta dikeliling 2 elektron. Atom bermuatan negatif jika atom tersebut mendapatkan tambahan elektron.

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

Atom Hidrogen yang netral terdiri atas 1 elektron, namun atom tersebut mendapatkan tambahan 1 elektron, sehingga bermuatan negatif. Atom bermuatan positif jika atom tersebut kekurangan elektron. Atom Litium yang netral memiliki 3 elektron, namun atom tersebut kehilangan 1 elektron sehingga bermuatan positif.

Sekarang bayangkan plastik

transparansi yang kamu gunakan

pada Kegiatan 1, lalu perhatikan + Plastik Gambar 7.3. Mula-mula plastik

Kain

Elektron

tersebut bersifat netral. Pada saat

plastik tersebut digosok dengan

- + + - -- -

- Cara memperoleh

kain, sebagian elektron di kain ber-

muatan listrik. Plastik

pindah menuju plastik. Plastik tersebut sekarang tidak lagi netral, namun bermuatan negatif, dan dapat menarik potongan-potongan kertas. Apa yang terjadi pada kain? Sebenarnya kain tersebut tidak lagi netral, namun bermuatan positif. Mengapa? Hal tersebut terjadi karena sebagian elektron-elektron pada kain berpindah menuju plastik.

Melalui Kegiatan 1 tersebut, ternyata kamu dapat menghasilkan kumpulan muatan listrik pada plastik, dengan cara menggosok. Kumpulan muatan listrik pada suatu benda disebut listrik statis.

1. Interaksi antara benda-benda bermuatan listrik Berdasarkan teori atom, kamu mendapatkan pemahaman

bahwa muatan listrik tidak hanya satu jenis, melainkan dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Lakukan Kegiatan 2 untuk mempelajari interaksi benda-benda bermuatan listrik sejenis dan yang tak sejenis.

K egiatan 2

Mempelajari Interaksi Benda-benda

Bermuatan Listrik

Alat dan bahan penggaris plastik

kain sutera

batang kaca

statif

kain wool

benang

Bab 7 Listrik Statis

Cara kerja

1. Ikatkan sebatang penggaris plastik pada statif. Gosok- gosokkan satu ujung penggaris tersebut dan satu ujung penggaris plastik kedua dengan kain wool.

2. Dekatkan penggaris plastik kedua ke penggaris plastik yang digantung. Amati perilaku kedua penggaris tersebut. Catat hasil pengamatanmu.

3. Dengan cara yang sama, lakukan untuk batang kaca yang digosok dengan kain sutera.

4. Sekarang, gosok kembali satu ujung penggaris plastik yang digantung dengan kain wool dan batang kaca dengan kain sutera. Dekatkan batang kaca pada penggaris tersebut. Amati perilaku kedua benda tersebut, catat hasil pengamatanmu.

Analisis dan diskusi

1. Apakah penggaris bermuatan listrik setelah digosokkan pada kain wool? Jelaskan.

2. Apakah batang kaca bermuatan listrik setelah digosokkan pada kain sutera? Jelaskan.

3. Apa yang terjadi jika penggaris setelah digosokkan pada kain sutera? Jelaskan.

4. Buat kesimpulan dari hasil kegiatanmu.

Berdasarkan Kegiatan 2, kamu dapat mengamati bahwa jika dua penggaris plastik yang telah digosok dengan kain wool saling didekatkan, ternyata penggaris plastik tersebut saling tolak-menolak. Gejala serupa dapat kamu amati, jika dua batang kaca yang telah digosok dengan kain sutera didekatkan, ternyata juga saling tolak-menolak.

Kamu dapat dengan mudah menyatakan, karena kedua penggaris plastik tersebut digosok dengan kain yang serupa, tentu saja muatan yang terdapat pada penggaris plastik tersebut sejenis. Demikian juga halnya dengan kedua batang kaca, pastilah memiliki muatan sejenis karena digosok dengan benda yang serupa. Hasil pengamatanmu ternyata menunjuk- kan bahwa benda-benda yang bermuatan listrik sejenis akan

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

(a)

(b)

Gambar 7.4 (a) Muatan sejenis

tolak-menolak, (b) muatan tak sejenis akan tarik-menarik.

Bagaimana hasil ini jika dikaitkan dengan keberadaan atom-atom penyusun penggaris plastik dan batang kaca? Ketika penggaris plastik tersebut digosok dengan kain wool, elektron- elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif. Sebaliknya, ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca bermuatan positif. Akibatnya, antara penggaris plastik dengan batang kaca terjadi tarik-menarik.

2. Konduktor dan isolator Bayangkan, kita memiliki dua buah bola logam. Salah satu

bola dimuati, sedangkan bola yang lain netral (Gambar 7.5.a). Selanjutnya kita tempatkan paku besi, sehingga paku menyentuh kedua bola itu. Ternyata kita mendapatkan, bola kedua dengan cepat menjadi bermuatan. Hal ini disebabkan sebagian muatan listrik pada bola pertama berpindah menuju bola kedua melalui paku besi (Gambar 7.5.b). Namun seandai- nya kita tidak menggunakan paku besi, tetapi kayu, ternyata bola kedua tetap netral, artinya muatan listrik pada bola pertama tidak berpindah menuju bola kedua (Gambar 7.5c). Kamu dapat menggunakan tespen untuk mengetahui apakah bola logam tersebut bermuatan listrik.

(a)

++ Logam Gambar 7.5

(b)

(a) Dua bola logam,

+ satu bermuatan dan

Dimuati Netral

+ yang lain netral, +

(b) Kedua bola

dihubungkan dengan (c)

Kayu

paku besi, bola kedua menjadi bermuatan,

(c) Jika paku diganti

kayu, maka bola kedua

tetap netral.

Bab 7 Listrik Statis

Benda-benda yang berperilaku seperti paku besi di- golongkan sebagai konduktor listrik, yaitu benda-benda yang dapat menghantarkan listrik. Sebaliknya, benda-benda yang berperilaku seperti kayu digolongkan sebagai isolator listrik, yaitu benda-benda yang tidak dapat menghantarkan listrik. Dapatkah kamu memberikan contoh lain konduktor dan isolator listrik? Selain bersifat konduktor dan isolator, ada benda- benda yang bersifat di antara kategori tersebut. Misalnya silikon, germanium, dan arsen. Benda-benda ini termasuk dalam kategori semi-konduktor.

Tulis jawaban pada buku kerjamu.

1. Sebutkan bagian-bagian dari atom.

2. Apa yang terjadi jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda bermuatan negatif?

3. Sebutkan 5 contoh benda yang ada disekitarmu termasuk konduktor listrik.

4. Apa perbedaan konduktor dan isolator?

5. Sebutkan benda-benda yang termasuk dalam semi- konduktor.