102
Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX
Gambar 5.5a menunjukkan sebuah elektroskop bermuatan listrik negatif. Ketika didekati suatu benda bermuatan listrik,
lembarandaun pada elektroskop makin naik, berarti benda bermuatan yang didekatkan kepala elektroskop mempunyai
muatan yang sejenis dengan muatan elektroskop, yaitu bermuatan negatif Gambar 5.5b. Sebaliknya pada Gambar
5.5c ketika kepala elektroskop didekati benda bermuatan listrik, lembarandaun elektroskop makin turun lebih
menguncup. Ini berarti benda bermuatan yang didekatkan pada kepala elektroskop mempunyai muatan yang tidak
sejenis dengan muatan elektroskop. Muatan benda ber- muatan yang didekatkan kepala elektroskop tersebut
bermuatan positif.
3. Induksi Listrik
Kamu telah mengetahui bahwa sebuah benda dapat ber- muatan listrik dengan cara digosok. Selain digosok, sebuah
benda dapat bermuatan dengan cara induksi. Bagaimana terjadinya induksi listrik?
Gambar 5.6 memperlihatkan sebuah batang P yang tidak
bermuatan netral. Terlihat bahwa jumlah elektron dan jumlah protonnya sama. Ketika sebuah batang Q yang bermuatan
negatif didekatkan pada ujung B, muatan-muatan pada batang P akan bereaksi. Semua muatan negatif akan menolak muatan
negatif yang berasal dari batang Q, sedangkan semua muatan positif akan tertarik oleh batang Q. Hal ini sesuai dengan sifat
elektron yang akan saling menolak jika muatannya sama dan akan saling menarik jika muatannya berbeda.
Muatan negatif batang P akan berkumpul di ujung A dan muatan positif akan berkumpul di ujung B. Jika ujung A batang
P didekatkan pada elektroskop, apa yang terjadi? Keping yang terdapat pada elektroskop pasti akan membuka karena
memperoleh muatan sejenis yaitu muatan negatif dari ujung A batang P. Peristiwa ini disebut sebagai induksi listrik.
4. Medan Listrik
Konon, ketika Newton menemukan hukum gravitasi, diilhami oleh sebuah apel yang jatuh dari pohonnya ke tanah.
Newton memikirkan mengapa hal tersebut terjadi. Hasil pemikirannya sampai pada sebuah kesimpulan bahwa di antara
dua buah benda yang mempunyai massa ada interaksi tarik- menarik. Kesimpulan ini terkenal dengan hukum gravitasi
Newton.
Buah apel akan jatuh ke tanah karena ada gaya tarik bumi
yang disebut gaya gravitasi. Massa bumi jauh lebih besar daripada massa sebuah apel. Oleh karena itu, apel akan tertarik
oleh bumi, bukan sebaliknya. Dalam hal ini, dikatakan bahwa apel terletak pada medan gravitasi bumi.
Dua buah muatan yang diletakkan pada jarak tertentu akan mengalami hal serupa dengan buah apel yang jatuh ke bumi.
Sebuah muatan akan mempunyai medan listrik di sekitarnya
Gambar 5.6 a. Batang P yang netral
tidak bermuatan b. Batang P didekatkan
dengan batang Q yang bermuatan ne-
gatif. batang P
b batang Q
batang P a
A B
A B
Di unduh dari : Bukupaket.com
Listrik
103
sehingga jika sebuah muatan uji diletakkan pada jarak tertentu, muatan uji tersebut akan mengalami gaya tarik atau gaya tolak
dari muatan tersebut selama muatan uji tersebut berada dalam medan listrik bermuatan.
Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan
listrik. Benda bermuatan listrik mempunyai garis-garis, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.7. Garis-garis gaya listrik pada
muatan positif bergerak ke luar. Sedangkan pada muatan negatif garis-garis gayanya menuju pusat. Garis-garis gaya berasal dari
muatan positif menuju muatan negatif seperti ditunjukkan pada Gambar 5.8.
Misalkan, sebuah muatan uji q diletakkan pada jarak tertentu dari muatan Q. Ternyata, muatan uji tersebut akan tertarik oleh
muatan Q. Dalam hal ini muatan uji q berada di dalam medan listrik muatan Q. Bagaimana menentukan besarnya kuat medan
listrik muatan Q? Kuat medan listrik didefinisikan sebagai berikut.
Besarnya gaya Coulomb yang dialami oleh sebuah muatan uji q akibat adanya muatan Q dibagi dengan besarnya
muatan uji q.
Dalam bentuk matematis, definisi tersebut dituliskan dalam persamaan sebagai berikut.
gaya Coulomb kuat medan listrik
muatan uji =
2 2
Q q k
Q q r
E k
q r
⋅ ⋅
⋅ =
= ⋅ ......... 5.2
Keterangan:
E =
kuat medan NC Q
= muatan C
r =
jarak muatan uji ke muatan tertentu m
Dari Persamaan 5.2 terlihat bahwa untuk mengetahui
besarnya kuat medan listrik dari sebuah muatan, kita hanya memerlukan besarnya muatan tersebut serta jarak muatan uji
dari muatan yang akan dicari besar medan listriknya. Terlihat bahwa semakin besar muatannya, semakin besar kuat medan
listriknya untuk jarak yang sama. Semakin dekat muatan uji dari suatu muatan yang akan dicari kuat medannya, semakin
besar kuat medan listriknya untuk muatan yang sama.
Contoh
Hitunglah kuat medan listrik dari sebuah muatan Q yang muatannya 7 × 10
-9
C pada jarak 7 cm dari muatan tersebut
Jawab: Q
= +7 × 10
-9
C r
= 7 cm = 7 × 10
-2
m E
= .... ?
Gambar 5.7 a. Medan listrik muatan
positif. b. Medan listrik muatan
negatif. a
b
Gambar 5.8 Garis-garis gaya listrik
antara muatan positif dan negatif.
Di unduh dari : Bukupaket.com
104
Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX
E =
2
Q q k
r ⋅
⋅ =
9 9
2 2
7 10 9 10
7 10
− −
× ×
⋅ ×
= 1,29 × 10
4
Jadi, kuat medan listriknya sebesar 1,29 × 10
4
NC.
6. Penerapan Listrik Statis
