KEGIATAN 8.LISTIK STATIS

KEGIATAN VIII
LISTRIK STATIS
Listrik Statis adalah peristiwa interaksi muatan listrik yang tidak bergerak
secara permanen atau disebut juga dengan interaksi elektrostatis. Peristiwa alam seperti
kilat dan badai petir merupakan contoh dari elektrostatis. Sepotong kaca digosok
dengan kain sutra lalu didekatkan dengan sepotong kaca yang lain akan terjadi tolak
menolak. Sebaliknya bila sepotong plastik digosok dengan bulu lalu didekatkan dengan
kaca terjadi tolak menola. Peristiwa tersebut juga merupakan peristiwa eletrostatik.
Dalam kegiatan ini kita akan membahas sedikit tentang Hukum Coulomb dan
penerapan prinsip kerja gaya Lorent.
a.

Tujuan
Setelah mempelajari Kegiatan ini diharapkan anda dapat :

b.

-

Menjelaskan pengertian hukum Coulomb

-

Menjelaskan pengertian kuatmedan listrik

-

Menyelesaikan soal-soal tentang listrik statis

Uraian materi dan Contoh

9.1 Pengertian Hukum Coulomb
Pada Tahun 1785 Charles Coulomb dengan menggunakan timbangan torsi
melakukan penelitian kuantitatif untuk mengukur besarnya gaya tolak menolak atau
tarik menarik antara dua muatan listrik. Hasil penyelidikannya menunjukkan bahwa
“Besarnya gaya tolak menolak atau tarik menarik antara dua partikel bermuatan adalah
berbanding lurus dengan hasil kali kedua muatan dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut”. Pernyataan tersebut dikenal dengan
hukum Coulomb. Secara matematis ditulis :

F= k

q1 .q 2
…………………………………………………. (8-1)
r2

Listrik Statis VIII - 1

Dengan k adalah tetapan pembanding yang tergantung pada jenis medium muatan itu
berada dan satuan yang dipakai.

Gambar 8.1 Gaya Interaksi anata dua muatan listrik
Besarnya harga k dalam SI adalah :

k=

1
………………………………………………………… (8-2)
4 0

sehingga hukum coulomb dapat juga dilutis:

F=

Dimana :

1
4 0
F

q1 .q 2
r2

……………………………………………… (8-3)

= gaya tolak-menolak atau tarik menarik (N)

q1 = muatan pertama
q2 = muatan kedua
r = jarak antara dua muatan
k = konstanta pembanding

= 8, 9875 x 109 N m2C-2

 9 x 109 N m2C-2
Listrik Statis VIII - 2

CONTOH 8 - 1

Hukum Coulomb

Sebuah benda bermassa 20 gram dan bermuatan
q = + 0,5 C digantungkan pad seutas tali ringan
yang massanya dapat diabaikan. Tepat disebelah
kanan benda pada jarak 15 cm diletakkan
Gambar 8.2
Sebuah hambatan dihubungkan
pada tali ringan

muatan q’ = - 1C yang menyebabkan posisi
benda menjadi seperti pada gambar. Jika k = 9 x
109 Nm2/C2 dan g = 10 m/s-2. Tentukan tegangan

tali tersebut.

PENYELESAIAN :

-

Muatan q tertarik ke sebelah kanan karena adanya gaya coulomb oleh
muatan q’. Maka dengan menggunakan persamaan 8-1 dapat dihitung :
F= k

q1 .q 2
r2

Fc = 9 x 10

9

(0,5 x 10  6 ) (1 x 10  6 )
(15 x 10  2 ) 2

45

Fc = 15 x 15 0,2 N

-

Gaya berat yang bekerja pada muatan q adalah :
Listrik Statis VIII - 3

w = m g = (20 x 10-3) 10 = 0,2 N
-

Sistem dalam keadaan seimbang berarti resultan gaya yang bekerja pada
muatan q = 0 sehingga T = R =

T=
=

2

Fc  (mg ) 2

2

Fc  (mg ) 2
(0,2) 2  (0,2) 2

= 0,2

2

= 0,28 N

Jadi tegangan tali adalah 0,28 N
8.2 Kuat Medan Listrik
Adanya muatan listrik q di dalam ruang akan menyebabkan timbulnya medan
listrik di dalam ruang tersebut. Artinya setiap muatan lain q’ yang berada didalam
medan itu akan mengalami gaya listrik F seperti Gambar 8-3.

Gambar 8.3

Muatan listrik yang ditimbulkan oleh
muatan q

Kuat medan listrik disuatu titik didefinisikan sebagai gaya yang dialami oleh
suatu muatan uji positif persatuan muatan uji. Jika F adalah gaya yang dialami oleh
muatan uji q’, maka kuat medan listrik E didefinisikan sebagai :

Listrik Statis VIII - 4

F

E = q ' ............................................................................................... (8-4)
dengan E adalah kuat medan listrik dititik dimana muatan q’ diletakkan. Sebaliknya
maka dalam medan listrik tertentu E, sebuah muatan atau q’mengalami gaya sebesar :
F = q’ E ................................................................................................(8-5)
dimana

F = gaya listrik (N)
q’= muatan uji (C)
E = kuat medan listrik (N/C)

8.3. Kuat Medan Listrik oleh Muatan Titik
Besarnya kuat medan listrik pada titik P yang jaraknya r dari q’ seperti pada
Gambar 8-4.

Gambar 8.4
Kuat medan listrik oleh muatan titik

Besarnya gaya listrik oleh muatan uji q’ yang ditempatkan dititik P adalah :
F=

1
4 0

q1 .q 2
r2

Kuat medan listrik dititik P adalah:
F

EP = q '
Listrik Statis VIII - 5

1
4 0

EP =
dimana

q
………………………………………………..(8-6)
r2

EP = kuat medan listrik dititik P (N/C)
r = jarak muatan titik terthadap muatan uji (m)
q = muatan titik (C)

CONTOH 8 - 2

Kuat Medan Listrik

Dua buah partikel masing-masing A dan B masing-masing bermuatan listrik + 20 C
dan + 45 C terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak antara A dan
B sedemikian sehingga medan di C sama dengan 0, maka letak C dari adalah ......
PENYELESAIAN :
Agar kuat medan listrik dititik C sama dengan nol, maka dititik C haruslah E A = EB dan
berlawanan arah seperti gambar, sehingga:

k

qA
rA

2

= k

qB
rB

2

6

45 x10
20 x10  6
=
(15  x ) 2
x2

9
4
=
2
(15  x ) 2
x

x = 6 cm

Listrik Statis VIII - 6

Latihan Ulangan Kegiatan 8
1.

Pada titik sudut B dan D sebuah bujur sangkar ABCD masing-masing
diletakkan sebuah partikel bermuatan +q. Agar kuat medan listrik dititik A sama
dengan nol, maka dititik C harus diletakkan sebauh partikel bermuatan sebesar .......
(jawaban : -2 q

2 )

2. Suatu Segi tiga sama sisi ABC yang sisinya 25 Cm terletak di udara. Pada titik sudut
A, B, dan C berturut turut terdapat muatan listrik - 4 x 10-6 C , +5 x 10-6 dan - 2 x
10-6 C. Tentukan besar gaya Coulomb pada titik B.

Listrik Statis VIII - 7