Tugas Fisika "LISTRIK STATIS"

Listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik dalam atau pada permukaan benda. Muatan listrik tetap ada sampai benda kehilangannya dengan cara sebuah arus listrik atau pelepasan muatan lisrik. Listrik statis kontras dengan arus listrik, yang mengalir melalui kabel atau konduktor lainnya dan mentransmisikan listrik.
Sebuah muatan listrik statis dibuat setiap kali dua permukaan terhubung dan terpisah, dan setidaknya salah satu permukaan memiliki resistensi yang tinggi terhadap arus listrik (dan karena itu adalah isolator listrik). Efek listrik statis yang akrab bagi kebanyakan orang karena orang dapat merasakan, mendengar, dan bahkan melihat percikan sebagai kelebihan muatan dinetralkan ketika dibawa dekat dengan konduktor listrik yang besar (misalnya, jalan ke tanah), atau daerah dengan biaya kelebihan polaritas yang berlawanan (positif atau negatif). Sebuah fenomena kejutan listrik yang akrab - terlebih lagi pelepasan mautan listrik - yang disebabkan oleh netralisasi muatan.
Ada tiga cara memberi muatan listrik : 1. Cara menggosok 2. Cara konduksi 3. Cara induksi

1. Memberi Muatan Listrik Dengan Cara Menggosok
Gosokan memisahkan muatan, menyebabkan balon bermuatan negatif dan kain wol bermuatan positif

Mula-mula, balon dan kain wol keduanya memiliki muatan netral. Setelah digosok, elektron mengalir dari kain wol menuju balon. Balon menjadi bermuatan listrik negatif, karena mendapat tambahan elektron.(jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah protonnya). Kain wol menjadi bermuatan listrik positif karena jumlah elektronnya lebih sedikit daripada jumlah protonnya.

Jenis muatan listrik yang diperoleh dengan menggosokkan dua jenis benda yang berbeda jenis. - Plastik dan ebonit akan bermuatan listrik negatif jika digosok dengan kain wol - Kaca akan bermuatan listrik positif jika digosok dengan kain sutra
2. Memberi Muatan Listrik Dengan Cara Konduksi Pada peristiwa konduksi ini, terjadi kontak langsung dari kedua benda sehingga elektron mengalir melalui satu benda ke benda lainnya.
Sebuah logam dapat diberi muatan listrik negatif (a) atau positif (b) dengan cara konduksi
Beberapa bahan yang tergolong konduktor dan isolator a. Konduktor - Konduktor baik : berbagai jenis logam (perak, tembaga, logam) - Konduktor jelek : air, tanah, badan manusia b. Isolator : karet, berbagai plastik (PVC, politen, perspeks) Pada bahan-bahan yang tergolong isolator, elektron-elektron pada setiap atom diikat dengan kuat, sehingga dalam keadaan normal, elektron-elektron tidak bebas bergerak. Akibatnya bahan isolator sukar menghantarkan muatan listrik.
2. Memberi Muatan Listrik Dengan Cara Induksi Induksi listrik adalah pemisahan muatan listrik di dalam suatu penghantar karena penghantar itu didekati oleh (tanpa menyentuh) benda bermuatan listrik.
Contoh : Sebuah balon yang telah digosokkan pada rambut seseorang disentuhkan ke suatu dinding netral dan ternyata balon tetap menempel pada dinding. Bagaimana prosesnya? Perhatikan gambar berikut.
Balon yang telah digosok menempel pada dinding Balon yang telah digosokkan pada rambut seseorang akan bermuatan negatif, sedangkan dinding mula-mula netral [gambar (a)]. Ketika balon mendekati dinding, maka elektron-elektron dinding ditolak menjauhi muatan negatif balon. Akibatnya dinding yang bersentuhan dengan balon berpolaritas positif. Hal ini menyebabkan balon dapat menempel cukup lama di dinding [gambar (b)].
Prinsip kerja induksi listrik ini, menjadi dasar bagi pembuatan elektroskop. Elektroskop adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui suatu benda bermuatan listrik atau tidak.
HUKUM COLOUMB besar gaya tolak-menolak ataugaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda bermuatan. maka membentuk persamaan seperti F= k. q1.q2/ r.r

Berikut contoh-contoh:
Soal No. 1
Dua buah partikel bermuatan berjarak R satu sama lain dan terjadi gaya tarik-menarik sebesar F.
Jika jarak antara kedua muatan dijadikan 4 R, tentukan nilai perbandingan besar gaya tarik-menarik yang terjadi antara kedua partikel terhadap kondisi awalnya!
 Pembahasan



sehingga
 

Soal No. 2
Tiga buah muatan A, B dan C tersusun seperti gambar berikut!                         


Jika Q_A = + 1 μC, Q_B = − 2 μC ,Q_C = + 4 μC dan k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2}  tentukan besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B !

Pembahasan
Pada muatan B bekerja 2 buah gaya, yaitu hasil interaksi antara muatan A dan B sebut saja F_BA yang berarah ke kiri dan hasil interaksi antara muatan B dan C sebut saja F_BCyang berarah ke kanan. Ilustrasi seperti gambar berikut:

Karena kedua gaya segaris namun berlawanan arah maka untuk mencari resultan gaya cukup dengan mengurangkan kedua gaya, misalkan resultannya kasih nama  F_total :
F _total = F_BC - F_BA 
F _total =  72 X 10 ^{- 3} - 18 x 10 ^-3 = 54 x 10 ^-3 N 
Arah sesuai dengan F_BC yaitu ke kanan.
Soal No. 3
Dua buah muatan  tersusun seperti gambar berikut!
                        

Jika Q₁ = + 1 μC, Q₂ = − 2 μC  dan k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2}  tentukan besar dan arah kuat medan listrik pada titik P yang terletak 4 cm di kanan Q₁ !

Pembahasan
Rumus dasar yang dipakai untuk soal ini adalah

dimana  E adalah kuat medan listrik yang dihasilkan suatu muatan, dan r adalah jarak titik dari muatan sumber. Harap diingat lagi untuk menentukan arah E : "keluar dari muatan positif" dan "masuk ke muatan negatif"
Perhatikan ilustrasi pada gambar!

Langkah berikutnya  adalah menghitung masing-masing besar kuat medan magnet E₁ dan E₂ kemudian mencari resultannya jangan lupa ubah satuan centimeter  menjadi meter. Supaya lebih mudah hitung secara terpisah satu persatu saja,..

Arah  ke arah kanan.