Muatan Listrik

Muatan listrik adalah suatu sifat yang dimiliki oleh muatan dasar yang dibawa oleh partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak.

Gaya listrik terdiri dari 2 macam yaitu :
a. Gaya listrik yang saling tarik-menarik (tidak sejenis)
b. Gaya listrik yang saling tolak-menolak (sejenis)

Suatu benda atau materi terdiri dari bagian-bagian yang disebut dengan atom. Atom terdiri dari 3 jenis partikel dasar yaitu :

a. Elektron  : Muatan positif (q  = +1,6 x 10^-19 coulomb)
b. Proton     : Muatan negatif (e = - 1,6 x 10^-19 coulomb)
c. Neutron   : Tidak bemuatan (Netral)

Elektron pada suatu atom dapat berpindah dapat berpindah ke atom yang lain, sedangkan proton dan neutron tidak dapat berpindah (tetap). Sehingga atom ditentukan oleh jumlah proton dan jumlah elektron dalam atom tersebut, sehingga jenis muatan pada atom dapat dibedakan menjadi tiga yaitu :

1. Jika suatu benda memiliki jumlah elektron lebih banyak dari proton (Σ elektron > Σ proton),  maka benda tersebut bermuatan negatif.
2. Jika suatu benda memiliki jumlah proton lebih banyak dari elektron (Σ proton > Σ elektron), maka benda tersebut bermuatan positif.
3. Jika suatu benda memiliki jumlah elektron sama dengan proton (Σ elektron = Σ proton) maka benda tersebut tidak memiliki muatan (Netral).

Hukum Coulomb

Besarnya gaya listrik statis yang berupa tarikan atau tolakan antara dua benda yang memiliki muatan yang berbeda muatan listrik, di teliti oleh ilmuwan Prancis yang bernama Charles Augustin de Coulomb dangan menggunakan neraca puntir. Isi dari hukum coulomb adalah "Besarnya gaya tolak menolak atau tarik menarik antara 2 muatan yang berbanding lurus dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya"

Persamaan hukum Coulomb :

Keterangan :
F = Gaya tolak /tarik (N)
Q= Muatan  (C)
R = Jarak kedua muatan (m)
k = Konstanta (9 x 10⁹ Nm²/C² ;atau 1 dyne cm²/stat colomb)


Contoh Soal :

1. Diketahui 2 buah muatan sejenis masing-masing bermuatan 12μC dan 9μF bila kedua muatan berjarak 30cm. berapa gaya yang dialami oleh kedua muatan tersebut?

Diketahui : R   = 30 cm = 3x10^-1m = 0,3 m
                 Q1 = 12 μC  = 12x10^-6C
                 Q2 = 9 μC    =  9x10^-6C
Ditanya    : F   = ?
Jawab      :

Medan Listrik (E)

Medan listrik adalah daerah di sekitar muatan listrik dimana pengaruh gaya listrik masih dapat dirasakan. muatan listrik merupakan besaran vektor dengan arah tertentu. arah medan listrik pada muatan positif selalu menjauhi muatan dan muatan negatif selalu menuju muatan.

Kuat medan listrik (E) adalah besarnya gaya yang dialami oleh setiap muatan positif. maka dapat diperoleh persamaan berupa :

Keterangan :

E = Medan listrik (N/C)

F = Gaya (N)

Q= Muatan (C)

k = Konstanta (9 x 10⁹Nm²/C²)

R = Jarak (m)

Kuat medan listrik juga bisa terjadi pada suatu bola konduktor, kuat medan listrik yang berada di inti bola konduktor adalah nol (0), hal tersebut disebabkan oleh muatan yang paling besar hanya tersebar di permukaan bola konduktor tersebut.

Gambar medan listrik pada bola konduktor

Keterangan Gambar :

A = Inti bola konduktor

B = Kulit bola konduktor

C = Titik di luar  bola konduktor

R = Jari-jari bola konduktor (jarak antara titik A-B)

r  = Jari-jari bola konduktor dan jarak antara titik B-C (jarak antara titik A-C)

Berikut ini persamaan kuat medan listrik pada bola konduktor sesuai dengan gambar di atas :

E_A = 0 N/C

Keterangan :

E_A = Kuat medan listrik pada inti bola konduktor (N/C)

Keterangan :
EB = Kuat medan listrik pada inti bola konduktor
k = Konstanta (9 x 10-9 Nm2/C2)
Q = Muatan medan listrik (C)
R = Jari-jari bola konduktor (m)

Keterangan :

EC = Kuat medan listrik pada inti bola konduktor

k = Konstanta (9 x 10-9 Nm2/C2)

Q = Muatan medan listrik (C)

r = Jarak antara titik A dengan titik C (m)