LISTRIK STATIS -MATERI FISIKA UNTUK SMK KELAS XII ( 12 )

LISTRIK STATIS

Suatu benda mengandung listrik stastis, muatan-muatan listriknya dalam keadaan diam (tidak bergerak). Dalam listrik statis tidak terdapat arus listrik karena tidak terjadi muatan listrik.

A. GAYA LISTRIK

Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negative. Jika dua benda bermuatan listrik yang sejenis, misalnya positif (+) dengan positif (+) atau negative (-) dengan negative (-) maka benda tersebut akan saling tolak menolak. Jika dua benda bermuatan tidak sejenis, yaitu positif (+) dengan negative (-) maka kedua benda tersebut akan saling tarik menarik.

Peristiwa tolak menolak atau tarik menarik benda disebut interaksi elektrostatik atau interaksi muatan-muatan listrik diam (tidak mengalir).

Hukum Coulomb

Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak yang terjadi di rumuskan dalam hukum Coulomb yang dinyatakan oleh Charles Augustin de Coumlomb (1786) sebagai berikut :

“Gaya antara dua muatan listrik sebanding dengan besar masing-masing muatan, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara ke dua muatan itu”

Hukum tersebut dinyatakan dengan persamaan:

Untuk lebih jelas, silahkan simak video berikut ini, mengenai listrik statis, muatan listrik dan hukum coulomb. Tayangan video pembelajaran berikut disertai contoh soal dan pembahasannya:

B. MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah daerah atau ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi Gaya Coulomb (gaya listrik).

Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yang arahnya keluar (menjauhi) untuk muatan positif dan masuk (mendekati) untuk muatan negative.

jadi besar gaya listrik dapat juga ditulis:

Jika suatu titik daerah atau ruang dipengaruhi oleh beberapa medan listrik, maka kuat medan listrik di daerah titik tersebut adalah jumlah dari kuat medan listrik yang di hasilkan oleh tiap muatan smber pada titik tersebut.

C. HUKUM GAUS

Hukum gaus menjelaskan hubungan fluks listrik (jumlah garis medan yang menembus suatu permuakaan tertutup) dengan jumlah muatan listrik yang dilimgkungi oleh permukaan tertutup itu. Hukum ini digunakan untuk menentukan kuat medan listrik pada bola konduktor dan pada keping sejajar.

Fluks listrik ( ɸ ) adalah sejumlah garis medan ( E ) yang menembus tegak lurus suaru bidang (A).

Dinyatakan secara matematis:

Jika medan listrik menembus bidang tidak tegak lurus, tetapi ,membentuk sudut θ terhadap bidang, maka besarnya fluks listrik menjadi :

berdasarkan konsep fluks listrik tersebut, Gauss mengemukakan hukumnya sebagai berikut:

“jumlah garis gaya dari suatu medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu”

Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus:

D. POTENSIAL LISTRIK DAN ENERGI POTENSIAL LISTRIK

1. Potensial listrik oleh muatan titik

Sebuah titik yang terletak di dalam medan listrik akan memiliki potensial listrik. Potensial listrik yang dimiliki titik tersebut besarnya adalah:

Potensial listrik merupakan besaran scalar, apabila terdapat beberapa muatan titik, maka potensial litrik pada sebuah titik merupakan jumlah aljabar potensialnya terhadap muatan-muatan. Besarnya potensial di P :

2. Potensial Listrik Oleh Bola Konduktor Bermuatan

Potensial di dalam bola konduktor di tiap titik adalah sama , bidang yang mempunyai potensial listrik yang sama disebut bidang eqipotensial.

3. Potensial Listrik Pada Dua Keping Sejajar

4. Bidang Ekipotensial

Bidang ekipotensial adalah bidang dimana setiap titik pada bidang itu mempunyai potensial yang sama. Sebuah muatan titik akan mempunyai bidang ekipotensial berupa sebuah kulit bola. Bidang ini selalu tegak lurus pada garis gaya listrik. Tiap muatan listrik yang di gerakkan pada bidang itu tidak memerlukan usaha.

5. Energi Potensial Listrik

muatan Q akan memberikan potensial listrik terhadap q sebesar V, akibat potensial listrik tersebut, maka q akan memberikan energy sebesar:

E. KAPASITOR

Kapasitor atau kondensator adalah peralatan lisrik (komponen) elektronika yang digunakan untuk menyimpan energy listrik dalam waktu yang singkat untuk di bebaskan kembali dengan cepat. Pada dasarnya, kapasitor berupa dua keping atau dua lembaran penghantar yang dipisahkan satu sama lain dengan bahan isolator. Isolator ini sering di sebut bahan dielektrik. Kemampuan kapasitor dalam menyimpan energy disebut kapasitas atau kapasitansi, yang dinyatakan dalam Farad (F).

Macam- Macam Kapasitor

Berdasarkan bahan dielektrik yang di gunakan , terdapat beberapa macam kapasitor, yaitu kapasitor mika, kapasitor kertas, kapasitor keramik, kapasitor elektrolit, kapasitor udara, dan lain-lain. Selain itu kapasitor di bedakan menjadi dua kategori yaitu, kapasitor terkutub (polar) dan kapasitor tak terkutub ( nonpolar ). Kapasitor polar menghendaki pemasangannya dalam rangkaian listrik tidak boleh dibalik, bagian anodanya (+) harus dihubungkan dengan potensial yang lebih tinggi dan bagian katodanya (-) harus dihubungkan dengan potensial yang lebih rendah pemasangan terbalik dapat merusak kapasitor tersebut. Contoh kapaistor polar adalah kapasitor elektrolit. Kapasitor nonpolar dapat dihubungkan dengan sumber muatan secara sembarang.

Kapasitor digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Suatu kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan llistrik dinyatakan dengan besaran kapasitas atau kapasistansi, kpasitas kapasitor ( C ) di definisikan sebagai perbandingan antara muatan q yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial antara ke dua konduktornya.