LISTRIK STATIS Kelas IX SMP

        gudangpengetahuan097.blogspot.com, membahas Listrik Statis, Materi Fisika SMP Kelas IX (9). Teori singkat, inti atom, interaksi bahan-bahan, dan memuati elektroskop disertai contoh soal hitungan sederhana dan pembahasan.

Inti atom
Partikel-partikel penyusun suatu atom:
Elektron → bermuatan negatif
Proton→ bermuatan positif
Neutron→ tidak bermuatan

Inti atom terdiri dari proton dan neutron, sementara elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan tertentu.

Interaksi Muatan-Muatan
Muatan yang sejenis akan saling tolak (plus dengan plus, minus dengan minus)
Muatan yang berlawanan jenis akan saling tarik(plus dengan minus)

Besar gaya tarik atau gaya tolak tersebut bisa ditemukan dengan rumus berikut:

Dimana
F = gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak dalam satuan newton (N)
q₁ = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
q₂ = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
k = konstanta gaya coulomb yang nilainya 9 x 10⁹ dalam satuan yang standar

Catatan

• 1μC = 10⁻⁶ C = 0,000001 C (sepersejuta)
• Jika menjumpai muatan negatif, tidak perlu diikutkan tanda  minusnya dalam perhitungan.

Muatan Bahan-Bahan
Sebaiknya dihafal saja, muatan-muatan dari interaksi berbagai kombinasi (gosok-menggosok) bahan berikut:

Bahan-bahan	Hasil	Proses
Kaca - Kain Sutera	Kaca (+), Sutera (−)	Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera
Mistar plastik - Kain wool	Mistar plastik (−), Kain wool (+)	Elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik
Sisir - Rambut Manusia	Sisir (−), Rambut Manusia (+)	Elektron dari rambut manusia berpindah ke sisir
Penggaris/mistar plastik - Rambut manusia	Penggaris (−), Rambut Manusia (+)	Elektron dari rambut manusia berpindah ke penggaris
Balon - Kain Wool	Balon (−), Kain Wool (+)	Elektron dari kain wool berpindah ke balon
Ebonit - Kain Wool	Ebonit (−), Kain Wool (+)	Elektron dari kain wool berpindah ke ebonit

Kesimpulan dari tabel diatas (TERBATAS UNTUK BAHAN-BAHAN TERSEBUT saja) :
-Bahan yang digosok , (yang sebelah kiri) semuanya menjadi negatif , kecuali kaca.

Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera bisa juga dibahasakan, kain sutera mendapatkan tambahan elektron dari kaca, elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik bisa juga di katakan, mistar plastik mendapatkan tambahan elektron dari kain wool dan seterusnya.

Elektroskop
Berikut ilustrasi saat sebuah elektroskop netral di dekati oleh benda bermuatan negatif.

                                          

Ilustrasi saat sebuah elektroskop masih netral, intinya adalah jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, baik di kepala (atas) maupun di daun kaki (bawah).

Sebuah benda bermuatan negatif kemudian didekatkan ke elektroskop.

                

Muatan negatif dari benda akan tolak menolak dengan muatan negatif dari kepala elektroskop, sehingga muatan negatif di kepala elektroskop kemudian menjauh jalan-jalan ke bawah /kaki.

Akibatnya, daun kaki yang tadinya netral, seimbang jumlah plus minusnya, sekarang menjadi menjadi lebih banyak muatan negatifnya, akhirnya kaki elektroskop akan terbuka akibat gaya tolak menolak muatan negatif di kaki kiri dan kanan elektroskop.

            

Bagamana jika elektroskop kondisi awalnya tidak netral, tapi sudah bermuatan positif atau negatif terlebih dahulu?
Kita coba terapkan pada soal berikut, dari soal Ebtanas IPA tahun 1990 (dah lahir beluum,..)

• Gambar manakah yang benar untuk sebuah benda bermuatan listrik negatif didekatkan pada elektroskop bermuatan listrik positif?

            

Ntar kita jawab jg di sini, yang jelas antara B atau C krn bagian kepala musti positif,  skrg diskusikan dulu ya,..elektroskop positif itu yang seperti apa dan bagaimana sebuah elektroskop bisa menjadi bermuatan positif.

Contoh-Contoh Soal Teori dan Hitungan di Listrik Statis 9 SMP
Soal No. 1
Dua buah muatan masing-masing q₁ = 6 μC dan q₂ = 12 μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 10⁹ dalam satuan standar!

Pembahasan
Data dari soal:
q₁ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q₂ = 12μC = 12 x 10⁻⁶ C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10⁻¹ meter
F = ....?
Dari rumus gaya coulomb didapatkan



Soal No. 2
Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah  1,6 C      1,6 N, tentukan jarak pisah kedua muatan tersebut!

Pembahasan
Data :
q₁ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q₂ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
F = 1,6 C   1,6 N
r =....?

Gunakan rumus yang sama dari soal nomor 1

Salah rupanya,..kita cuba sekali lagi,..

Jarak kedua muatan dalam centimeter adalah 45 cm.  (Thanks to sahs & raqib atas koreksinya,...)

Soal No. 3
Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/3 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (1/3)² adalah 1/9 kemudian dibalik menjadi 9/1 atau 9 saja. Jadi jawabannya adalah menjadi 9 F

Soal No. 4
Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan dijauhkan menjadi 4 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (4)² adalah 16 atau dalam pecahan 16/1, kemudian dibalik menjadi 1/16. Jadi jawabannya adalah menjadi 1/16 F

Soal No. 5
Titik A dan titik B mempunyai beda potensial listrik sebesar 12 volt. Tentukan energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 6μ Coulomb dari satu titik A ke titik B!

Pembahasan
Berikut rumus untuk menentukan jumlah energi yang diperlukan untuk membawa atau memindahkan muatan antara dua buah titik:

W = Q × ΔV

dimana:
W = energi atau usaha  yang diperlukan dalam satuan joule (J)
Q = besar muatan dalam satuan Coulomb (C)
Δ V = beda potensial atau selisih potensial antara dua titik dalam satuan volt (V)

Sehingga:
W = Q × ΔV
W = 6μC × 12 volt = 72 μJ

Soal No. 6
Dua buah partikel bermuatan listrik didekatkan pada jarak tertentu hingga timbul gaya sebesar F. Jika besar muatan listrik partikel pertama dijadikan 1/2 kali muatan semula dan besar muatan partikel kedua dijadikan 8 kali semula maka gaya yang timbul menjadi....
A. 0,5 F
B. 4 F
C. 8,5 F
D. 16 F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas, terlihat besarnya gaya sebanding dengan besar perkalian kedua muatan. Sehingga tinggal dikalikan saja 1/2 × 8 = 4 . Jadi hasilnya adalah B. 4 F

Soal No. 7
Kaca yang digosokkan kain sutera akan bermuatan positif. Hal ini terjadi karena...
A. elektron berpindah dari kain sutera ke kaca
B. elektron berpindah dari kaca ke kain sutera
C. proton berpindah dari kain sutera ke kaca
D. proton berpindah dari kaca ke kain sutera
(Ebtanas 2003)

Pembahasan
Muatan kaca positif karena elektron dari kaca berpindah ke kain sutera.

Soal No. 8
Sepotong ebonit akan bermuatan listrik negatif bila digosok dengan wol, karena...
A. muatan positif dari ebonit pindah ke wol
B. elektron dari wol pindah ke ebonit
C. muatan positif dari wol pindah ke ebonit
D. elektron dari ebonit pindah ke wol
(Ebtanas 1991)

Pembahasan
Ebonit menjadi negatif karena elektron dari kain wol pindah ke ebonit.

Soal No. 9
Perhatikan gambar berikut!



Nomor atom dan nomor massa pada model atom di samping adalah...
A. 2 dan 4
B. 6 dan 4
C. 4 dan 2
D. 4 dan 6
(Ebtanas 1993)

Pembahasan
Untuk atom netral berlaku ketentuan berikut:
Nomor atom = jumlah proton
Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron

Dari gambar, jumlah proton (yang +) ada 2, jumlah netron (yang netral) ada 2 sehingga:
Nomor atom = jumlah proton = 2
Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron = 2 + 2 = 4

Bank Soal Semester Listrik Statis 9 SMP

Try Out Listrik Statis 9 SMP

Read More

Perkembangan Teori Atom

Perkembangan teori atom dimulai dari konsep materi Demokritus yang menyatakan bahwa ‘materi dapat dibagi menjadi bagian yang lebih kecil, sampai diperoleh bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.’ Nah, materi yang sudah tidak bisa dibagi lagi itu yang disebut Atom. Atom berasal dari kata A yang berarti ‘tidak’ dan TOMos yang berarti ‘dipotong-potong’. Namun, saat itu teori tentang atom belum ditemukan. Sekarang, Materi Pelajaran akan memberikan materi tentang Struktur Atom dan untuk mempermudah belajarnya, kita akan bahas Perkembangan Teori Atom terlebih dahulu. Langsung saja kita simak yang pertama:

1. Model Atom Dalton

Teori atom Dalton ditemukan oleh John Dalton dan merupakan teori atom pertama yang dilandasi data ilmiah. Pokok-pokok teori atom Dalton adalah sebagai berikut:

1. Atom merupakan partikel zat atau materi terkecil yang tidak dapat dibagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil.
2. Atom berbentuk/digambarkan seperti bola sederhana yang berukuran sangat kecil.
3. Suatu unsur tersusun dari atom-atom yang sama, sedangkan senyawa tersusun dari atom-atom yang berbeda sesuai unsur penyusunnya.
4. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana.
5. Reaksi kimia merupakan pemisahan, penggabungan, atau penyusunan kembali atom-atom sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Kelebihan model atom Dalton adalah mempu membangkitkan minat terhadap penelitian tentang model atom.

2. Model Atom Thomson

J.J. Thomson menggambarkan model atomnya setelah dia menemukan sinar katode. Dia menyimpulkan bahwa atom adalah bola padat bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Model atom Thomson seperti kismis(elektron) yang melekat pada roti(atom).

3. Model Atom Rutherford

Teori atom Rutherford muncul berdasarkan eksperimen hamburan sinar alfa dari uranium. Kesimpulannya adalah atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif seperti tata surya. Kelemahan dari model atom Rutherford adalah teori ini tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

4. Model Atom Bohr

Niels Bohr, melakukan percobaan spektrum hidrogen untuk memperbaiki teori atom Rutherford. Hasil percobaan Bohr adalah elektron-elektron mengelilingi inti atom yang terdiri dari Proton dan Neutron pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi.

5. Model Atom Modern

Model atom modern ditemukan oleh Schrodinger. Penjelasan model atom modern adalah elektron-elektron yang mengelilingi inti atom memiliki tingkat energi tertentu tetapi keberadaannya tidak dapat dipastikan. Elektron berada di dalam orbital-orbital yang merupakan fungsi gelombang tertentu dalam kulit atom yang disebut sebagai daerah dengan kebolehjadian paling besar untuk menemukan elektron. Model atom modern disebut juga model atom Schrodinger.

Read More