Elektroskop, Medan Listrik dan Potensial Listrik

Elektroskop, Medan Listrik dan Potensial Listrik

Oleh : Eva Latifah, S.Pd

Menentukan Benda Bermuatan Listrik

Alat untuk mengetahui suatu benda bermuatan listrik atau tidak adalah Elektroskop.

Suatu benda dapat diberi muatan listrik dengan cara diinduksi dengan benda lain yang telah bermuatan listrik.

Apabila sebatang plat politen yang bermuatan listrik negatif didekatkan pada kepala elestroskop yang netral, maka elektron-elektron di dalam kepala elektroskop ditolak oleh plat politen dan berpindah menuju plat dan daun elektroskop. Akibatnya kepala elektroskop kekurangan elektron sehingga bermuatan listrik positif. Karena plat dan daun bermuatan listrik sejenis (negatif-negatif) maka terjadi tolak menolak sehingga daun elektroskop mekar. 

Sedangkan jika kepala elestroskop yang netral, didekatkan sebatang kaca yang bermuatan listrik positif maka elektron-elektron yang berada pada daun dan plat elektroskop ditarik menuju ke kepala elektroskop. Akibatnya, kepala elektroskop bermuatan listrik negatif, pelat dan daun elektroskop bermuatan listrik positif, sehingga daun elektroskop mekar karena terjadi tolak menolak. 

Medan Listrik 

Medan Listrik adalah ruang di sekitar suatu muatan listrik yang jika muatan listrik lain di letakkan dalam ruang tersebut akan mengalami gaya listrik (besaran listrik yang memiliki nilai pada setiap titik dalam ruang, dan dapat dinyatakan dalam gaya persatuan muatan).

vMedan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis khayal yang dinamakan garis-garis medan (garis-garis gaya). Garis-garis medan listrik tidak pernah saling berpotongan, menjauhi muatan positif dan menuju ke muatan negatif. Apabila garis gayanya makin rapat berarti medan listriknya semakin kuat. Sebaliknya yang garis gayanya lebih renggang maka medan listriknya lebih lemah.

Arah Kuat Medan Listrik

vArah Kuat Medan Listrik searah dan berhimpit dengan gaya listrik statis yang dialami oleh partikel yang bermuatan listrik positif. 

Kuat Medan Listrik

Kuat medan listrik E di suatu titik didefinisikan dengan gaya listrik statis yang bekerja pada muatan listrik uji +1 Coulomb yang diletakkan pada titik tersebut. 

E = F/q

F = Gaya listrik statis pada     

      muatan q ( Newton)

q = muatan listrik yg mengalami  

       gaya listrik statis (Coulomb

E = kuat medan listrik (N/C)

Contoh Soal:

1. Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan B adalah sebesar 4 x 10-4 N. Jika besar muatan A sebesar 4 x 10-6 C dan muatan uji B sebesar 4 x 10-12 C, berapakah besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A tersebut?

Diketahui:

Besar gaya Coulomb = 4 x 10-4 N

Besar muatan A         = 4 x 10-6 C

Besar muatan B          = 4 x 10-12 C

Ditanyakan: besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A (EA)

Jawab :

EA = F /q = 4 x 10-4 N :  4 x 10-12 C = 108 N/C

   

Potensial Listrik

Potensial listrik adalah suatu usaha yang diperlukan tiap satuan muatan terhadap gaya yang ditimbulkan oleh medan listrik, bila suatu muatan dipindahkan dari suatu titik ke titik tertentu.

vBesarnya beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah muatan listrik. Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

V = W/Q

Keterangan:

ΔV = beda potensial listrik (volt)

W = energi listrik (joule)

Q = muatan listrik (coulomb)

Contoh Soal:

1. Berapakah beda potensial kutub-kutub baterai sebuah rangkaian

jika baterai tersebut membutuhkan energi sebesar 60 J untuk

memindahkan muatan sebesar 20 C?

Diketahui:

W = 60 J

Q = 20 C

Ditanya: beda potensial (V)

Jawab:

V = W / Q = 60 / 20 = 3V

    

Jadi, beda potensial kutub-kutub baterai rangkaian tersebut adalah 3 V.

Hantaran Listrik 

a. Konduktor listrik

Bahan konduktor listrik adalah bahan-bahan yang dapat digunakan untuk menghantarkan listrik.

Contoh: tembaga, perak, dan emas.

Isolator listrik

b. Bahan isolator adalah bahan yang sangat buruk untuk menghantarkan listrik karena di dalam bahan ini elektron sulit mengalir. Contoh: Plastik dan karet

c. Semikonduktor Bahan semikonduktor listrik adalah bahan-bahan yang berada pada

suhu rendah bersifat sebagai isolator, sementara pada suhu tinggi bersifat sebagai konduktor. Contoh:

karbon, silikon, dan germanium.

Multiple Choice

Sebatang kaca bermuatan positif didekatkan kepala elektrostop yang bermuatan negatif. Pada elektrostop terjadi ….

• daun elektrostop bertambah mekar

• daun elektrostop menguncup

• . dinding elektrostop bermuatan positif

• bunga api terbentuk antara batang kaca dengan kepala elektrostop

Multiple Choice

Berikut ini adalah sifat-sifat medan listrik yang digambarkan oleh garis gaya listrik, kecuali ….

• arah garis gaya listrik dari kutub positif ke kutub negatif

• semakin rapat garis gaya, semakin kuat medan listriknya

• garis gaya listrik tidak pernah berpotongan

• garis gaya listrik tidak mempunyai arah

Multiple Choice

Di dalam memindahkan muatan sebesar 50 C diperlukan energi sebesar 10 Joule. Energi potensialnya adalah ….

• 500 V

• 60 V

• 0,5 V

• 0,2 V

Multiple Choice

Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan listrik pada sebuah titik bergantung pada :

(1) besarnya muatan (2) jaraknya dari muatan (3) jenis muatan (4) jenis medium antara muatan dan titik

• 1, 2, 3 dan 4

• 1, 2 dan 3

• 1 dan 3

• 2 dan 4

Multiple Choice

Ketika sendok dari bahan stainless steel dan sendok dari bahan kayu dipanaskan, mentega padat yang ditempelkan pada ujung sendok bahan stainless steel lebih cepat mencair dibandingkan mentega padat yang ditempelkan pada ujung sendok bahan kayu. Hal ini menunjukkan …

• bahan kayu lebih isolator daripada stainless steel

• bahan kayu mudah menyerap air daripada stainless steel.

• mentega tidak dapat mencair pada bahan kayu

• bahan kayu lebih konduktor daripada stainless steel