Contoh Soal Membuat Benda Bermuatan Listrik

Contoh Soal Membuat Benda Bermuatan Listrik - Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang pengertian dan jenis-jenis muatan listrik. Interaksi antar muatan listrik yang sejenis akan saling tolak-menolak dan sebaliknya. Nah berikut ini ayo kita pahami bersama bagaimana cara membuat benda menjadi bermuatan listrik.

        Cobalah kalian gosok-gosokan penggaris plastik ke kain. Kemudian dekatkan penggaris tersebut pada sobekan-sobekan kertas kecil. Perhatikan, apa yang terjadi? Tentu sobekan-sobekan kertas akan tertarik dan menempel pada penggaris. Peristiwa-peristiwa itu merupakan bagian dari beberapa cara untuk memberi muatan listrik pada suatu benda. Menggosok-gosokan penggaris sehingga dapat menarik sobekan kertas, disebut sebagai proses pengisian muatan. Untuk memahaminya lebih lanjut, simak ulasan berikut.

        Pada topik sebelumnya, kalian telah memahami bahwa muatan listrik dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu muatan negatif dan muatan positif. Muatan negatif disebabkan oleh kecenderungan atom untuk menangkap elektron sedangkan muatan positif disebabkan oleh kecenderungan atom untuk melepas elektron. Oleh karena itu, pengisian muatan listrik suatu benda sangat bergantung dari jenis atom penyusunnya. Ada beberapa cara untuk memperoleh benda yang bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut.

1. Menggosok-gosokkan

Pada dasarnya, apabila dua buah benda yag berbeda digosokkan satu sama lain, maka salah satu benda akan melepaskan elektron dan elektron tersebut akan diterima oleh benda lainnya. Keadaan tersebut memenuhi hukum kekekalan muatan.
        Hukum kekekalan muatan yang disampaikan oleh Benjamin Franklin (1706-1790) menyatakan, bahwa penggosokan dua buah benda tidak akan menciptakan muatan listrik baru, tetapi hanya memindahkan elektron dari atom negatif ke positif. Berikut ini merupakan tabel benda-benda yang mudah melepaskan dan menangkap elektron. Tabel ini disebut dengan tabel tribolistik.

        Pada tabel tribolistik di atas kalian dapat memahami bahwa, suatu benda akan bermuatan positif jika digosokkan pada benda-benda yang ada di atasnya dan juga sebaliknya. Suatu benda akan bermuatan negatif jika digosokkan dengan sembarang benda-benda di bawahnya.

        Dapat disimpulkan bahwa, tabel tribolistik tersebut dibuat berdasarkan kecenderungan sifat muatan suatu benda. Benda yang cenderung bermuatan positif, diletakkan pada daftar teratas, sedangkan benda yang cenderung bermuatan negatif berada di bawahnya.
        Perlu diingat dan harus hati-hati saat mengisi muatan pada bahan logam. Logam adalah bahan yang sangat mudah diisi muatan, tetapi juga sangat mudah untuk kehilangan muatan (menjadi netral kembali). Ketika kalian menggosok-gosokkan batang logam, hendaknya tubuh tidak langsung terhubung dengan tanah, tetapi harus terpisah dengan tanah melalui suatu bahan isolator yang kuat. Hal ini dikarenakan untuk mencegah terjadinya aliran muatan dari batang logam melewati tubuh dan menuju ke tanah.

2. Induksi

Muatan listrik dapat dibangkitkan melalui induksi. Induksi adalah metode mendekatkan suatu benda yang telah bermuatan ke arah benda yang masih netral sehingga benda yang netral dapat terpolarisasi, yaitu pembentukan dua kutub muatan yaitu kutub positif dan kutub negatif. Apabila benda yang terpolarisasi muatan listrik dihubungkan dengan tanah (ground), maka akan terjadi perpindahan muatan negatif benda menuju ke tanah. Dengan demikian, benda akan bermuatan positif (kekurangan elektron). Metode induksi ini sangat efektif untuk digunakan pada logam, karena logam merupakan konduktor yang baik.

3. Konduksi

Konduksi sebenarnya hampir sama dengan induksi. Induksi adalah mendekatkan benda bermuatan dengan benda netral tidak sampai saling bersentuhan, sedangkan konduksi adalah menyentuhkan benda bermuatan dengan benda netral sehingga terjadi perpindahan elektron bebas dari benda netral ke benda bermuatan. Benda yang bermuatan positif akan menarik elektron dari benda yang tidak bermuatan, sehingga benda yang bermuatan negatif akan memberikan elektron ke benda netral. Akhirnya, benda yang bersifat netral menjadi bermuatan.

Contoh Soal

Adi menggosok-gosokkan penggaris plastik ke kain wol sebanyak 20 kali. Apabila setiap gosokan menyebabkan 12,5 x 1010elektron berpindah dari kain wol ke penggaris, maka berapa besar muatan yang diperoleh penggaris ?
Penyelesaian
Diketahui:
n = 20 kali
ne = 12,5 x 1010
qe = 1,6 x 10-19 C 
Ditanyakan: Qtotal ?
Jawab:
a. Besar muatan yang diperoleh penggaris setiap gosokan.

$Q=n_e{q}_e$

$Q=12,5\times {10}^{10}\times 1,6\times {10}^{-19}$

$Q=2\times {10}^{-8}$ C

b. Besar muatan total setelah 20 kali gosokan.

$Q_{total}=20Q$

$Q_{total}=20\times 2\times {10}^{-8}$

$Q_{total}=4\times {10}^{-7}$ C

Jadi, besar muatan yang diperoleh penggaris adalah 4 x 10-7 C.

S1

Apabila penggaris plastik digosokkan dengan bulu kucing, maka penggaris akan bermuatan ....

S2

Sebuah penggaris diisi muatan listrik sehingga dapat menarik potongan kertas kecil. Setelah ditunggu sampai 1 menit, potongan kertas mulai berjatuhan dan tidak menempel lagi pada penggaris. Jika muatan total pada penggaris 6 x 10-7 C, maka kecepatan menghilangnya muatan listrik pada penggaris adalah ....

S3

Ali menginduksikan sebuah batang besi bermuatan +7,2 x 10-7 C dengan logam sampai batang besi tersebut menjadi netral. Oleh karena Ali lupa memakai sandal karet sebagai isolator, maka logam hasil induksinya kehilangan muatannya dengan kecepatan 10-6 C/s. Waktu kembalinya batang logam tersebut menjadi netral karena elektron tambahannya adalah ....

S4

Untuk menarik kumpulan sobekan kertas, diperlukan muatan sebesar 7,5 x 10-7 C. Apabila setiap gosokan mampu memberikan muatan sebesar 5 x 10-9 C, maka penggaris harus digosok sebanyak .... kali.

S5

Logam besi yang bermuatan +3,2 x 10-10 C akan dikonduksikan dengan logam lain agar menjadi netral. Jumlah elektron yang harus diterima logam besi agar menjadi netral adalah .... (qe = 1,6 x 10-19 C)

S6

Agar satu potongan kertas kecil dapat tertarik oleh penggaris, dibutuhkan muatan 8 x 10-15 C. Jumlah potongan kertas yang dapat ditarik oleh penggaris yang bermuatan 6,4 x 10-13C adalah ....

S7

Rel kereta api memiliki muatan 2 x 10-18 C/m. Muatan pada rel yang mempunyai panjang 1 km adalah ....

S8

Dua buah logam A dan B mempunyai muatan yang berbeda. Logam A bermuatan +12 x 10-10 C dan logam B bermuatan -6 x 10-9 C. kedua logam didekatkan hingga menempel dan terjadi konduksi. Setelah menempel muatan akhir yang dimiliki kedua logam adalah ....

S9

Jika sebuah elektron mempunyai massa sebesar 9 x 10-31 kg, maka massa total 5 x 1020 elektron adalah ....

S10

Sebatang logam yang berbentuk tabung memiliki luas alas 10 cm2. Pada alasnya, mengandung muatan listrik negatif sebanyak 16 x 107 muatan. Kerapatan muatan pada alas batang logam tersebut adalah ... muatan/m2.

Share this post