BELAJAR MUATAN LISTRIK

 MUATAN LISTRIK

Sudah tidak bisa kita pungkiri lagi, pesatnya kemajuan teknologi menyebabkan konsumsi energi listrik tamba besar. Kemajuan teknologi selalu dibarengi dengan perkembangan peralatan elektronik yang sangat bergantung pada yang namanya Listrik. Peralatan elektronik duduk di semua tempat baik itu di rumah, di sekolah, di kantor, di swalayan, pasar pasar, dan bahkan di tempat sampah pun ada. Mungkin temen temen saat ini, yang lagi membaca artikel ini sedang menggunakan laptop atau handphone, itu salah satunya peralatan elektronik. Sudah tidak bisa hidup tanpa handphone.

Artinya, di era ini, energi listrik sudah menjadi salah satu kebutuhan hidup manusia. Karena bisa dibilang semua aktivitas kita tidak bisa berjalan tanpa adanya listrik. Dengan demikian, baik itu manusia secara pribadi, instansi, pabrik, rumah membutuhkan dan bergantung pada listrik. Kebergantungan itu sangat nampak sekali pada saat lampu padam, setiap orang akan kebingungan karena aktivisnya akan terhenti.

Listrik sendiri bisa berpindah dari satu tempat ketempat yang lain, misalnya dari power plant ke kipas angin. Pergerakan listrik tersebut tidak terjadi secara kasat mata tapi ada pergerakan muatan yang ada di dalam listrik. Istilah muatan yang menyusun listrik biasa dikenal dengan sebutan muatan listrik. Muatan listrik ada tiga jenis, muatan negatif, muatan positif, dan muatan netral. Semua itu akan dikupas di artikel ini. Ada rumus rumus khusus untuk muatan listrik, sehingga kita bisa menghitung muatan listrik tersebut. Dengan menghitung muatan listrik, kita jadi tahu bahwa muatan listrik bisa saling tolak menolak dan saling tarik menarik. 

Pengertian Dasar Muatan

Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia Daring (KBBI Daring) muatan listrik adalah muatan yang tolak menolak, muatan yang tidak tarik menarik dengan gaya yang besarnya ditentukan dengan hukum coulomb. Berdasarkan pengertian KBBI Daring, muatan listrik adalah suatu muatan yang ada di dalam suatu benda dan bisa menimbulkan gaya pada benda lain jika mengandung muatan listrik.

Benjamin Franklin adalah seorang ilmuwan yang telah menemukan keberadaan muatan listrik. Percobaan yang beliau lakukan dalam menemukan muatan listrik adalah dengan menggunakan batang karet dan bulu domba. Percobaan yang dilakukan benjamin Franklin adalah dengan cara menggosokkan batang karet pada bulu domba. Setelah melakukan percobaan, benjamin franklin mengamati reaksi dari batang karet, ternyata batang karet bisa tarik menarik dengan batang kaca, ketika kedua benda tersebut saling berdekatan.

Dari percobaan itulah, Benjamin Franklin beranggapan bahwa di dalam batang karet akan timbul muatan listrik. Muatan pada setiap benda akan memiliki kekuatan yang berbeda beda, karena bergantung pada kelebihan atau kekurangan elektron yang ada pada benda tersebut. Benjamin Franklin juga menambakan bahwa benda yang memiliki muatan yang sama akan saling tolak menolak apabila didekatkan, namun sebaliknya benda yang memiliki muatan yang berbada akan saling tarik menarik apabila didedakatkan.

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan oleh Benjamin Franklin, kita bisa mengetahui muatan pada suatu benda. yaitu dengan cara menggosokkan kedua benda tersebut. pada saat proses menggosokkan kedua benda, maka elektron akan berpindah dari benda yang satu ke benda lainnya. Benda yang sudah kehilangan elektron akan menjadi benda bermuatan positif dan benda yang didatangi atau dimasuki elektron akan menjadi benda dengan muatan negatif. Benjamin Franklin menyatakan bahwa perpindahan muatan dari satu benda ke benda lainnya adalah implikasi dari hukum kekekalan muatan.

Benjamin Franklin menyimpulkan bahwa kedua benda yang saling digosokkan tidak menghasilkan energi listrik yang baru melainkan hanya menimbulkan perpindahan muatan. Selain itu, pada saat kedua benda digosokkan, maka jumlah muatannya adalah nol, jumlah muatan positif dan negatif adalah sama.

Pada dasarnya, jika ingin mengetahui muatan pada suatu benda tidak perlu dilakukan dengan saling digosokkan. Kita bisa melakukannya dengan cara mendekatkan kedua benda itu saja. Jika kedua benda saling tarik menarik, maka kedua benda tersebut memiliki muatan listrik yang berbeda. dan jika saling tolak menolak maka benda tersebut memiliki muatan yang sama. Singkatnya, menggosokkan suatu benda pada benda lain hanya untuk memudahkan kita untuk mengetahui muatan listrik pada suatu benda.

Berkat penemuan Benjamin Franklin, muatan listrik, perkembangan pada bidang kelistrikan menjadi lebih maju, sehingga penemuan ini bisa dibilang salah satu penemuan penting dalam dunia kelistrikan. Maka dari itu, banyak orang yang mengatakan bahwa Benjamin Franklin merupakan seorang ilmuwan yang memiliki peran dalam perkembangan kelistrikan.

Satuan dan Simbol Muatan Listrik

Cara penulisan muatan listrik adalah dilambangkan dengan 'Q'. Sementara Satuan Internasional (SI) nya adalah Columb (C). Muatan yang terkandung pada suatu benda bisa berupa muatan positif, proton atau muatan negatif, electron. Satuan internasional akan mempermudah para peneliti khususnya di bidang kelistrikan terutama yang berhubungan dengan atom, proton, dan elektron.

Setiap benda yang ada di dunia ini akan tersusun atas atom. Atom tersusun atas muatan, Proton, elektron, atau neutron. Atom yang memiliki jumlah Proton lebih banyak dari elektron atau kekurangan elektron, maka akan menghasilkan muatan listrik positif. Atom yang memiliki jumlah elektron yang lebih banyak dari Proton atau kekurangan proton, maka akan menghasilkan muatan listrik negatif dan atom yang memiliki jumlah elektron dan Proton yang sama maka atom tidak bermuatan atau netral.

Besaran muatan listrik yang ditemukan oleh seorang ilmuan, Robert Andrew Milikan dimana 1 muatan listrik sama dengan 1.602×10 -19. Singkatnya, 1 muatan listrik proton sama dengan (1.602 x 10-19) dan satu muatan listrik elektron sama dengan (1.602 x -10-19).

Jenis-Jenis Muatan Listrik

Hasil temuan Benjamin Franklin menyatakan bahwa ada  2 jenis muatan, yaitu muatan positif atau proton dan muatan negatif atau elektron. Namun ada juga yang menyatakan bahwa ada benda yang bermuatan netral. Ketiganya akan ko bahas di bawah ini.

1. Proton - Proton adalah muatan listrik positif. Atom yang kekurangan elektron akan memiliki muatan positif, Elektron < proton

1. Elektron - elektron adalah muatan listrik negatif. Atom akan bermuatan negatif jika kelebihan elektron, Proton < elektron

1. Neutron - neutron adalah muatan netral. Atom yang memiliki jumlah elektron dan Proton yang sama akan akan bermuatan netral, elektron = Proton 

Sifat Muatan Listrik

Muatan listrik memiliki sifat-sifat khusus diantaranya adalah

1. Tarik menarik - apabila dua muatan listrik yang berbeda di dekatkan maka akan terjadi tarik menarik diantara kedua muatan tersebut. Ilustrasinya bisa diperhatikan gambar di bawah ini.

1. Tolak menolak - apabila dua muatan listrik yang sama di dekatkan maka akan terjadi tolak menolak diantara kedua muatan tersebut. Ilustrasinya bisa diperhatikan gambar di bawah ini.

1. Muatan Bersifat Kekal - Menurut Benjamin Franklin, muatan yang ada pada suatu benda bersifat kekal. Hal ini selaras dengan bunyi hukum kekelan muatan. Hukum kekelan muatan berbunyi "suatu muatan (Proton atau elektron) tidak bisa diciptakan dan tidak bisa dimusnahkan".

Hukum Coulomb

Pada dasarnya, persamaan yang dipakai untuk mengetahui besar muatan listrik pada suatu benda merupakan persamaan yang diambil dari hukum Coulomb. 

Persamaan ini ditemukan oleh seorang ilmuwan yang bernama Charles Augustin de Coulomb. Penelitian yang dilakukan oleh beliau menemukan keterkaitan atau hubungan antara gaya listrik (F) dengan besar muatan-muatan (Q) dan jarak antara kedua muatan (r).

Maka dari itu, hubungan yang diciptakan oleh Charles Augustin de Coulomb dikenal dengan nama “hukum Coulomb” yang berbunyi:

“Besaran gaya tarik menarik dan tolak menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan.”

Berikut ini persamaan dari “hukum Coulomb”.

F adalah gaya yang ditimbulkan oleh adanya interaksi antara dua muatan (J)

q1 adalah muatan 1 (C)

q2 adalah muatan 2 (C)

r adalah jarak kedua muatan (m)

k adalah konstanta, 9x10^9 Nm^2/C^2