Listrik Statis | Kelas IX

Listrik Statis adalah akumulasi dari muatan listrik pada suatu benda. Soal-soal yang berhubungan dengan listrik statis biasanya meliputi konsep atom (proton, elektron, neutron), cara membuat benda bermuatan listrik, sifat muatan listrik (tarik-menarik atau tolak-menolak), dan hukum Coulomb.

  1. Sebuah benda dikatakan bermuatan negatif. Artinya adalah :

    1. Jumlah proton lebih banyak daripada elektron.
    2. Jumlah proton lebih banyak daripada neutron.
    3. Jumlah elektron lebih banyak daripada proton.
    4. Jumlah elektron lebih banyak daripada neutron.
    Lihat Jawaban

    Jawaban adalah c.

    Proton mempunyai muatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron bermuatan netral. Ini berarti jumlah neutron tidak berpengaruh pada jenis muatan, sehingga bermuatan negatif artinya adalah jumlah elektron lebih banyak daripada proton.

  2. Sebuah balon dan sebatang kaca digosok ke kain wol. Setelah digosok, balon dan kaca tersebut didekatkan. Apa yang akan terjadi ?

    1. Balon dan kaca tarik-menarik.
    2. Balon dan kaca tolak-menolak.
    3. Balon menolak kaca.
    4. Tidak terjadi apa-apa.
    Lihat Jawaban

    Jawaban adalah a.

    Balon yang digosok ke kain wol akan menarik elektron dari kain wol. Sedangkan kaca yang digosok ke kain wol akan kehilangan elektron. Ini terjadi karena sifat bahan masing-masing. Dengan demikian, balon akan bermuatan negatif dan kaca bermuatan positif, sehingga jika didekatkan mereka akan tarik-menarik.

  3. Contoh peristiwa yang ditimbulkan listrik statis adalah di bawah ini, kecuali:

    1. Muncul petir ketika hujan lebat.
    2. Tangan terkadang tersetrum ketika memegang gagang pintu.
    3. Sisir dapat menarik kertas setelah digunakan.
    4. Lampu pijar menyala setelah dihubungkan baterai.
    Lihat Jawaban

    Jawaban adalah d.

    Lampu pijar menyala karena ada arus listrik yang mengalir (listrik dinamis), bukan listrik statis.

  4. Dua buah benda sejenis masing-masing mempunyai muatan listrik 2 \times 10^{-6} \: C dan 6 \times 10^{-4} \: C. Jika jarak antara kedua benda tersebut adalah 6 cm. Berapakah gaya Coulomb yang dialami kedua muatan ?
    Lihat Jawaban
    Diketahui:

        \begin{align*}     Q_1 &= 2 \times 10^{-6} \: \mathrm{C} \\     Q_2 &= 6 \times 10^{-4} \: \mathrm{C} \\     d &= 6 \: \mathrm{cm} = 6 \times 10^{-2} \: \mathrm{m} \\     k &= 9 \times 10^9 \: \mathrm{Nm^2/C^2} \: \text{(konstanta Coulomb)}     \end{align*}

    Ditanya: F_C
    Jawab:

        \begin{align*}     F_C &= k \: \frac{Q_1 \times Q_2}{d^2} \\         &= 9 \times 10^9 \: \frac{2 \times 10^{-6} \cdot 6 \times 10^{-4}}{(6 \times 10^{-2})^2} \\         &= \frac{9 \times 10^9 \cdot 2 \times 10^{-6} \cdot 6 \times 10^{-4}}{36 \times 10^{-4}} \\         &= 3 \times 10^3 \: \mathrm{N}     \end{align*}

  5. Dua muatan besarnya 3 \: \mathrm{\mu C} dan 64 \: \mathrm{\mu C}. Jika besar gaya Coulomb yang dialami kedua muatan sebesar 27.000 N. Berapakah jarak kedua muatan ?
    Lihat Jawaban
    Diketahui:

        \begin{align*}     Q_1 &= 3 \: \mathrm{\mu C} = 3 \times 10^{-6} \: \mathrm{C} \\     Q_2 &= 64 \: \mathrm{\mu C} = 64 \times 10^{-6} \: \mathrm{C} \\     F_C &= 27000 \: \mathrm{N}    \end{align*}

    Ditanya: d
    Jawab:

        \begin{align*}     F_C &= k \: \frac{Q_1 \times Q_2}{d^2} \\     27000 &= 9 \times 10^9 \: \frac{3 \times 10^{-6} \cdot 64 \times 10^{-6}}{d^2} \\     27 \times 10^3 &= \frac{9 \times 10^9 \cdot 3 \times 10^{-6} \cdot 64 \times 10^{-6}}{d^2} \\     27 \times 10^3 \cdot d^2  &= 27 \times 10^3 \cdot 64 \times 10^{-6} \\     d^2 &= 64 \times 10^{-6} \\     d &= 8 \times 10^{-3} \: \mathrm{m} \\     d &= 8 \times 10^{-3} \times 10^2 \: \mathrm{cm} \\     d &= 0.8 \: \mathrm{cm}   \end{align*}

  6. Jika emas (Au) digosok dengan kain wol, maka emas akan … (Petunjuk: Lihat tabel deret tribolistrik).

    1. bermuatan positif
    2. bermuatan negatif
    3. netral
    4. mungkin positif, mungkin negatif
    Lihat Jawaban

    Jawaban adalah b.

    Untuk mempermudah mengetahui bahan-bahan mana yang menjadi negatif atau positif saat digosok, bisa menggunakan tabel deret tribolistrik yang sudah disusun para ahli.

    Tabel Deret Tribolistrik

    Cara membaca tabel tribolistrik adalah benda akan bermuatan negatif jika digosok dengan benda dengan urutan di atasnya. Emas berada di urutan 13 dan kain wol diurutan 4. Oleh karena itu emas akan bermuatan negatif jika digosok.

  7. Sebuah elektroskop semula berada dalam keadaan netral. Jika elektroskop tersebut didekati benda yang bermuatan negatif, yang terjadi pada daun elektroskop adalah …

    1. menutup karena kedua daun bermuatan negatif
    2. menutup karena kedua daun bermuatan positif
    3. membuka karena kedua daun bermuatan negatif
    4. membuka karena kedua daun bermuatan positif
    Lihat Jawaban

    Jawaban adalah c.

    Saat keadaan netral bagian kepala dan daun elektroskop sama-sama netral. Jika didekatkan dengan muatan negatif, maka muatan negatif yang ada di kepala akan tertolak menuju ke daun. Akibatnya muatan negatif di daun menjadi lebih banyak dan kedua daun akan saling tolak menolak karena sama-sama bermuatan negatif.

  8. Apakah penyebab utama awan-awan di udara dapat bermuatan listrik ?

    1. Awan menerima muatan dari lapisan ionosfer
    2. Awan menerima muatan dari partikel-partikel udara di sekitarnya
    3. Partikel-partikel awan bergesekan dengan partikel udara
    4. Uap air yang mengalami kondensasi
    Lihat Jawaban

    Jawaban adalah c.

    Ingatlah bahwa muatan listrik terjadi karena gesekan. Awan dapat bermuatan listrik karena partikel-partikel awan bergesekan dengan partikel udara dan menimbulkan muatan listrik.

  9. Dua buah muatan yang sejenis dan besarnya sama didekatkan pada jarak d ternyata kedua muatan saling menolak dengan gaya F. Agar gaya tolak menjadi \frac{1}{16} kali semula, maka jarak kedua muatan harus diubah menjadi …
    Lihat Jawaban
    Diketahui:

        \begin{align*}     Q_1 &= Q_2 = Q \\     d_1 &= d \\     F_{C1} &= F \\     F_{C2} &= \frac{1}{16}F_{C1} = \frac{1}{16}F   \end{align*}

    Ditanya: d_2 ?
    Jawab:

        \begin{align*}     \frac{F_{C1}}{F_{C2}} &= \frac{k \: \frac{Q_1 \times Q_2}{d_1^2}}{k \: \frac{Q_1 \times Q_2}{d_2^2}} \\     \frac{F}{\frac{1}{16}F} &= \frac{k \: \frac{Q^2}{d^2}}{k \: \frac{Q^2}{d_2^2}} \\     \frac{\cancel{F}}{\frac{1}{16}\cancel{F}} &= \frac{\cancel{k} \: \frac{\cancel{Q^2}}{d^2}}{\cancel{k} \: \frac{\cancel{Q^2}}{d_2^2}} \\     \frac{16}{1} &= \frac{d_2^2}{d^2} \\     d_2^2 &= 16 d^2 \\     d_2 &= \sqrt{16 d^2} \\     d_2 &= 4d   \end{align*}

    Maka, jarak kedua muatan harus diubah menjadi 4 kali semula.

  10. Dua buah muatan A dan B yang besar dan sejenis didekatkan pada jarak r sehingga mengalami gaya tolak F. Jika jarak keduanya diubah menjadi setengah dari jarak semula, maka gaya tolak antara dua muatan tersebut menjadi ….
    Lihat Jawaban

        \begin{align*}     Q_1 &= Q_2 = Q \\     F_{C1} &= F \\     d_1 &= r \\     d_2 &= \frac{1}{2}d_1 = \frac{1}{2}r    \end{align*}

    Ditanya: F_{C2} ?
    Jawab:

        \begin{align*}     \frac{F_{C1}}{F_{C2}} &= \frac{k \: \frac{Q_1 \times Q_2}{d_1^2}}{k \: \frac{Q_1 \times Q_2}{d_2^2}} \\     \frac{F}{F_{C2}} &= \frac{k \: \frac{Q^2}{r^2}}{k \: \frac{Q^2}{ {\frac{1}{2}r}^2} } \\     \frac{F}{F_{C2}} &= \frac{\cancel{k} \: \frac{\cancel{Q^2}}{\cancel{r^2}}}{\cancel{k} \: \frac{\cancel{Q^2}}{ \frac{1}{4}\cancel{r^2} }} \\      \frac{F}{F_{C2}} &= \frac{1}{4} \\      F_{C2} &= 4 F     \end{align*}

    Gaya tolak antar kedua muatan tersebut menjadi 4 kali semula.