Rangkuman Materi, Contoh Soal Listrik Statis & Pembahasan

Listrik statis adalah listrik yang muncul hanya sementara karena adanya perpindahan muatan listrik (elektron bebas). Listrik statis tidak dipengaruhi gerakan atau aliran muatan listrik. Contohnya petir

Sifat-sifat muatan listrik

Muatan listrik dapat saling berinteraksi secara:

• Tolak-menolak apabila muatan sejenis
• Tarik-menarik apabila muatan berbeda
• Induksi karena muatan listrik dapat berpindah dari satu benda ke benda lain

Pemuatan Listrik

Tiga cara proses pemuatan listrik diantaranya:

1. Menggosok, dilakukan dengan menggosokkan dua benda dalam satu arah. Disebut juga metode gesekan. Contohnya: benda berbahan plastik akan bermuatan negatif jika digosokkan pada kain wol.
2. Induksi, dilakukan untuk memisahkan muatan listrik di dalam suatu penghantar dengan cara mendekatkan benda lain yang bermuatan listrik pada penghantar tersebut. Dengan cara ini muatan listrik yang dihasilkan akan berbeda jenis dengan muatan listrik pada benda yang digunakan untuk menginduksi. Contohnya pemisahan muatan listrik pada elektroskop yang didekati oleh mistar plastik yang telah digosokkan pada kain wol.
3. Konduksi, dilakukan pada benda yang terbuat dari bahan-bahan tertentu. Metode ini agar menghasilkan muatan listrik kedua benda harus mengalami kontak langsung agar sejumlah elektron mengalir dari satu benda ke benda yang lainnya.

Alat yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan muatan listrik pada suatu benda adalah elektroskop. Salah satu yang sering digunakan adalah elektroskop daun dimana bagian pentingnya adalah ujung bawah berbentuk pipih. Ujung atas berbentuk cakram atau bola yang berfungsi sebagai penghantar muatan dan kotak kaca.

Hukum Coloumb

Menurut hukum Coloumb:

“ Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan besar muatan listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan listrik itu. “

Keterangan:

F = gaya Coulomb (N)

Q₁ = muatan 1 (C )

Q₂ = muatan 2 (C )

r = jarak kedua muatan (m)

k = tetapan/konstanta

Listrik statis dalam kehidupan sehari-hari

1. Petir, peristiwa ini diakibatkan keluarnya muatan-muatan listrik dari awan. Dapat terjadi jika ada dua wan bermuatan listrik sangat besar dan berbeda jenis yang bergerak saling mendekati
2. Pengecatan mobil, pengecatan mobil menggunakan penyemprotan cat elektrostatis agar diperoleh hasil yang maksimal.
3. Mesin foto copy, proses fotokopi menggunakan sifat unik logam selenium. Selenium akan menjadi konduktor jika dikenai cahaya dan akan menjadi isolator jika dalam keadaan gelap.

Soal No.1

Dua buah keping logam bermuatan listrik masing-masing memiliki muatan +4 x 10^-9 C dan +6 x 10^-9 C yang dipisahkan sejauh 4 cm. Besar gaya tolak menolak antara kedua logam tersebut adalah….

1. 1,35 x 10^-4 N
2. 1,55 x 10^-4 N
3. 1,75 x 10^-4 N
4. 1,85 x 10^-4 N

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Q₁ = 4 x 10^-9 C
Q₂ = 6 x 10^-9 C
r = 4 cm = 0,04 m
k = 9 x 10⁹ 
Menentukan besar gaya tolak menolaknya

Jawaban A

Soal No.2

Dua buah muatan listrik yang besarnya sama saling tolak menolak terpisah sejauh 8 cm dengan gaya 16 N. maka muatan listriknya adalah….

1. 1,23 x 10^-6 C
2. 2,47 x 10^-6 C
3. 3,37 x 10^-6 C
4. 4,23 x 10^-6 C

PEMBAHASAN :
Diketahui:
r = 8 cm = 0,08 m
F = 16 N
Q = Q₁ = Q₂
k = 9 x 10⁹
Menentukan muatan listrik



Jawaban C

Soal No.3

Berikut cara dilakukan untuk membuat muatan listrik statis adalah….

1. Menggosok, induksi, dan arus listrik
2. Menggosok, konduksi, dan arus listrik
3. Menjauhkan, induksi, dan arus listrik
4. Menggosok, induksi, dan medan magnet

PEMBAHASAN :
Cara membuat muatan listrik bisa dilakukan dengan tiga cara:

1. Menggosok, dilakukan dengan menggosokkan dua benda dalam satu arah. Disebut juga metode gesekan.
2. Induksi, dilakukan untuk memisahkan muatan listrik di dalam suatu penghantar dengan cara mendekatkan benda lain yang bermuatan listrik pada penghantar tersebut.
3. Konduksi atau arus listrik. Dilakukan pada benda yang terbuat dari bahan-bahan tertentu. metode ini kedua benda harus mengalami kontak langsung agar sejumlah elektron mengalir dari satu benda ke benda yang lainnya.

Maka jawaban yang tepat adalah A
Jawaban A

Soal No.4

Dibawah ini yang termasuk ke dalam isolator adalah…

1. Besi, kayu, plastik
2. Seng, Karet, aluminium
3. Besi, emas, perak
4. Plastik, kayu, karet

PEMBAHASAN :
Isolator merupakan benda yang tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak bisa mengalirkan sejumlah elektron secara bebas. Bahan yang termasuk isolator adalah plastik, kayu dan karet
Jawaban D

Soal No.5

Dua buah muatan jika jaraknya diperkecil maka gaya listrik pada kedua muatan itu akan….

1. Makin besar
2. Makin kecil
3. Tidak memiliki gaya listrik
4. Tetap

PEMBAHASAN :
Hubungan gaya listrik dan jarak antar dua muatan dijelaskan melalui hukum Coloumb. Secara matematis ditulis sebagai berikut:

Dari persamaan tersebut hubungan gaya listrik (F) dengan jarak antar muatan (r) adalah berbanding terbalik. Artinya jika jarak diperkecil maka gaya listriknya makin besar.
Jawaban A

Soal No.6

Listrik statis salah satunya diterapkan dalam mesin fotocopy. bagian yang dapat menghantarkan arus listrik ketika terkena cahaya dan dapat menjadi isolator ketika keadaan gelap adalah…

1. Toner
2. Drum
3. Selenium
4. Lensa kaca

PEMBAHASAN :
Mesin fotokopi memanfaatkan konsep listrik statis juga memanfaatkan konsep optik. Proses fotokopi menggunakan logam selenium yanga akan menjadi konduktor jika dikenai cahaya dan menjadi isolator jika berada dalam keadaan gelap.
Jawaban C

Soal No.7

Peristiwa yang bukan merupakan peristiwa listrik statis dalam kehidupan sehari-hari adalah….

1. Petir
2. Mesin fotokopi
3. Pengecatan mobil
4. Pengelasan pagar

PEMBAHASAN :
Peristiwa listrik statis terdapat pada peristiwa berikut:

1. Petir, peristiwa lepasnya muatan listrik statis yang terjadi secara alamiah dan dramatis. Diakibatkan keluarnya muatan-muatan listrik dari awan.
2. Pengecatan mobil denganmetode elektrostatis, pada proses ini butiran cat akan bermuatan listrik ketika bergesekan dengan mulut penyemprot. Sedangkan badan mobil selama penyemprotan ditanahkan.
3. Mesin fotokopi, Mesin fotokopi memanfaatkan konsep listrik statis juga memanfaatkan konsep optik. Proses fotokopi menggunakan logam selenium yanga akan menjadi konduktor jika dikenai cahaya dan menjadi isolator jika berada dalam keadaan gelap.

Jawaban D

Soal No.8

Dua keping logam memiliki muatan masing-masing 2 x 10^-9 C dan 6 x 10^-9 C. Jika kedua muatan tersebut saling tarik-menarik dengan gaya 10 N, jarak antara kedua keping logam tersebut adalah….

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Q₁ = 2 x 10^-9 C
Q₂ = 6 x 10^-9 C
F= 10 N
k = 9 x 10⁹
Menentukan jarak antara kedua muatan



Jawaban D

Soal No.9

Dua buah muatan yang terpisah sejauh a meter saling tolak menolak  dengan gaya F. maka besar gaya listrik kedua muatan tersebut jika dipisahkan sejauh 2a meter adalah.….

PEMBAHASAN 
Diketahui:
r₁ = a meter
r₂ = 2a meter
F₁ = F
Menentukan gaya listrik saat r = 2a meter menggunakan perbandingan

Karena k dan Q sama maka rumusnya menjadi



Jawaban B

Soal No.10

Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda adalah.…

1. elektroforesis
2. mikroskop
3. elektroskop
4. elektrolisis

PEMBAHASAN :
Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda disebut elektroskop. Jenis elektroskop yang sering digunakan adalah elektroskop daun.
Jawaban C