Materi Muatan Listrik, Jenis, Rumus dan Contoh Soal

- Penulis

Kamis, 11 Mei 2023 - 14:20 WIB

facebook twitter whatsapp telegram line copy

URL berhasil dicopy

facebook icon twitter icon whatsapp icon telegram icon line icon copy

URL berhasil dicopy

Materi Muatan Listrik, Jenis, Rumus dan Contoh Soal

Listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia di era modern ini. Tanpa listrik, aktivitas pasti akan terganggu. Di balik manfaat listrik yang begitu besar, tahukah Anda bahwa ada partikel bermuatan yang menyebabkan adanya listrik?

Ya, partikel itu disebut sebagai muatan listrik. Dalam sebuah penghantar, akan terjadi pergerakan muatan listrik. Nah, gerak muatan listrik ini akan menghasilkan arus listrik yang kuat yang bisa Anda gunakan untuk mengisi daya ponsel, menyalakan lampu, menyalakan AC, dan masih banyak lagi lainnya.

Lalu, apa yang dimaksud dengan muatan listrik? Daripada penasaran, yuk simak selengkapnya!

Pengertian Muatan Listrik

Muatan listrik adalah muatan dasar yang terkandung dalam atom. Seperti yang Anda ketahui, dalam sebuah atom terdapat dua partikel bermuatan atau muatan listrik, yaitu elektron dan proton. Interaksi antara muatan akan menghasilkan gaya yang disebut gaya elektrostatik.

Mekanisme interaksinya sama dengan interaksi magnetik, yaitu jika muatan yang sejenis didekatkan maka akan terjadi gaya tolak menolak, jika muatan yang berbeda didekatkan akan terjadi gaya tarik menarik.

Besarnya gaya tolak atau tarik sebanding dengan perkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

Jenis Muatan Listrik

Pada pembahasan di atas telah dijelaskan bahwa muatan listrik terdiri dari dua macam yaitu elektron dan proton. Lalu, apa perbedaan keduanya?

Elektron

Elektron bermuatan negatif dengan nilai muatan 1,6 × 10-19 C. Di dalam atom, elektron selalu berputar mengelilingi inti atom dengan lintasan dan energi tertentu.

Elektron ditemukan pada tahun 1897 oleh seorang ilmuwan Inggris, yaitu JJ Thompson. Muatan listrik negatif ini diyakini sebagai partikel elementer karena tidak memiliki substruktur atau komponen dasar lainnya.

Proton

Proton adalah muatan listrik positif yang memiliki nilai muatan yang sama dengan elektron. Ide awal tentang proton ditemukan oleh Eugene Goldstein. Namun, ciri dan keberadaan elektron yang jelas baru ditemukan oleh seorang ilmuwan dari Selandia Baru, yaitu Ernest Rutherford.

Dalam penelitiannya, Rutherford menyimpulkan bahwa proton terkonsentrasi pada inti atom. Menurut Rutherford, jumlah proton dalam inti atom sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya. Sifat proton adalah memiliki massa 1.800 kali lebih besar dari massa elektron dan rentan terhadap peluruhan.

Baca Juga :  Hak dan Kewajiban Warga Negara dalam Nilai Dasar Pancasila

Selain kedua muatan di atas, ada lagi partikel atom yang tidak bermuatan, yaitu neutron. Neutron terletak di inti atom bersama dengan proton. Partikel-partikel ini ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932.

Dalam penelitiannya, Chadwick mengamati bahwa ada radiasi berilium yang tidak biasa ketika dia ditembak dengan partikel alfa. Oleh karena itu, Chadwick menyimpulkan bahwa radiasi yang tidak biasa ini disebabkan oleh partikel yang tidak bermuatan, sehingga dinamakan sebagai neutron yang berarti netral.

Muatan Listrik dalam Atom

Atom adalah materi terkecil yang tidak dapat dibagi menjadi materi lain dengan reaksi kimia biasa. Struktur atomnya menyerupai tata surya kita, yaitu di tengahnya terdapat inti atom yang terdiri dari proton dan neutron.

Sedangkan di bagian luar inti terdapat elektron yang terus berputar mengelilingi inti. Berdasarkan keadaan elektronnya, atom dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.

Atom netral

Atom netral adalah atom yang bermuatan listrik positif (proton) sama dengan muatan listrik negatif (elektron). Misalnya Na (natrium), Cu (tembaga), Ca (kalsium), dan sebagainya.

Atom Negatif

Atom negatif adalah atom yang memiliki lebih banyak elektron daripada proton. Lalu, bagaimana agar jumlah elektronnya bisa lebih banyak? Ada kecenderungan atom tertentu untuk mendapatkan elektron dari atom lain ketika terjadi ikatan kimia. Nah, elektron yang ditangkap menghasilkan atom bermuatan negatif. Contoh atom Cl dapat menjadi Cl- karena menangkap elektron di kulit terluarnya.

Atom Positif

Atom positif adalah atom yang memiliki lebih banyak proton daripada elektron. Atom tertentu memiliki kecenderungan untuk kehilangan elektron di kulit terluarnya. Akibatnya, jumlah proton menjadi lebih banyak daripada elektron. Misalnya, atom Mg menjadi Mg2+ karena kehilangan 2 elektron di kulit terluarnya.

Rumus Muatan Listrik

Ketika sebuah penghantar diberi tegangan atau beda potensial pada kedua ujungnya, maka elektron atau muatan yang ada di dalamnya akan bergerak. Pergerakan muatan listrik ini disebut arus listrik kuat. Arus listrik yang dihasilkan sebanding dengan nilai muatan listrik per satuan waktu. Secara matematis, rumus muatan listrik dinyatakan sebagai berikut.

Baca Juga :  Pengertian Respirasi Anaerob: Skema, Proses, Tahap, Tabel dan Contoh Soal
Rumus Muatan Listrik

Deskripsi Rumus

Q = muatan listrik (C)

I = kuat arus listrik (A)

t = waktu (s)

Untuk lebih jelasnya, lihat contoh berikut.

Arus yang mengalir dalam sebuah kumparan adalah 1,5 A. Tentukan muatan yang mengalir selama 3 detik!

Dikenal

I = 1,5 A

t = 3 detik

Ditanya : Q = …. ?

Menjawab

Anda dapat menentukan muatan listrik yang mengalir dalam kumparan dengan rumus:

Q = lt = (1,5)(3) = 4,5 C

Jadi, muatan listrik yang mengalir pada kumparan tersebut adalah 4,5 C.

Interaksi Muatan Listrik

Interaksi antara muatan listrik akan menghasilkan gaya yang disebut gaya listrik atau lebih dikenal dengan gaya Coulomb. Gaya Coulomb ini dapat berupa gaya tarik atau gaya tolak seperti yang telah dibahas sebelumnya. Secara matematis, gaya interaksi antar muatan listrik dirumuskan sebagai berikut.

Formula Interaksi Muatan Listrik

1683789639 411 Materi Muatan Listrik Jenis Rumus dan Contoh Soal

Deskripsi Rumus

F = Gaya Coulomb atau gaya listrik (N)

k = konstanta Coulomb yang nilainya 9 × 109 Nm2/C2

Q1 = muatan listrik pertama (C)

Q2 = muatan listrik ke-2 (C)

r = jarak antara dua muatan

Contoh Soal Muatan Listrik

Agar Anda lebih memahami materi kali ini, mari kita lihat contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal Pertama

Dua muatan masing-masing 6 µC dipisahkan sejauh 30 cm. Berapakah besarnya gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut?

Dikenal

Q1 = Q2 = 6µC = 6 × 10-6 C

k = 9 x 109 Nm2/C2

r = 30 cm = 0,3 m

diminta: F=…?

Menjawab

Besarnya gaya tolak menolak antara kedua muatan dirumuskan sebagai berikut

Jawaban Soal 1 Muatan Listrik

Jadi, besarnya gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut adalah 3,6 N

Contoh Soal Dua

Muatan A dan muatan B masing-masing adalah 3 µC dan 4 µC. Keduanya berjarak 10 cm. Jika pemisahan dibuat 25 cm, tentukan rasio gaya Coulomb awal dan akhir!

Diskusi

Q1 = 3µC = 3 × 10-6 C

Q2 = 4µC = 4 × 10-6 C

k = 9 x 109 Nm2/C2

R1 = 10 cm

R2 = 25 cm

Ditanya: F1 : F2 =…?

Menjawab

Anda dapat menentukan perbandingan gaya Coulomb awal dan akhir dengan rumus berikut.

Jawaban Soal 2 Muatan Listrik

Jadi, perbandingan gaya Coulomb awal dan akhir kedua muatan adalah 25 : 4.

Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!

www.quipper.com

Berita Terkait

Untuk Jenjang SMA Tahun Depan 2024/2025 Sudah tidak Ada Lagi Penjurusan, Ini Kebijakan Baru Dari Nadiem makarim
Pasti dari Jokowi, Tahun Depan tidak Ada Perbedaan Antara PNS dan PPPK, Semua Akan Satu Nama Menjadi ASN
Contoh Doa Penutup MPLS 2024 Dalam Bahasa Indonesia
Contoh Materi MPLS SMP Kurikulum Merdeka Tahun Anggaran 2024/2025
Implementasi Pembelajaran Sosial dan Emosional di Kelas dan Sekolah
Contoh Modul Ajar Kurikulum Merdeka PAUD-TK Terbaru 2024
6 Daftar Kegiatan Ketika MPLS Bersama Peserta Didik Baru, Jangan Sampai Terlewatkan !
Ada Perlakuan Khusus untuk PPPK 2024, Semua Guru Akan Diberi Tunjangan Lebih Hingga 3 Juta
Berita ini 1 kali dibaca

Berita Terkait

Sabtu, 20 Juli 2024 - 10:33 WIB

Untuk Jenjang SMA Tahun Depan 2024/2025 Sudah tidak Ada Lagi Penjurusan, Ini Kebijakan Baru Dari Nadiem makarim

Jumat, 19 Juli 2024 - 10:42 WIB

Pasti dari Jokowi, Tahun Depan tidak Ada Perbedaan Antara PNS dan PPPK, Semua Akan Satu Nama Menjadi ASN

Jumat, 12 Juli 2024 - 21:32 WIB

Contoh Doa Penutup MPLS 2024 Dalam Bahasa Indonesia

Sabtu, 6 Juli 2024 - 11:26 WIB

Contoh Materi MPLS SMP Kurikulum Merdeka Tahun Anggaran 2024/2025

Senin, 1 Juli 2024 - 16:57 WIB

Implementasi Pembelajaran Sosial dan Emosional di Kelas dan Sekolah

Berita Terbaru

Guru

Download Surat Edaran Piloting PPG Guru 2024

Minggu, 21 Jul 2024 - 13:08 WIB