Muatan listrik

Pengertian muatan listrik

Muatan listrik adalah sifat atau muatan dasar yang dibawa partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. Muatan listrik suatu partikel dasar dapat berjenis positif dan negatif. Jika dua benda memiliki muatan yang sama akan tolak menolak dan kedua benda akan tarik menarik jika memiliki muatan yang berbeda jenis. 

Perlu diketahui, partikel dasar dan subatomik seperti elektron dan proton memiliki muatan listrik. Elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif.

Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. Simbol Q sering digunakan untuk menggambarkan muatan. Sistem Satuan Internasional (SI) dari satuan Q adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. 

Note : "untuk simbol Q dalam muatan listrik tersebut ditemukan oleh ilmuwan prancis bernama Charles Augustin de Coulomb".

Jenis Muatan Listrik

Perlu diketahui juga bahwa Muatan Listrik tersebut ditemukan oleh Ilmuwan Asal Amerika Serikat bernama Benyamin Franklin (1706 - 1790), yaitu :

Muatan Listrik Positif (Proton)

Menurut Benyamin Franklin, Muatan Listrik Positif umumnya bersifat saling tolak menolak dengan suatu benda yang mempunyai muatan, dan dalam hal ini terjadi karena muatan positif itu sejenis sehingga akan beraksi saling tolak menolak.

Gambar prinsip dasar muatan listrik

Muatan Listrik Negatif (Elektron)

Menurut Benyamin Franklin, Muatan Listrik Negatif pada suatu benda dapat dipastikan jika terdapat benda yang memiliki muatan negatif dan saling tolak menolak dengan plastik yang memiliki muatan, maka dapat dipastikan bahwa muatan benda tersebut negatif.

Benda yang bermuatan listrik dan saling tolak menolak dengan plastik yang juga memiliki muatan, maka bisa dipastikan jika muatan benda tersebut adalah negatif. Hal ini dikarenakan muatan listrik yang sejenis akan bereaksi dengan saling tolak menolak. Sebaliknya benda yang memiliki bermuatan listrik dan tarik menarik dengan plastik yang juga bermuatan, maka bisa dipastikan jika benda tersebut bermuatan positif karena muatan yang tidak sejenis tidaklah saling menarik.

Antara plastik serta kaca yang saling menarik, mempunyai jenis muatan yang berbeda antara satu dengan yang lain. Ketika suatu benda saling tolak menolak dengan plastik, namun tarik menarik dengan kaca, maka benda tersebut bisa dipastikan jika memiliki muatan yang sama dengan kaca.

Namun sebaliknya, ketika suatu benda saling tolak dengan kaca namun malah tarik menarik dengan plastik maka bisa dipastikan jika benda tersebut memiliki jenis muatan yang sama dengan plastik.

Penjelasan lebih lengkapnya yaitu:

Muatan 1 elektron = -1,6.10-19 coulomb
Muatan 1 proton = +1,6.10-19 coulomb

Muatan listrik suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektron yang dikandung benda tersebut.

• Jika suatu benda kelebihan elektron = kekurangan proton (Σ elektron > Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan negatif
• Jika suatu benda kekurangan elektron = kelebihan proton (Σ elektron < Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan positif
• Jika jumlah elektron = jumlah proton (Σ proton = Σ elektron) maka benda tersebut tidak bermuatan (muatan netral)

Sifat-Sifat Muatan Listrik

Adapun sifat muatan listrik yaitu:

a. Muatan listrik yang sejenis akan saling tolak menolak dan muatan tidak sejenis akan saling tarik menarik.

b. Muatan Listrik merupakan besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6.24 x 1018 e (e = muatan proton). Sehingga mautan yang dikandung oleh proton adalah 1,602 x 10-19 coulomb. Elektron memiliki muatan yang sama dengan proton namun berbeda jenis (-)1,602 x 10-19 coulomb.

c. Muatan listrik memiliki hukum kekekalan muatan. Gaya yang ditimbulkan dua muatan memiliki karakter yang sama seperti gaya gravitasi yang ditumbulkan dua buah benda dengan massa tertentu. Gaya antar muatan juga bersifat konservatif dan terpusat.

Rumus Muatan Listrik

Rumus yang berlaku dalam muatan listrik adalah rumus yang dimatematiskan dari hukum coulomb. Hukum coulomb ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb pada akhir abad ke-18. Bunyi Hukum Coulomb yaitu:

“Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan kedua muatan tersebut.”

Maka secara sistematis dirumuskan dengan:

Keterangan:

F = gaya tarik manarik/tolak menolak (newton)
q = muatan listrik (coulomb)
r = jarak antara kedua muatan
k = konstanta = 1/4πεo = 9 x 109 N.m2/C2
εo = permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara = 8,85 x 10-12 C2/Nm2

Apabila medium muatan bukan pada medium vakum atau udara maka besar gaya antaran muatan q1 dan q2 akan lebih kecil

F udara/vakum < F medium

Hal tersebut dikarenakan nilai permisivitas listrik pada medium bukan udara lebih besar. Permisivitas εo diganti dengan ε yaitu

ε = εr εo

Dalam vakum nilai εr adalah 1, sedangkan dalam udara εr adalah 1,0006. Dengan demikian gaya coloumb dalam medium rumusnya yaitu: