Muatan Listrik

Muatan listrik dapat dibuktikan pada percobaan penggaris palstik yang digosokan ke rambut kering atau kain wol. Adanya muatan listrik ditunjukan dengan tertariknya rambut kering tersebut ke arah penggaris tersebut. Muatan listrik yang ada pada penggaris tersebut adalah muatan listrik diam (muatan listrik statis). Apabila suatu benda menunjukkan sifat kelistrikan seperti ada peristiwa di atas, dikatakan bahwa benda tersebut bermuatan listrik. Benda-benda bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas, gabus atau benda-benda lain yang ringan. Pada saat penggaris digosok dengan kain wol sehingga mampu menarik sobekan kertas-kertas kecil, berarti penggaris tersebut bermuatan listrik. Muatan tersebut diam pada penggaris tersebut, kemudian disebut muatan listrik statis atau muatan listrik diam.

Teori Atom Tentang Muatan Listrik

Menurut teori atom, setiap atom terdiri atas tiga macam partikel. Ketiga macam partikel tersebut digambarkan dengan model atom seperti gambar di bawah ini.

Ketiga macam partikel penyusun atom yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak di pusat atom, sedangkan elektron selalu bergerak mengelilingi proton dan neutron dengan lintasan tertentu. Hal ini terjadi karena massa proton dan neutron jauh lebih besar daripada elektron.

Oleh karena itu, proton dan neutron disebut sebagai inti atom (nukleon). Inti atom mempunyai gaya tarik. Hal inilah yang menyebabkan proton dan neutron dapat rekat menjadi satu serta elektron dapat bergerak mengelilingi inti pada lintasannya.

Kekuatan ikatan elektron pada atomnya berbeda untuk bahan yang berbeda. Karena sesuatu hal, elektron suatu atom dapat lepas dan berpindah ke atom lain. Hal ini mengakibatkan perubahan sifat atom. Berdasarkan kenyataan ini, maka dapat dibedakan atom menjadi tiga macam :

1. atom netral, yaitu atom yang mempunyai jumlah proton sama dengan elektron,
2. atom bermuatan positif, yaitu atom netral yang melepaskan elektron (kekurangan elektron).
3. atom bermuatan negatif, yaitu atom netral yang menangkap elektron (kelebihan elektron).

Hukum Coulomb Tentang Muatan Listrik

Secara singkat dapat dinyatakan bahwa elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan atau netral. Satuan muatan listrik dalam SI dinyatakan dengan Coulumb disingkat C, satuan tersebut diambill dari nama seorang fisikawan Perancis Charles Augustin Coulumb (1736-1806) yang telah banyak berjasa pada bidang fisika terutama pada listrik statis. Satuan muatan listrik bisa juga digunakan satuan yang lebih kecil yaitu mikrocoulumb (μ C) yang besarnya :

1 μ C = 10^-6 C

Charles Augustine Coulumb mengemukakan bahwa dua muatan listrik sejenis akan tolak-menolak dan tidak sejenis akan tarik menarik.

Dari hasil percobaan menunjukkan bahwa besarnya gaya tolak-menolak atau tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan benda masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda. Itulah yang dinamakan Hukum Coulumb.

Secara matematis hukum Coulumb tersebut dapat dituliskan :

Dimana:

F = gaya tolak-menolak atau tarik-menarik satuannya Newton
Q₁, Q₂ = muatan listrik satuannya Coulumb
r = jarak kedua muatan satuannya meter
k = konstanta pembanding 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Apabila dua muatan listrik masing-masing 1 Coulumb, berjarak 1 m, maka akan mengalami gaya listrik antara dua muatan listrik tersebut sebesar 9 x 10⁹ N.