MUATAN LISTRIK

    C. Muatan Listrik

1.      Apakah Muatan Listrik Itu?

Pernahkah kalian melakukan kegiatan di samping? kegiatan di samping menggambarkan seorang anak yang sedang mendekatkan penggaris plastik pada potongan kertas. Sebelumnya penggaris tersebut digosok-gosokkan pada rambut yang kering. Apa yang terjadi? Pada gambar terlihat potongan kertas menempel pada penggaris. mengapa bisa demikian? 
       Seorang ahli fisika, Benjamin Franklin, mengusulkan bahwa ada dua jenis muatan listrik pada benda. Dua muatan itu adalah muatan listrik positif dan negatif. Dua benda berbeda bermuatan akan tarik menarik, sedangkan dua benda bermuatan sejenis akan tolak menolak. 
       Pendapat di atas jauh sebelum ditemukannya komposisi inti atom yang menyebabkan sifat kelistrikan suatu benda. Perkembangan saat ini sebuah benda tersusun atas ribuan bahkan jutaan atom. Sebuah atom terdiri atas inti atom dan elektron. Di dalam inti atom terdapat proton dan neutron. Jumlah proton dan elektron dalam suatu atom menyebabkan suatu benda bermuatan positif atau negatif. Jika suatu benda memiliki jumlah proton yang lebih banyak maka benda tersebut bermuatan positif. Jika suatu benda memiliki jumlah elektron yang lebih banyak maka benda tersebut bermuatan negatif. Namun jika jumlah proton dan elektron sama maka benda tersebut tidak bermuatan atau netral. Muatan-muatan inilah yang disebut dengan muatan listrik.

Benda-benda yang bermuatan listrik akan saling berinteraksi. Ada dua macam interaksi yang perlu diperhatikan yaitu:

a.       Interaksi benda bermuatan sejenis akan tolak menolak.

b.      Interaksi benda berlawanan buatan akan tarik menarik.

Benjamin Franklin adalah seorang fisikawan berkebangsaan Amerika. Lahir pada tanggal 17 Januari 1706 di Boston. Franklin terkenal berkat temuan listriknya. Pada tahun 1452, Franklin melakukan percobaan menangkap petir pada sebuah kunci dengan menggunakan layang-layang. Dia menerbangkan layang-layang yang sudah diikatkan kunci pada saat hujan. Ketika kilat sudah menyambar kunci Franklin menurunkan layang-layangnya. Dengan rasa penasaran dia menyentuh kunci tersebut. Bunga api melompat ke tangannya. kemudian dia berteriak, "Ini listrik! ini adalah buktinya." 

2.      Besar Muatan Listrik

Kita sudah mengetahui bahwa atom terdiri dari tiga elemen penting yaitu elektron yang berada di kulit atom, proton dan netron yang berada pada inti. Namun berapakah besar muatan tiga elemen  tersebut? Pada bagian ini akan dipelajari hal tersebut.

Muatan listrik ditemukan oleh seorang fisikawan berkebangsaan Amerika Serikat, Robert Andrew Milikan, pada tahun 1909. Dia memperoleh hadiah nobel atas penemuannya ini. Dia melakukan percobaan dengan meneteskan minyak pada dua plat logam bermuatan yang dikenal dengan percobaan tetes minyak milikan. Untuk mempelajari lebih mendalam mengenai percobaan milikan, perhatikanlah animasi berikut!

Pada animasi di atas, ketika beda potensial antara kedua plat adalah nol maka minyak akan jatuh pada dasar plat. Gaya-gaya yang bekerja pada tetes minyak adalah gaya Archimedes dan gaya berat. Gaya Archimedes timbul karena titis minyak menempati fluida yaitu udara. Sedangkan gaya berat terjadi akibat massa tetes minyak itu sendiri.

Pada animasi selanjutnya beda potensial antara kedua plat logam diberi beda potensial sehingga terdapat medan listrik antara kedua plat. Arah medan listrik adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah yang ditunjukan arah panah pada animasi. Medan listrik berasal dari plat bermuatan menuju plat bermuatan negative. Tetes minyak yang melalui celah plat ada yang tetap jatuh ke dasar plat karena tetes minyak bermuatan positif dan netral. Tetes minyak bermuatan positif akan ditarik oleh gaya listrik (Coulomb) searah medan sehingga lebih cepat sampai di dasar. Sedangkan tetes minyak yang bermuatan  negative (electron) akan ditarik oleh gaya listrik (Coulomb) berlawanan dengan arah medan sehingga tetes minyak akan lebih lambat jatuh ke dasar plat. Kemudian beda potensial diatur sehingga tetes minyak bermuatan negative tetap melayang diantara dua plat. Pada keadaan ini gaya gravitasi diimbangi oleg gaya Archimedes dan gaya Coulomb (listrik).

Dari percobaan tetes minyak diperoleh muatan listrik electron sebesar - 1,6 x 10^-19 C sedangkan proton besar muatan listriknya adalah 1,6 x 10^-19 C.

<<previous| |next>>