Muatan listrik

Pengarang: Leandro Alegsa

18-05-2022

Muatan listrik adalah sifat dasar elektron, proton, dan partikel subatomik lainnya. Elektron bermuatan negatif sedangkan proton bermuatan positif. Benda-benda yang bermuatan negatif dan benda-benda yang bermuatan positif saling tarik menarik. Hal ini membuat elektron dan proton saling menempel untuk membentuk atom. Hal-hal yang memiliki muatan yang sama saling mendorong satu sama lain (mereka saling tolak). Ini disebut Hukum Muatan. Itu ditemukan oleh Charles-Augustin de Coulomb. Hukum yang menggambarkan seberapa kuat muatan menarik dan mendorong satu sama lain disebut Hukum Coulomb.

Benda-benda yang memiliki jumlah elektron dan proton yang sama adalah netral. Benda-benda yang memiliki lebih banyak elektron daripada proton bermuatan negatif, sedangkan benda-benda dengan jumlah elektron lebih sedikit daripada proton bermuatan positif. Benda-benda dengan muatan yang sama saling tolak-menolak. Benda-benda yang memiliki muatan berbeda saling tarik-menarik. Jika memungkinkan, benda yang memiliki terlalu banyak elektron akan memberikan elektron yang cukup untuk menyamai jumlah proton dalam benda yang memiliki terlalu banyak proton untuk muatan elektronnya. Jika hanya ada cukup elektron untuk mencocokkan proton ekstra, maka kedua hal itu tidak akan saling menarik lagi. Ketika elektron berpindah dari tempat yang terlalu banyak ke tempat yang terlalu sedikit, itulah yang disebut arus listrik.

Ketika seseorang menginjakkan kakinya di atas karpet dan kemudian menyentuh gagang pintu kuningan, mereka mungkin akan tersengat listrik. Jika ada cukup banyak elektron ekstra, maka gaya yang digunakan elektron-elektron tersebut untuk saling mendorong satu sama lain mungkin cukup untuk membuat beberapa elektron melompat melintasi celah antara orang tersebut dan gagang pintu. Panjang percikan adalah ukuran tegangan atau "tekanan listrik." Jumlah elektron yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain per unit waktu diukur sebagai arus listrik atau "laju aliran elektron."

Jika seseorang mendapat muatan positif atau negatif, hal itu dapat membuat rambut orang tersebut berdiri karena muatan di setiap rambut mendorongnya menjauh dari yang lain.

Muatan listrik yang dirasakan ketika seseorang mendapat sengatan dari gagang pintu atau benda lain biasanya antara 25 ribu hingga 30 ribu volt. Namun, arus listrik hanya mengalir sebentar, sehingga aliran elektron melalui tubuh seseorang tidak menyebabkan kerusakan fisik. Di sisi lain, ketika awan mendapatkan muatan listrik, mereka memiliki tegangan yang lebih tinggi dan ampere (jumlah elektron yang akan mengalir dalam sambaran petir) bisa sangat tinggi. Itu berarti bahwa elektron dapat melompat dari awan ke bumi (atau dari bumi ke awan). Jika elektron-elektron itu melewati seseorang, maka sengatan listriknya bisa membakar atau membunuh.

Eksperimen historis

Eksperimen berikut ini dijelaskan oleh James Clerk Maxwell dalam karyanya A Treatise on Electricity and Magnetism (1873). Secara normal, kaca dan resin keduanya bermuatan netral. Namun demikian, jika keduanya digosok bersama dan kemudian dipisahkan, keduanya akan saling tarik-menarik.

Jika sepotong kaca kedua digosok dengan sepotong resin kedua, hal-hal berikut ini akan terlihat:

Kedua keping kaca saling tolak-menolak.
Tiap keping kaca menarik tiap keping resin.
Kedua potongan resin saling tolak-menolak.

Jika benda bermuatan dan benda tak bermuatan dipertemukan, daya tarik akan sangat lemah.

Benda-benda yang mampu menarik atau menolak sesuatu dengan cara ini dikatakan 'dialiri listrik', atau 'bermuatan listrik'. Ketika dua zat yang berbeda digosokkan bersama, muatan listrik dihasilkan karena salah satunya akan memberikan elektron ke yang lain. Alasannya adalah bahwa atom-atom dalam dua zat memiliki kekuatan yang tidak sama untuk menarik elektron. Jadi, yang lebih mampu menarik elektron akan mengambil elektron dari yang memiliki gaya tarik lebih rendah. Jika kaca digosokkan ke sesuatu yang lain, kaca dapat memberi atau mengambil elektron. Apa yang terjadi tergantung pada apa benda lain itu.

Benda-benda yang telah mengambil elektron disebut "bermuatan negatif", dan benda-benda yang telah melepaskan elektron disebut "bermuatan positif". Tidak ada alasan khusus untuk nama-nama ini. Ini hanyalah konvensi (kesepakatan) yang sewenang-wenang (pilihan acak).

Di samping dialiri listrik oleh gesekan, tubuh dapat dialiri listrik dengan banyak cara lain.

Halaman terkait

Listrik

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa itu muatan listrik?

J: Muatan listrik adalah sifat dasar elektron, proton, dan partikel subatomik lainnya. Elektron bermuatan negatif sedangkan proton bermuatan positif. Benda-benda yang memiliki muatan yang sama saling mendorong satu sama lain (mereka saling tolak-menolak).

T: Siapa yang menemukan Hukum Muatan?

J: Hukum Muatan ditemukan oleh Charles-Augustin de Coulomb.

T: Apa yang dijelaskan oleh Hukum Coulomb?

J: Hukum Coulomb menjelaskan seberapa kuat muatan-muatan saling tarik-menarik dan saling dorong.

T: Apa perbedaan benda netral dengan benda yang bermuatan positif atau negatif?

J: Benda-benda yang memiliki jumlah elektron dan proton yang sama adalah netral, sementara benda-benda yang memiliki lebih banyak elektron daripada proton bermuatan negatif, dan benda-benda dengan elektron lebih sedikit daripada proton bermuatan positif.

T: Apa yang terjadi apabila dua benda dengan muatan berbeda bersentuhan?

J: Ketika dua benda dengan muatan yang berbeda bersentuhan, mereka akan saling tarik-menarik - jika memungkinkan, benda yang memiliki terlalu banyak elektron akan memberikan elektron yang cukup untuk menyamai jumlah proton pada benda yang memiliki terlalu banyak proton untuk muatan elektronnya. Jika hanya ada cukup elektron untuk mencocokkan proton ekstra, maka kedua benda itu tidak akan saling tarik-menarik lagi.

T: Bagaimana arus listrik terbentuk?

J: Apabila elektron berpindah dari tempat yang terlalu banyak ke tempat yang terlalu sedikit, itulah yang disebut arus listrik.

T: Mengapa guncangan listrik bisa berbahaya dalam beberapa kasus tetapi tidak dalam kasus lainnya?

J: Guncangan listrik yang dirasakan ketika seseorang mendapat kejutan dari gagang pintu atau benda lain biasanya antara 25 ribu dan 30 ribu volt; namun, karena arus listrik hanya mengalir sebentar, itu tidak menyebabkan kerusakan fisik. Di sisi lain, ketika awan mendapatkan muatan listrik, mereka memiliki tegangan dan arus listrik yang lebih tinggi (jumlah elektron yang akan mengalir dalam sambaran petir) bisa sangat tinggi - ini berarti bahwa jika elektron bertegangan tinggi/arus listrik tinggi itu melewati seseorang, hal itu dapat membakar atau membunuh mereka.