Medan listrik didefinisikan sebagai ruangan di sekitar benda bermuatan listrik, di mana jika sebuah benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut akan mendapat gaya listrik (gaya Coulomb). Medan listrik termasuk medan vektor, sehingga untuk menyatakan arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif jika berada dalam sembarang tempat di dalam medan tersebut. Arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan positif dinyatakan keluar dari benda, sedangkan arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke benda.
Untuk menggambarkan medan listrik digunakan garis-garis gaya listrik.
Garis-garis gaya listrik yaitu garis lengkung yang dibayangkan
merupakan lintasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik.
Garis gaya listrik tidak mungkin akan berpotongan, sebab garis gaya
listrik merupakan garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif
dan akan berakhir di benda yang bermuatan negatif. Gambar dibawah
menggambarkan garis-garis gaya listrikdi sekitar benda bermuatan 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 :
- atom netral, yaitu atom yang mempunyai jumlah proton sama dengan elektron,
- atom bermuatan positif, yaitu atom netral yang melepaskan elektron (kekurangan elektron).
- atom bermuatan negatif, yaitu atom netral yang menangkap elektron (kelebihan elektron).
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 :
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
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.
Sumber : http://fisikazone.com/muatan-listrik/
