MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd KB 1. INTERAKSI ANTARA MUATAN LISTRIK KB 2. GAYA LISTRIK (HUKUM COULOMB) KB 3. MEDAN MAGNET DAN POTENSIAL LISTRIK KB 4. KELISTRIKAN KB 5. HEWAN YANG MENGANDUNG LISTRIK MODUL LISTRIK STATIS

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Pengantar Materi : - Perhatikan gambar 1 dan 2 di samping. - Ananda pernah melihat kilatan petir di langit bukan? - Sebagaimana kita ketahui bahwa gesekan itu ada gesekan yang merugikan dan ada yang menguntungkan. Salah satu contoh peristiwa gesekan adalah peristiwa terjadinya petir, dimana petir terjadi karena adanya gesekan antar partikel sehingga menghasilkan loncatan listrik statis. Fenomena gesekan sebagai pembangkit adanya listrik akan kita pelajari pada bab ini. Pada bab ini kamu akan mempelajari halhal yang berkaitan dengan gejala listrik statis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari tersebut. Dalil Naqli : Q.S Ar-Ra’d (13) : 12-13 َويُْن ِش ُئ َو َطَمعًا ا بَ ْر َق َخْوفً ْ ِري ُكُم ال ِذي يُ َّ ُهَو ال ِقَا َل ِ َح ال َّس َح )12ْ )مِدِه ا َب الث ِ ُح ال َّر ْعدُ ب َويُ َسب َويُ ْر ِس ُل ال َّصَوا ِع َق فَيُ ِصي ُب ِم ْن ِخيَفتِ ِه َمالِئ َكةُ ْ َوال ُو َن َجاِدل َم ْن يَ َشا ُء َو ُه ْم يُ ِ َها َو ُهَو ب فِي َّّللاِ َدِديدُ ِل ِم َحا ْ (ال )13) Artinya : ”Dialah Tuhan yang memperlihatkan kilat kepada kalian untuk menimbulkan kekalutan dan harapan, dan Dia mengadakan awan mendung. Dan guruh itu bertasbih dengan memuji Allah, (demikian pula) para malaikat karena takut kepada-Nya, dan Allah melepaskan halilintar, lalu menimpakannya kepada siapa yang Dia kehendaki, dan mereka berbantah-bantahan tentang Allah, dan Dia-lah Tuhan Yang Mahakeras siksaNya”. Setelah menyisir rambut, cobalah ananda dekatkan sisir tersebut ke tangan, apa yang dirasakan di tanganmu? Contoh tersebut adalah gejala kelistrikan. Pada contoh tadi, gejala kelistrikan tersebut dinamakan listrik statis. Kapankah listrik statis tersebut ada dan mengapa gejala tersebut terjadi? Marilah kita mempelajari Listrik Statis berikut ini. GERBANG KEILMUAN Gambar 1 Petir Menyambar di pelabuhan sumber : Fine Art Landscape Photography Gambar 2 Petir Menyambar di pangkalan militer sumber : Fine Art Landscape Photography

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd PETA KONSEP

petir&gs_lcp Gambar Setrika Baju Poliester Sumber : https://id.images.search.yahoo.com/search/ima ges; Pada gambar di samping ini kita melihat sambaran petir yang sering terjadi di alam semesta. Jika melihat fenomena petir menyambar menggambarkan betapa Maha Besarnya yang menciptakan. Bagaimanakah proses terjadinya petir? Kenapa petir ditandai oleh kilat yang menyambar seperti pada gambar? Ketika kita menyetrika baju yang terbuat dari campuran kain dan plastik (polyester) maka ketika baju tersebut kita bolak-balikkan bulu-bulu pada tangan yang dekat dengan kain tersebut akan berdiri. Kenapa bisa begitu? Adakah kaitannya dengan kain yang kita setrika? Pernahkah kalian terkejut ketika tangan anda menyentuh layar TV ketika TV dalam keadaan menyala atau waktu kita mematikan TV? Apakah yang menyebabkan peristiwa sengatan atau yang membuat bulu tangan kita berdiri? Nah semua fenomena di atas adalah merupakan contoh dari peristiwa Listrik Statis dalam kehidupan sehari-hari. Apakah listrik statis itu dan apa penyebab dari listrik statis tersebut? Untuk menjawabnya maka silahkan kalian simak penjelasannya berikut ini! KEGIATAN AWAL : APERSEPSI Gambar Bulu Tangan berdiri akibat berdekatan dengan monitor TV Sumber : Aktivitas Penulis

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd A Listrik Statis Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir. Listrik Statis terjadi karena akibat adanya ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau di permukaan suatu benda. Lalu bagaimana hakikat peristiwa listrik statis itu? Untuk memahaminya dengan lebih baik, kita dapat melakukan percobaan sederhana berikut ini. 1. Listrik statis pada penggaris plastik. Kita ambil penggaris plastik yang masih baru, kemudian kita gosokkan penggaris tersebut ke rambut beberapa kali gosokkan. Setelah dirasa cukup kemudian penggaris tersebut kita dekatkan ke serpihan kertas yang tipis dan kecil. Maka kertas itu akan tertarik dan beberapa ada yang menempel di penggaris tersebut. Lihatlah seperti pada gambar berikut ini! Gambar penggaris plastik yang dapat menarik serpihan kertas Sumber : https://id.images.search.yahoo.com/search/images 2. Listrik statis pada sisir plastik Ambillah sisir plastik kemudian gosokkan sisir plastik tersebut dengan cepat berkali-kali ke bagian tubuh kita (misalnya pada paha namun tertutup celana). Setelah itu, dekatkan sisir plastik tersebut ke rambut, maka rambut kita akan tertarik ke sisir plastik seakan melayang melawan gravitasi. Fenomena itu adalah bukti adanya listrik statis. Gambar sisir plastik yang dapat menarik rambut Sumber : www.slideshare.net KEGIATAN BELAJAR 1 : INTERAKSI ANTARA MUATAN LISTRIK

), neutron adalah netral, dan elektron adalah (-). Kalau suatu atom mempunyai jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatifnya, atom tersebut dikatakan atom netral. Keadaan tersebut menyebabkan kebanyakan benda juga bersifat netral, misalnya atom karbon yang netral karena mempunyai enam proton dan enam elektron. Benda-benda yang mempunyai atom karbon adalah matahari, batubara, berlian, polimer dan makanan. Gambar Model Atom Sumber : Aktivitas Penulis Neutron Benjamin Franklin (lahir diBoston, Massachusetts, Amerika Serikat, 17 Januari 1706 – meninggal di Philadelphia, Pennsylvania, Amerika Serikat, 17 April 1790 pada umur 84 tahun). Dia menemukan penangkal petir, kacamata, spidometer (pengukur jarak tempuh pada kendaraan) dan peralatan musik. Benjamin pertama kali yang menemukan prinsip dari aliran listrik dan juga memberi tanda positif dan negatif untuk listrik.

1,6 x 10-19C. Kalian dapat mengamati bahwa ketika sisir plastik didekatkan pada sobekan kertas, sobekan kertas akan menempel pada sisir plastik yang telah digosokgosokkan pada kain wol, tetapi tidak menempel pada sisir plastik yang belum digosokkan. Sebelum sisir plastik digosokkan, muatan listrik pada sisir tersebut berada dalam keadaan seimbang. Saat digosokkan, terjadi perpindahan muatan listrik dari kain wol ke sisir. Muatan listrik yang berpindah adalah elektron. Dengan demikian, sisir plastik tersebut bermuatan negatif (-) sehingga dapat menarik sobekan kertas untuk menempel padanya. 1. Sifat-Sifat Muatan Listrik Benjamin Franklin orang Amerika, Ia seorang saintis, seorang filosuf, (1706- 1790) menyatakan ada dua muatan listrik : a. Muatan listrik positif Muatan listrik positif digambarkan dengan garis gaya listriknya keluar. b. Muatan listrik negatif Muatan listrik negatif digambarkan dengan garis gaya listriknya masuk. Kamu sudah mengetahui bahwa benda bermuatan listrik, baik positif atau negatif, dapat menarik serpihan kertas kecil. Bagaimanakah jika benda-benda yang bermuatan saling didekatkan? Untuk mengetahui jawabannya cobalah Gambar Potongan kertas menempel pada sisir yang sudah digosokkan ke rambut.

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Gambar 4. Batang kaca tarik menarik dengan sisir plastik PERCOBAAN : melakukan kegiatan berikut secara berkelompok. Sebelumnya, bentuklah satu kelompok yang terdiri 4 siswa; 2 laki-laki dan 2 perempuan. A. Tujuan: Mengamati sifat dua benda bermuatan listrik. B. Alat dan Bahan: – Batang kaca – Sisir plastik – Ebonit – Kain wol – Statif C. Cara Kerja: 1. Gosoklah batang kaca dengan kain wol, kemudian gantungkan pada statif. 2. Sisirlah rambut keringmu dengan sisir plastik beberapa kali. 3. Dekatkan sisir plastik pada salah satu ujung batang kaca. Amatilah ujung batang kaca? 4. Gosoklah ebonit dengan kain wol kemudian gantungkan pada statif. 5. Dekatkan sisir plastik dengan ebonit. Amatilah ujung ebonit. D. Pertanyaan : 1. Apakah reaksi batang kaca dengan sisir plastik dan ebonit 2. dengan sisir plastik berbeda? Mengapa? 3. Nyatakan kesimpulanmu dalam buku kerjamu Pada percobaan diperoleh bahwa batang kaca yang didekati sisir plastik akan tarikmenarik. Hal ini terjadi akibat gosokan dengan kain wol batang kaca bermuatan positif dan sisir plastik akan bermuatan negatif. Dengan demikian, muatan yang tidak sama (positif – negatif) apabila berdekatan akan saling menarik. Tarikan Sisir Plastik Kaca Benang

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd 1 2 3 Perbedaan terjadi pada ebonit dan sisir plastik. Ebonit yang didekati sisir plastik akan tolak-menolak. Hal ini disebabkan jenis muatan listrik yang dihasilkan akibat gosokan antara ebonit dan sisir plastik sama, yaitu muatan negatif. Jadi, muatan yang sejenis (negatif – negatif) jika berdekatan akan tolak-menolak. Sehingga dengan demikian dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat yang dimiliki muatan listrik adalah: (1) Muatan listrik yang sejenis (negatif dengan negatif atau positif dengan positif) jika didekatkan akan saling tolak-menolak. (2) Muatan listrik yang tidak sejenis (negatif dengan positif) jika didekatkan akansaling tarik-menarik. 2. Interaksi Benda Bermuatan Listrik Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif (karena banyak elektron yang pindah dari kain wool ke penggaris plastik). Sedangkan ketika ebonit digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke ebonit, sehingga ebonit tersebut bermuatan listrik negatif. Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga Tolakan Sisir Plastik Benang Ebonit Gambar 5. Batang Ebonit tolak-menolak dengan sisir plastik

didekatkan pada penggaris plastik yang bermuatan - , akan didapatkan bahwa keduanya akan saling menarik, Gambar 3. Tabel 1. Muatan-muatan dari interaksi berbagai kombinasi (gosokmenggosok) 3. Cara memperoleh muatan listrik Seperti dijelaskan sebelumnya, benda akan bermuatan listrik jika kekurangan atau kelebihan elektron. Keadaan ini menunjukkan bahwa elektron mempunyai peranan yang penting dalam hal terjadinya apakah benda tersebut dapat bermuatan listrik atau tidak. Kita dapat memberi muatan listrik pada suatu benda dengan menambah atau mengurangi jumlah elektron yang dimilikinya. Beberapa cara untuk memberi muatan listrik pada suatu benda yaitu dengan cara: penggosokan, penyentuhan dan induksi.

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Gambar 2. Penyentuhan membuat konduktor saling berbagi muatan Gambar Proses terjadinya induksi listrik a. Penggosokan. Apabila dua buah benda yaitu benda A dan benda B yang terbuat dari bahan yang berbeda saling digosokkan, maka sejumlah kecil elektronnya akan berpindah dari benda A ke benda B atau sebaliknya. Benda A yang kehilangan elektron akan menjadi bermuatan positif sedangkan benda B yang mendapat tambahan elektron akan menjadi bermuatan negatif. Perpindahan elektron tersebut bergantung pada jenis bahan yang digosokkan. Contohnya adalah penggaris plastik jika digosokkan ke rambut dapat menarik serpihan kertas yang ada didekatnya. b. Penyentuhan. Jika suatu konduktor yang bermuatan disentuhkan dengan konduktor lain yang tidak bermuatan, kedua konduktor akan saling berbagi muatan. Akibatnya konduktor yang tidak bermuatan sekarang menjadi bermuatan. Proses mengalirnya muatan listrik itu berlangsung sangat singkat. Besarnya muatan listrik yang mengalir bergantung pada kemampuan benda untuk menyimpannya, dan perbedaan muatan pada masing-masing benda. Aliran muatan listrik ini menimbulkan arus listrik yang akan dibahas pada bagian selanjutnya pada pembahasan ini. c. Induksi. Sebuah benda yang bermuatan dapat memberikan muatannya kepada benda didekatnya tanpa menyentuh. Sebagai contoh, sebuah benda bermuatan listrik positif didekatkan pada konduktor yang tidak bermuatan dan terisolasi. Gambar Setelah menyisir, electron berpindah dari rambut ke sisir

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Elektron-elektron yang terkandung dalam konduktor netral akan tertarik ke arah benda bermuatan tadi. Sebagian akan berpindah ke bagian yang terdekat dengan benda, berkumpul pada bagian tertentu sehingga pada saatnya akan bermuatan negatif. Bagian yang ditinggalkan elektron-elektron tersebut menjadi bermuatan positif. Peristiwa Induksi merupakan pemisahan muatan di dalam suatu benda konduktor akibat konduktor itu didekati benda bermuatan listrik. Muatan yang terdapat di dalam konduktor itu kemudian disebut muatan induksi. Muatan induksi selalu berlawanan tanda dengan muatan benda pengiduksi. Muatan hasil induksi dapat bersifat permanent tidak muncul secara permanen karena begitu benda bermuatan dijauhkan, elektronelektronnya akan kembali tersebar merata ke seluruh bagian benda sehingga benda tersebut akan kembali menjadi netral.

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd A. Hukum Coulomb Benda-benda bermuatan mempunyai sifat khusus yang saling menolak apabila muatannya sama dan saling menarik apabila muatannya berbeda. Dua benda yang bermuatan listrik akan menimbulkan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik apabila didekatkan. Gaya inilah yang disebut sebagai gaya listrik statis. Pada tahun 1785 dalam menentukan besarnya gaya listrik statis, Charles Agustin Coulomb menemukan hubungan antara gaya listrik dengan besar muatan masing-masing listrik dan jarak pisah kedua muatan. Hubungan tersebut dikenal dengan Hukum Coulomb yang menyatakan bahwa “besarnya gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak dua benda bermuatan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan listrik tersebut”. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : = 12 2 dimana : F = gaya interaksi muatan listrik (newton) k = 1/4Ԑo = 9 x 109 Nm2 /C2 Q1 dan Q2 = muatan 1 dan 2 ( coulomb ) r 2 = kuadrat jarak antara kedua muatan ( meter ). Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatu bahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi listrik yang tersimpan pada bahan tersebut bila diberi sebuah potensial, relatif terhadap vakum (ruang hampa). Gambar 6. Muatan yang sejenisakan tolak menolak dan muatan yang tidak sejenis akantarik menarik. KEGIATAN BELAJAR 2 : GAYA LISTRIK (HUKUM COULOMB)

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau kadangkadang kappa, k, K, atau DK. Konstanta dielektrik dapat kalian lihat pada tabel di bawah ini : 1. Dua buah muatan listrik masing-masing sebesar Q1 = 4C dan Q2 = 6C terpisah pada jarak 3 cm. Jika K = 9 x 109 Nm2 /C2 berapakah besar gaya coulombnya ? Penyelesaian: Diketahui : Q1 = 4C Q2 = 6C K = 9 x 109 Nm2 /C2 r = 3 cm = 0,03 m = 3 x 10-2 m Ditanyakan : F =….? = 12 2 = (91092 / 2 )(4 )(6 ) {(310−2) 2 2} = 24 1013N Tabel 2. Konstanta Dielektrik Charles-Augustin de Coulomb (14 Juni 1736 - 23 Agustus 1806) adalah seorang ilmuwan Perancis. Coulomb berbakat besar dalam bidang matematika dan belajar teknik untuk menjadi Korps Ahli Teknik Kerajaan.Setelah bertugas di Martinique selama beberapa tahun, ia kembali ke Paris dan di tahun 1779 terpilih menjadi anggota Akademi Ilmiah di tahun 1781. Percobaan awal Coulomb meliputi tekanan yang bisa memecahkan suatu benda (1773) dan ini adalah awal ilmu modern tentang kekuatan bendabenda. Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Charle s_Coulomb Contoh soal

6 x 10-4C K = 9 x 109 Nm2 /C2 r = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10-2 m Ditanyakan : F =….? = 12 2 = (91092 / 2 )(2 10−6 )(6 10−4 ) {(610−2) 2 2} = (9109 ) (12 10−10) {36 10−4} = 3 103 N B. Gejala dan Penerapan Listrik Statis Listrik statis sangat mudah terbentuk oleh gesekan. Proses ini akan berjalan dengan baik jika udara dan benda yang bergesekan dalam keadaan kering. Muatan yang sangat besar dapat terbentuk pada isolator atau konduktor yang terisolasi, muatan yang besar ini dapat menimbulkan bencana. 1. Petir ( Halilintar ) Udara panas yang naik ke langit ketika hari cerah dapat menjadi bermuatan dengan cepat. Muatan tersebut akan diberikan ke butir-butir air di awan. Kalau melintas di atas gedung, awan yang memiliki muatan negatif besar dapat menimbulkan induksi pada atap gedung. Karena muatan induksi berlawanan dengan muatan awan, terjadilah tarik-menarik antara kedua muatan. Jika kedua muatan itu cukup besar,maka akan terjadi aliran elektron dalam jumlah besar ke arah atap gedung. Aliran itu terbentuk loncatan bunga api listrik yang disebut petir. Petir yang sampai ke tanah disebut kilat, yang dapat menimbulkan panas yang sangat besar. Akibatnya udara yang dilalui kilat memuai dengan sangat cepat. Jika pemuaian itu terjadi dengan tiba-tiba, maka akan timbul suara Gambar 6. Penangkal petir untuk melindungi bangunan yang tinggi

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd seperti ledakan yang sangat keras. Suara itulah yang disebut guruh atau guntur. Dengan demikian guruh selalu terjadi bersamaan dengan terjadinya kilat. Alat yang digunakan untuk menghindari sambaran petir adalah penangkal petir. 2. Ledakan atau Kebakaran Tangki Minyak. Bila terdapat sebuah tanggki minyak yang kosong mengandung banyak uap gas yang mudah terbakar kalau ada loncatan bunga api yang ditimbulkan oleh listrik statis. Oleh karena itu, orang yang bekerja di dalam atau di dekat tangki tersebut harus memakai pakaian khusus anti listrik statis. 3. Generator Van de Graaff. Generator Van de Graaff merupakan sebuah alat yang dirancang oleh Robert Jemison Van de Graaff (1901-1967) pada tahun 1931 di MIT (Massachusset Institute of Technology). Alat tersebut dapat menghasilkan muatan listrik dalam jumlah yang sangat besar melalui cara penggosokan. Gesekan antara gelang karet dengan silinder logam akan menghasilkan muatan negatif. Muatan negatif tersebut dikumpulkan pada bola logam besar berbentuk kubah yang terdapat di atap generator. Gesekan yang berlangsung secara terus menerus akan menghasilkan muatan yang semakin besar. Sementara gesekan antara gelang karet dengan silinder politen menimbulkan muatan positif pada gelang karet. Dengan begitu, gelang karet membawa muatan positif itu ketika bergerak dari bawah ke atas. Jika seseorang yang memegang kepala kubah, muatannya semakin besar sebagai akibat dari kejadian tersebut, maka rambut orang akan berdiri tegak. Hal ini Gambar 7. Generator Van de Graaff

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Gambar 9. Elektroskop terjadi karena setiap helai rambut akan saling bertolak akibat muatan yang sama. 4. Penggumpal Asap. Pada tahun 1906, Frederick Gardner Cottrel, seorang ahli kimia Amerika membuat suatu alat sederhana utuk mengumumpulkan asap yang keluar dari cerobong asap pabrik sehingga dapat mengurangi polusi udara. Alat tersebut menggunakan prinsip induksi muatan dan gaya coulomb. Caranya dengan memasang dua logam yang memiliki muatan besar tetapi berlawanan tanda pada cerobong asap pabrik. Partikel asap yang mengalir melalui cerobong akan terinduksi sehingga memiliki muatan induksi. Muatan yang dihasilkan ada yang positif dan ada yang negatif. Akibatnya partikel asap akan tarik-menarik sehingga membentuk partikel yang lebih berat. Bertambah beratnya partikel tersebut mengakibatkan partikel tidak lagi mengalir ke atas bersama asap melainkan jatuh di dasar cerobong. Dengan demikian gumpalan itu mudah dibersihkan dan polusi udara dapat dikurangi. 5. Elektroskop Elektroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda. Prinsip kerja elektroskop berdasarkan induksi listrik, yaitu jika sebuah benda bermuatan listrik disentuhkan kepala elektroskop maka muatan yang sejenis dengan benda bermuatan listrik tadi akan ke daun elektroskop. Akibatnya kedua daun elektroskop akan bermuatan sejenis sehingga tolak menolak (daun elektroskop membuka). Gambar 8. Penggumpalan asap guna mengurangi polusi udara dari asap pabrik

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd 6. Mesin Fotocopy Selain memanfaatkan konsep listrik statis, pada mesin fotokopi juga dimanfaatkan konsep optik. Proses fotokopi ini menggunakan sifat unik dari logam selenium. Sebagaikonduktor foto, selenium akan menjadi konduktor jika dikenai cahaya dan menjadi isolator jika berada dalam keadaan gelap. Langkah-langkah utama dalam mesin fotokopi adalah: 1) Permukaan drum mesin yang dilapisi logam selenium yang tipis diberi muatan positif dengan cara diputas di dekat kawat yang bermuatan tinggi. 2) Proses pembentukan suatu pola muatan yang merupakan pola cetakan darihalaman asli. 3) Bubuk tinta (toner) yang bermuatan negatif ditaburkan pada permukaan drum foto konduktif. 4) Pemindahan toner ke kertas, diperoleh hasil fotokopi. 5) Setelah kertas difotokopi, perlahan-lahan permukaan drum itu kembali netral. Gambar 16. Bagian-bagian mesin fotokopi

6 x 10-4C K = 9 x 109 Nm2 /C2 r = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10-2 m Ditanyakan : F =….? = 12 2 = (91092 / 2 )(2 10−6 )(6 10−4 ) {(610−2) 2 2} = (9109 ) (12 10−10) {36 10−4} = 3 103 N

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd A. Medan Listrik Di sekitar muatan-muatan listrik ada medan listrik, yang dapat memengaruhi muatan lain yang berada tidak jauh darinya. Medan listrik merupakan daerah di sekitar muatan yang dapat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. Medan listrik dapat digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya ke luar atau ke dalam muatan. Arah garis gaya listrik ke dalam digunakan untuk menunjukkan muatan negatif dan arah garis medan listrik ke luar digunakan untuk menunjukkan muatan positif. Lalu bagaimana cara menentukan besar kuat medan listrik? Agar dapat memahami cara menentukan besarnya medan listrik (E) perhatikan gambar dan penjelasan di bawah ini. Agar dapat mengetahui besar kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan Q, sebuah muatan uji (qo ) yang muatannya jauh lebih kecil diletakkan di dekat muatan tersebut dengan jarak r. Berdasarkan hukum Coulomb, muatan qo tersebut akan memperoleh gaya tolak dari muatan Q sebesar, KEGIATAN BELAJAR 3 : MEDAN LISTRIK DAN BEDA POTENSIAL

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Kuat medan listrik (E) didefinisikan sebagai besarnya gaya listrik (F) yang bekerja pada satu satuan muatan uji (qo ), maka besarnya kuat medan listrik pada tempat muatan uji tersebut adalah: Dapat disimpulkan bahwa besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah: Di mana : E = medan listrik (N/C) F = gaya Coulomb (newton) Q = besar muatan listrik (coulomb) 1. Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan B adalah sebesar 4 x 10-4N. Jika besar muatan A sebesar 4 x 10-6 C dan muatan uji B sebesar 4 x 10-12C, berapakah besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A tersebut? Pembahasan: Diketahui: FC = 4 x 10-4N QA = 4 x 10-6C QB = 4 x 10-12C Dianyakan: EA = ….? Jawaban: EA = F/QB EA = 4 x 10-4N/4 x 10-12C = 108N/C Contoh soal

4 . Q 80 = 1 x 1012. Q Q = 80/1 x 1012 Q = 80 x 10-12C B. Beda Potensial dan Energi Listrik Mengapa petir berbahaya? Apa sebenarnya petir? Orang yang pertama kali menyatakan bahwa petir terjadi akibat adanya gejala listrik statis adalah Benjamin Franklin (1706 – 1790). Menurutnya, petir adalah kilatan cahaya yang muncul akibat perpindahan muatan negatif (elektron) antara awan dan awan atau antara awan dan bumi. Petir dapat terjadi karena adanya beda potensial yang sangat besar antara dua awan yang berbeda atau antara awan dengan bumi. Akibatnya akan terjadi lompatan muatan listrik atau perpindahan elektron secara besar-besaran dari awan ke awan atau dari awan ke bumi. Arus listrik dapat mengalir karena adanya beda potensial. Baterai dapat mengalirkan arus listrik karena baterai mempunyai beda potensial antara kedua Gambar Benjamin Franklin (1706 – 1790)

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd kutubnya yaitu kutub positif dan kutub negatif. Perbedaan potensial antara dua titik dalam suatu rangkaian dinamakan tegangan. Biasanya, baterai mempunyai tegangan yang tertulis pada bagian luarnya misalnya 1,5 V, artinya baterai tersebut mempunyai beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif sebesar 1,5 V. Seperti halnya arus listrik yang dapat diukur menggunakan amperemeter, tegangan (beda potensial) dapat juga diukur. Alat untuk mengukur beda potensial disebut voltmeter. Kutub positif mempunyai potensial lebih besar daripada kutub negatif. Dengan demikian, arus listrik pada baterai akan mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Besarnya beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik yang diperlukan dengan jumlah muatan listrik yang dipindahkan, yaitu: dengan: ∆V = beda potensial listrik (volt) W = energi listrik (joule) Q = muatan listrik (coulomb) 1. Berapakah beda potensial kutub-kutub baterai sebuah rangkaian jika baterai tersebut membutuhkan energi sebesar 60 J untuk memindahkan muatan sebesar 20 C? Pembahasan: Diketahui: W = 60 J Q = 20 C . Ditanya: beda potensial ΔV = W/Q = 60/20 = 3 V Jadi, beda potensial kutub-kutub baterai tersebut 3V Gambar Baterai Contoh soal

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd 2. Sebuah baterai yang memiliki beda potensial sebesar 1,5 V. Berapakah besar perpindahan energi yang diperlukan jika memindahkan muatan sebanyak 40 C? Pembahasan: Diketahui: Beda potensial (V) = 1,5 V Besar muatan (Q) = 40 C Ditanya: Besar energi untuk memindahkan muatan (W) = …? Jawab: W = V x Q = 1,5 x 40 = 60 J Jadi, besar energi untuk memindahkan muatan tersebut sebesar 60 J. 3. Beda potensial antara dua titik kawat penghantar adalah 9 V. Berapakah energi listrik yang digunakan untuk memindahkan muatan sebesar 30 C diantara dua titik tersebut? Pembahasan: Diketahui : V = 9 Volt Q = 3 C Ditanyakan : W Jawab : W = Q x V = 3 x 9 = 27 J 4. Jumlah muatan yang dipindahkan pada sebuah rangkain listrik adalah 15 C. Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan tersebut dari ujung-ujung rangkaian listrik adalah 45 J, berapakah beda potensial antara ujung-ujung rangkaian tersebut? Pembahasan: Diketahui Q = 15 C W = 45 J Ditanyakan : V ? Jawab ΔV = W/Q = 45/15 = 3 V

melingkupi bagian luar membran sel. Pada kondisi demikian, membran sel saraf bagian luar bermuatan listrik positif dan membran sel bagian dalam bermuatan listrik negatif (Cl- ) KEGIATAN BELAJAR 4 : KELISTRIKAN

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Setiap manusia memiliki sistem saraf yang dapat mengontrol seluruh aktivitas tubuh, contohnya gerak otot. Sistem saraf terdiri atas sel-sel saraf berfungsi untuk menerima, mengolah, dan mengirim rangsangan yang diterima panca indra. Setiap sel saraf terdiri atas tiga bagian, yaitu badan sel saraf, dendrit, dan akson atau neurit. Selain ketiga bagian tersebut, pada sel saraf juga terdapat selubung myelin. Berdasarkan ada dan tidaknya myelin, terdapat dua macam neuron, yaitu neuron yang berselubung myelin dan neuron yang tidak berselubung myelin. B. Bagian Sel Saraf dan Fungsinya Berikut adalah bagian sel saraf dan fungsinya masing-masing. No Bagian Sel Syaraf Deskripsi Fungsi 1 Dendrit Penonjolan badan sel yang bercabang-cabang dan berbentuk seperti cabang pohon. Menerima impuls dari sel lain dan meneruskannya ke badan sel. 2 Badan sel Di dalamnya terdapat inti sel yang dikelilingi oleh sitoplasma. Sitoplasma mengandung organela sel seperti mitokondria, ribosom, Badan Golgi dan retikulum endoplasma khusus milik sel saraf yang disebut badan Nissl. Meneruskan impuls dari dendrit ke akson. 3 Akson/ Neurit Penonjolan badan sel berbentuk panjang dan silindris. Setiap satu sel saraf hanya memiliki satu akson. Ujung akhir akson disebut dengan terminal akson. Terminal ini memiliki beberapa percabangan dan berbonggol. Pada bonggol inilah akan dilepaskan neurotransmitter dan disebut sebagai bonggol sinaptik. Meneruskan impuls dari badan sel saraf ke sel saraf lain atau ke sel otot atau ke sel kelenjar. Pada bonggol sinaptik terjadi proses sinapsis, yaitu komunikasi antara sel saraf satu dengan yang lain atau sel saraf dengan sel otot dan sel kelenjar menggunakan neurotransmitter. 4 Myelin Selubung lemak berlapislapis, dihasilkan oleh sel Schwann. Lapisan lemak myelin sulit ditembus oleh ion-ion yang keluar dan masuk membran sel saraf pada bagian akson. Mempercepat impuls saraf dengan membantu terjadinya loncatan muatan. 5 Nodus Ranvier Daerah akson terbuka yang tidak diselubungi myelin. Tempat terjadinya tarikmenarik muatan listrik di membran sel saraf.

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Seperti manusia, hewan juga menghasilkan listrik sebagai impuls rangsang dalam tubuhnya untuk menanggapi rangsangan, bergerak, berburu mangsa, melawan predator, atau bahkan navigasi. Pada umumnya arus listrik yang dihasilkan sangat lemah, tetapi ada beberapa hewan yang mampu menghasilkan arus listrik yang sangat kuat. Hewan apa yang dapat menghasilkan arus listrik kuat? Berikut adalah pemaparannya. 1. Ikan Belalai Gajah (Elephantnose Fish) Dinamai ikan belalai gajah karena ikan ini memiliki mulut yang panjang menyerupai bentuk belalai gajah. Ikan belalai gajah dilengkapi dengan organ khusus, yang disusun oleh ribuan sel electroplax pada bagian ekor yang mampu menghasilkan listrik statis bertegangan tinggi. Sel electroplax merupakan sel yang menghasilkan muatan negatif pada bagian dalam dan muatan positif pada bagian luar saat ikan belalai gajah dalam keadaan beristirahat. Arus listrik akan muncul pada saat otot ikan berkontraksi dan pada saat yang bersamaan ikan mampu mendeteksi keberadaan predator dan mangsa. 2. Ikan Pari Listrik Pari listrik mampu mengendalikan tegangan listrik yang ada pada tubuhnya. Kedua sisi kepala ikan pari listrik mampu menghasilkan listrik hingga sebesar 220 volt. Besar tegangan ini sama seperti besar tegangan listrik yang ada di rumah. Gambar Ikan Belalai Gajah Gambar Ikan Pari Listrik KEGIATAN BELAJAR 5 : HEWAN YANG MENGANDUNG LISTRIK

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd 4. Hiu Kepala Martil Hiu kepala martil memiliki ratusan ribu elektroreseptor atau sel penerima rangsang listrik. Jenis hiu ini mampu menerima sinyal listrik hingga setengah miliar volt. Hiu kepala martil biasa menggunakan kemampuan mendeteksi sinyal listrik untuk mengetahui letak mangsa di bawah pasir, menghindari keberadaan predator, dan untuk mendeteksi arus laut yang bergerak sesuai medan magnet bumi. 5. Echidna Echidna memiliki moncong memanjang yang berfungsi sebagai pengirim sinyal-sinyal listrik untuk menemukan serangga (mangsa). Elektroreseptor echidna terus menerus dibasahi agar lebih mudah untuk menghantarkan listrik. Hal inilah yang menyebabkan kebanyakan hewan yang memiliki sistem elektroreseptor berasal dari perairan. 5. Belut Listrik Penelitian menunjukkan bahwa belut listrik dapat menghasilkan kejutan tanpa lelah selama satu jam. Besarnya jumlah energi listrik yang dihasilkan diyakini dapat menyebabkan kematian pada manusia dewasa. Gambar Ikan Hiu Kepala Martil Gambar Echidna Gambar Belut Listrik

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd 6. Lele Listrik Lele air tawar yang berasal dari perairan tropis di Afrika ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan listrik hingga sebesar 350 volt. Besarnya energi yang dihasilkan lele listrik sama seperti energi listrik yang diperlukan untuk menyalakan komputer selama 45 menit. Gambar Lele Listrik

MODUL FISIKA IX By : Royo Eko Wardoyo, S.Pd Sumber materi : Anggi. 2013. Penghantaran Impuls saraf. http://angginovita19sari.blogspot.com/ 2013/10/penghantaran-impuls-saraf-melalui_16.html. Diakses tanggal 1 Agustus 2022. Tabroni, Jamal. 2022. Listrik Statis. https://serupa.id/listrik-statis/ Diakses tanggal 16 Agustus 2022 https://naomioprina.wordpress.com/2017/11/19/prinsip-dan-cara-kerja-mesinfotokopi-menggunakan-listrik-statis/ https://www.tokopedia.com/toko-atk-jkt/baterai-abc-biru-kecil-aa-a2-harga-per-boxisi-24-batere https://www.mikirbae.com/2016/01/kelistrikan-pada-sel-saraf.html https://www.mandandi.com/2021/09/kelistrikan-pada-sel-saraf-manusia.html https://www.belajarsampaimati.com/2019/10/ikan-belalai-gajah.html https://www.re-tawon.com/2013/08/pari-torpedo-ikan-listrik-penghuni.html https://www.belajarsampaimati.com/2014/10/untuk-apa-organ-listrik-pada-hiukepala.html https://materiipa.com/hewan-penghasil-listrik/echidna https://klikhijau.com/read/mengenal-belut-listrik-penghasil-listrik-yang-mampumembunuh-manusia/ https://www.kaskus.co.id/show_post/5aeaca0adc06bdf57c8b4575/75/-