Muatan Listrik: Pengertian, Jenis, Ciri-Ciri dan Rumusnya

Pengertian Muatan Listrik – Teknologi yang semakin maju membuat peran energi listrik semakin besar karena kemajuan teknologi dibarengi dengan perkembangan pada alat-alat elektronik yang tidak akan bisa digunakan jika tidak ada listrik. Alat-alat elektronik ini bisa kita temukan di rumah, di kantor, di sekolah, di pabrik, hingga di jalan raya. Bahkan, untuk saat ini hampir semua orang pasti memegang alat elektronik, yaitu handphone atau telepon genggam.

Oleh karena itu, energi listrik bisa dikatakan sebagai salah satu kebutuhan hidup manusia pada saat ini. Hal ini dikarenakan, kita hampir tidak bisa beraktivitas sama sekali, jika tidak ada listrik. Dengan demikian, baik itu setiap orang, setiap lembaga swasta atau negeri pasti membutuhkan listrik dan sangat bergantung pada ketersediaan listrik. Ketergantungan ini bisa kita rasakan ketika “mati lampu”, pasti hampir setiap orang akan gelisah karena aktivitas yang akan dilakukan menjadi terganggu.

Listrik itu sendiri tidak bisa bergerak begitu saja atau bisa dibilang listrik bisa bergerak karena didalamnya terdapat suatu muatan. Muatan yang ada di dalam listrik biasa dikenal dengan nama muatan listrik. Pada dasarnya, muatan listrik memiliki sebuah rumus, sehingga setiap orang bisa menghitung muatan listrik. Dengan menghitung muatan listrik, kita jadi tahu bahwa muatan listrik bisa saling tolak menolak dan saling tarik menarik.

Artikel ini akan membahas muatan listrik mulai dari pengertian hingga rumus muatan listrik. Grameds, baca artikel ini sampai habis ya.

Daftar Isi

Pengertian Muatan Listrik

Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) muatan listrik adalah muatan yang tolak menolak atau muatan muatan yang tidak tarik menarik dengan gaya yang besarnya ditentukan dengan hukum. Berdasarkan pengertian muatan listrik dari KBBI, maka muatan listrik bisa dianggap sebagai suatu muatan yang ada di dalam suatu benda dan bisa menghasilkan gaya pada benda lain jika memiliki muatan listrik.

Pengetahuan tentang muatan listrik telah ditemukan oleh seorang ilmuwan yang bernama Benjamin Franklin. Beliau menemukan muatan listrik ketika melakukan percobaan dengan menggunakan batang karet dan bulu domba. Benjamin Franklin melakukan percobaan ini dengan cara menggosokkan batang karet pada bulu domba. Setelah melakukan percobaan itu, maka muncullah sebuah reaksi dari batang karet. Batang karet ternyata bisa tarik menarik dengan batang kaca, ketika kedua benda tersebut saling berdekatan.

Dari percobaan itulah, Benjamin Franklin beranggapan bahwa batang karet yang telah digosokkan memiliki muatan listrik didalamnya. Setiap muatan yang ada pada suatu benda tidak bisa disamaratakan karena sangat bergantung terhadap kelebihan atau kekurangan elektron yang ada pada benda tersebut.

Selain itu, Benjamin Franklin juga menyatakan bahwa benda yang memiliki muatan listrik yang sama, jika didekatkan akan saling tolak menolak. Namun, lain halnya dengan kedua benda yang memiliki muatan listrik yang berbeda, maka kedua benda tersebut akan saling tarik menarik.

Dari percobaan yang telah dilakukan oleh Benjamin Franklin, kita jadi mengetahui bagaimana caranya untuk mengetahui muatan listrik yang terdapat pada suatu benda. Cara paling mudah untuk mengetahui hal tersebut adalah dengan menggosokkan kedua benda. Ketika menggosokkan kedua benda tersebut, maka elektron akan berpindah dari benda yang satu ke benda lainnya.

Ketika suatu benda sudah kehilangan elektron, maka benda tersebut akan menjadi benda bermuatan positif serta benda yang dimasuki elektron akan berubah menjadi benda dengan muatan negatif. Dari peristiwa itulah kedua benda akan saling tarik menarik. Benjamin Franklin menyatakan bahwa perpindahan muatan dari satu barang ke barang lainnya adalah implikasi dari hukum kekekalan muatan.

Beliau menyimpulkan bahwa kedua benda yang saling digosokkan tidak menghasilkan energi listrik yang baru melainkan hanya muatannya saja yang pindah. Selain itu, selama kedua benda digosokkan, maka jumlah muatannya adalah nol.

Pada dasarnya, jika ingin mengetahui muatan pada suatu benda tidak perlu dilakukan dengan cara kedua benda saling digosokkan. Kita bisa meletakkan kedua benda saling berdekatan saja, jika kedua benda saling tarik menarik, maka kedua benda tersebut memiliki muatan listrik yang berbeda. Singkatnya, cara menggosokkan benda ini hanya untuk memudahkan kita untuk mengetahui muatan listrik pada suatu benda.

Berkat penemuan muatan listrik, perkembangan pada bidang listrik menjadi lebih maju, sehingga penemuan ini bisa dibilang salah satu penemuan penting dalam dunia kelistrikan. Maka dari itu, banyak orang yang mengatakan bahwa Benjamin Franklin merupakan seorang ilmuwan yang memiliki peran dalam perkembangan kelistrikan.

Satuan dan Simbol Muatan Listrik

Muatan listrik ternyata memiliki Satuan Internasional (SI), yaitu coulomb (C). Dalam Satuan Internasional (SI), muatan listrik memiliki simbol, yaitu Q. Simbol Q melambangkan Satuan Internasional dari muatan listrik. Muatan listrik yang ada pada suatu benda bisa berupa muatan positif atau proton dan bisa juga muatan negatif atau elektron.

Dengan adanya Satuan Internasional dan simbol, maka bisa dikatakan bahwa muatan listrik sudah digunakan oleh banyak orang yang ada di seluruh dunia terutama digunakan bagi mereka yang melakukan penelitian tentang kelistrikan atau magnet. Hal ini dikarenakan muatan listrik dapat mempermudah suatu penelitian terutama yang berkaitan atom, proton, dan elektron.

Muatan listrik itu sendiri berupa total dari atom yang ada di suatu benda. Apabila atom memiliki kekurangan elektron, maka menghasilkan muatan listrik positif dan atom yang memiliki kekurangan proton, maka menghasilkan muatan listrik negatif.

Sementara itu, besaran yang terdapat pada muatan listrik ditemukan oleh Robert Andrew Milikan. Ia mengatakan bahwa satu muatan listrik sama dengan 1.602×10 -19. Singkatnya, 1 muatan listrik proton sama dengan (1.602 x 10-19) dan satu muatan listrik elektron sama dengan (1.602 x -10-19).

Benjamin Franklin

17 Januari 1706 merupakan tanggal lahir dari ilmuwan yang bernama Benjamin Franklin. Semasa hidupnya ia sudah banyak sekali meninggalkan berbagai macam penemuan-penemuan yang hingga saat ini masih digunakan. Ia bisa dibilang sebagai seseorang yang memiliki banyak sekali pekerjaan, sehingga memiliki harta yang cukup banyak. Pekerjaan-pekerjaan yang dilakukan oleh Benjamin Franklin, seperti pengarang, wartawan, penerbit, gubernur, ilmuwan.

Benjamin Franklin lahir di Milk Street, Boston, Amerika Serikat. Ayahnya menikah dua kali dan menghasilkan 17 anak, Benjamin Franklin menjadi anak bungsu dari dua kali pernikahan ayahnya.

Ketertarikannya dalam dunia diplomasi tak perlu diragukan lagi karena beliau menjadi salah satu pemimpin “Revolusi Amerika”, bahkan menjadi salah satu orang yang menandatangani “Deklarasi Kemerdekaan Amerika”. Sementara itu, Benjamin Franklin pernah menjabat sebagai gubernur Pennsylvania ke-6 selama 3 tahun, 18 Oktober 1785 hingga 5 November 1788. Bukan hanya itu saja, Benjamin Franklin juga menjadi kepala kantor pos pertama yang ada di Amerika dan ia pencipta “perpustakaan umum” pertama di Amerika Serikat.

Ketertarikannya pada bidang kelistrikan membuat ia melakukan berbagai macam penelitian, sudah banyak sekali penelitian tentang kelistrikan yang pernah ia lakukan. Dari penelitian-penelitian yang pernah dilakukan, ia menciptakan penemuan-penemuan yang sampai saat ini digunakan oleh orang banyak, seperti penangkal petir dan muatan listrik.

Ketika menemukan penangkal petir, beliau mencobanya dengan layang-layang, apakah layang-layang bisa mengalirkan listrik atau tidak. Percobaan yang dilakukan tersebut sangat dikenal dengan percobaan layang-layang. Sementara itu, pada penemuan muatan listrik, Benjamin Franklin melakukan penelitiannya dengan cara menggosokkan batang karet pada bulu domba, kemudian batang karet tersebut didekatkan pada batang kaca dan hasilnya adalah batang karet dan batang kaca saling tarik menarik.

Benjamin Franklin menghembuskan napas terakhirnya pada tanggal 17 April 1790. Meskipun beliau sudah lama meninggal dunia, tetapi berbagai macam penemuan dan ilmunya dalam dunia diplomasi masih digunakan sampai saat ini.

Jenis-Jenis Muatan Listrik

Penemuan yang tentang muatan listrik ini bukan hanya sebatas pengertian, satuam, dan simbol saja, tetapi sampai kepada jenis-jenisnya. Benjamin Franklin yang menjadi penemu dari muatan listrik membagi dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif atau proton dan muatan negatif atau elektron.

1. Muatan Positif (Proton)

Benjamin Franklin mengatakan bahwa muatan listrik positif (proton) adalah muatan listrik yang sifatnya saling tolak menolak dengan benda yang memiliki muatan yang sejenis.

2. Muatan Negatif (Elektron)

Benjamin menyatakan bahwa mu yang akan mengeluarkan sifat tolak menolak jika benda tersebut didekatkan dengan plastik (memiliki muatan), maka akan tolak menolak.

Supaya lebih jelas, maka di bawah ini akan dijelaskan tentang muatan listrik yang dapat ditentukan melalui jumlah proton dan elektron.

a. Apabila suatu benda memiliki jumlah elektron yang lebih banyak, maka benda tersebut akan bermuatan negatif (Σ elektron > Σ proton).

b. Apabila suatu benda memiliki jumlah elektron yang lebih sedikit, maka benda tersebut dikategorikan ke dalam benda bermuatan positif (Σ elektron < Σ proton).

c. Apabila suatu benda memiliki jumlah proton yang lebih banyak, maka benda tersebut termasuk benda bermuatan positif (Σ proton > Σ elektron).

d. Apabila suatu benda memiliki jumlah proton yang lebih sedikit, maka benda tersebut bermuatan negatif (Σ proton < Σ elektron).

e. Apabila jumlah elektron dan jumlah proton sama, maka muatan benda tersebut adalah muatan netral (Σ elektron = Σ proton).

Ciri-Ciri Muatan Listrik

Ciri-ciri muatan listrik sebagai berikut:

1. Muatan Listrik Terdiri dari Dua Jenis

Ciri muatan listrik yang pertama adalah muatan listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu muatan listrik negatif (elektron) dan muatan listrik positif (proton). Kedua muatan itu bisa saling berpindah dari materi yang satu ke materi lainnya. Dalam hal ini, maksud dari materi adalah benda atau barang.

Suatu materi dapat dikatakan memiliki muatan positif, jika jumlah elektron pada materi tersebut lebih banyak dibandingkan dengan jumlah protonnya. Sedangkan, suatu materi akan dikatakan bermuatan negatif, jika jumlah elektronnya lebih sedikit dari jumlah proton. Secara sederhana, semakin banyak jumlah elektron pada suatu materi, maka akan menghasilkan muatan listrik negatif, dan hal ini berlaku sebaliknya.

2. Muatan Bersifat Kekal

Muatan listrik pada suatu benda merupakan bagian dari muatan. Menurut Benjamin Franklin, muatan yang ada pada suatu benda memiliki sifat yang kekal. Hal ini sudah menjadi bagian dari hukum kekekalan muatan. Dengan kata lain, suatu muatan (positif atau negatif) tidak bisa diciptakan dan tidak bisa dimusnahkan.

Hal seperti ini dapat kita lihat pada dua jenis benda yang berbeda, kemudian didekatkan atau digosokkan bisa memunculkan muatan listrik. Reaksi tarik menarik dari kedua benda tersebut akan terjadi bila muatan listrik negatif (elektron) dapat berpindah dari tempat satu ke tempat lainnya. Akan tetapi, jika muatan listrik negatif (elektron) tidak berpindah ke benda lainnya, maka reaksi yang dihasilkan adalah tolak menolak.

3. Muatan Listrik Bisa saling Tolak Menolak atau Tarik Menarik

Ciri ketiga dari muatan listrik adalah muatan listrik pada suatu benda bisa saling tarik menarik dan bisa juga saling tolak menolak. Pada ciri ketiga ini, kita baru bisa membuktikannya dengan cara mendekatkan kedua benda atau agar lebih mudah menggosokkan benda yang satu kemudian didekatkan pada benda lainnya.

Jika kedua benda tersebut bisa saling tarik menarik, maka kita akan tahu bahwa muatan listrik antara kedua benda tersebut berbeda jenis. Muatan listrik yang sama atau sejenis pada suatu benda akan membuat kedua benda tersebut saling tolak menolak. Hal ini dikarenakan elektron tidak berpindah ke benda lain.

4. Muatan Listrik Merupakan Besaran Fisika

Ciri keempat dari muatan listrik adalah termasuk ke dalam besaran fisika yang bisa dihitung. Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya rumus dari muatan listrik dan adanya Satuan Internasional muatan listrik, yaitu coulomb. Bahkan, muatan listrik memiliki sebuah simbol, yaitu Q.

Dalam satu muatan listrik proton sama dengan (1.602 x 10-19) dan dalam satu muatan listrik elektron sama dengan (1.602 x -10-19). Dengan masuknya muatan listrik ke dalam ilmu fisika, maka kita bisa menghitung besaran muatan listrik yang ada di dalam suatu materi atau benda.

Rumus Muatan Listrik

Pada dasarnya, rumus yang dipakai untuk mencari muatan listrik pada suatu benda merupakan rumus yang diambil atau berasal dari rumus hukum Coulomb. Rumus ini ditemukan oleh seorang ilmuwan yang bernama Charles Augustin de Coulomb. Dari hasil penelitiannya, beliau menemukan keterkaitan atau hubungan antara gaya listrik dengan besar muatan-muatan dan jarak antara kedua muatan.

Maka dari itu, hubungan yang diciptakan oleh Charles Augustin de Coulomb dikenal dengan nama “hukum Coulomb” yang berbunyi:

“Besaran gaya tarik menarik dan tolak menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan.”

Berikut ini rumus dari “hukum Coulomb”.

Keterangan:

F = Gaya tolak menolak atau gaya tarik menarik, satuannya newton (N)

q1 = Besar muatan pertama, satuan (C)

q2 = Besar muatan kedua, satuan (C)

r = Jarak antara dua benda bermuatan, satuan meter (m)

k = Konstanta pembanding yang memiliki besaran 9 x 109 Nm2/C2

Kesimpulan

Benjamin Franklin menjadi penemu dari muatan listrik dan ia mengatakan bahwa suatu muatan memiliki sifat kekal atau tidak bisa diciptakan atau tidak bisa dimusnahkan. Berkat penemuan muatan listrik ini, kita jadi tahu bahwa di dalam suatu benda ternyata terdapat muatan negatif (elektron) dan muatan positif (proton).

Dari penemuan Benjamin Franklin, kita jadi mengetahui kedua benda bisa saling tarik menarik dan bisa saling tolak menolak. Kedua benda yang digosokkan, kemudian saling tarik menarik menandakan bahwa muatan listriknya berbeda. Sedangkan, kedua benda yang digosokkan, tetapi saling tolak menolak menandakan bahwa muatan listrik pada benda atau materi tersebut jenisnya sama.