eva karmilasari_BAHAN AJAR LISTRIK STATIS

Bahan Ajar LISTRIK STATIS Kelas IX Semester 1 Eva Karmilasari 1

PENDAHULUAN Assalamu’alaikum warrahmatullahi wabarakatu…… Bagaimana kabarnya anak-anak? semoga tetap sehat dan semangat ya untuk tetap belajar. Nah…materi kita sekarang adalah mengenai listrik statis, modul ini digunakan sebagai bahan ajar mandiri bagi kalian agar dapat memahami konsep listrik statis. Modul ini bertujuan membantu kalian lebih mudah memahami materi listrik statis yang disertai dengan contoh, tugas dan uji kompetensi. Jangan sungkan untuk mengulang kembali apabila kalian belum mendapatkan hasil yang maksimal. Sudah siap untuk belajar? Mari kita mulai saja ya….. Tetap semangat dan selalu bahagia…. 2

DAFTAR ISI Halaman Judul …………………………………………………………… 1 Pendahuluan ……………………………………………………………... 2 Daftar isi …………………………………………………………………. 3 Pemetaan analisis bahan ajar …………………………………………….. 4 Peta Konsep Listrik Statis ……………………………………………….. 8 Petunjuk penggunaan Buku ……………………………………………… 9 1. Gejala Listrik Statis …………………………………………………. 10 a. Konsep listrik statis ……………………………………………… 10 b. Sifat-sifat muatan listrik …………………………………………. 11 c. Elektroskop ………………………………………………………. 12 d. Uji Kompetensi 1 ………………………………………………… 13 2. Hokum coulomb ……………………………………………………... 16 a. Medan listrik ……………………………………………………... 18 b. Beda potensial …………………………………………………… 20 c. Uji kompetensi 2…………………………………………………. 22 3. Penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari ………………... 24 a. Kelistrikan pada sel saraf ………………………………………… 24 b. Hewan-hewan penghasil listrik ………………………………….. 25 c. Penggunaan listrik statis dalam tekhnlogi ……………………….. 28 d. Uji kompetensi 3 …………………………………………………. 32 Daftar pustaka …………………………………………………………… 33 3

PEMETAAN ANAL NO KOMPETENSI INDIKATOR MATERI PENGA DASAR BELAJ Beberapa 1 3.4. Memahami 3.4.1. Mengindentifikasi peristiwa Peserta listrik statis menonto konsep listrik gejala listrik statis video yo statis dan kemudia gejalanya dalam mengide kehidupan gejala li sehari-hari, termasuk - Cara Peserta kelistrikan pada membuat melakuk sistem saraf dan benda percoba hewan yang bermuatan mengan mengandung listrik peristiw listrik - Induksi terjadi p muatan penggar 2 3.4.2. Menganalisis listrik yang dig dengan pristiwa yang terjadi pada - Atom kering penggaris plastic yang Peserta digosok dengan rambut - Muatan membac kering listrik dan mua kemudia 3 3.4.3 Mengindentifikasi Sifat muatan mengide muatan muatan lisrik Peserta 4 3.4.4 Menjelaskan

LISIS BAHAN AJAR ALAMAN Sumber belajar Bentuk bahan ajar JAR Video mengenai gejala listrik Video dan pertanyaan didik statis pada benda on tayangan (https://www.youtube.com/wat outube ch?v=ViZNgU-Yt-Y) an entifikasi istrik statis didik Video mengenai peristiwa yang Video dan LKPD kan terjadi pada penggaris plastic aan serta yang digosok dengan rambut nalisis kering wa yang pada https://www.youtube.com/wat ris plastic ch?v=M_tgm_-RalQ gosok rambut didik Gambar atom dan penjelasan Teks mengenaiatom dan ca teks atom mengenai proton, electron dan muatan listrik atan listrik neutron an teks disertai gambar entifikasi Gambar interaksi dua muatan listrik didik 4

interaksi dua muatan listrik listrik membac interaks listrik ke menjela interaks antara m 5 3.4.5 Menjelaskan elektroskop peserta d fungsi dan prinsip mengam kerja elektroskop elektros aplikasi virtual l menjela dan prin elktrosk 6 3.4.6 Mengindentifikasi Gaya Peserta factor-faktor yang coulomb mengam mempengaruhi pada Ph gaya coulomb mengide factor-fa mempen coulomb 7 3.4.7 Menghitung Peserta besarnya Gaya membac coulomb tentang hukum c contoh s kemudia didik me soal unt menghit besarnya coulomb 8 3.4.8 Menghitung besar Beda Peserta beda potensial potensial membec tentang

ca teks listrik interaksi antara dua si muatan Aplikasi physic virtual lab muatan listrik emudian askan animasi Phet Lab virtual dan teks si yang terjadi mengenai elekstroskop, muatan listrik Bunyi hukum coulomb dan fungsi dan prinsip didik rumusnya kerjanya. mati skop pada Pengertian beda potensial dan LKPD i physic rumusnya lab kemudian Teks mengenai penjelasan askan funsi gaya kolom disertai nsip kerja contoh soalnya kop didik Teks mengenai penjelasan mati animasi beda potensial disertai het kemudian contoh soalnya entifikasi aktor yang 5 ngaruhi gaya b didik ca teks persamaan coulomb dan soalnya an peserta engerjakan 2 tuk tung ya gaya b didik ca teks besar beda

potensia peserta d menyele untuk m besarnya potensia 9 3.4.9 Menghitung Medan Peserta medan listrik listrik membec tentang magnet peserta d menyele untuk m besarnya magnet 10 3.4.10 Menganalisis beda Beda Peserta potensial dua potensial diberika benda bermuatan diskusi k listrik mengan potensia terjadi a benda b listrik 11 3.4.11. Menjelaskan - kelistrikan Peserta system kelistrikan pada pada sel menonto saraf manusia saraf youtube sel saraf mengide bagian-b saraf da menjela kelistrik manusia 12 3.4.12. Mengindentifikasi - Hewan- Peserta hewan-hewan hewan melakuk

al kemudian pengertian medan magnet, Teks mengenai pengertian didik gambar medan magnet dan rumus medan magnet, gambar esaikan2 soal medan magnet medan magnet dan rumus menghitung medan magnet ya beda al didik ca teks medan kemudian didik esaikan2 soal menghitung yamedan didik Gambar beda potensial dua benda Teks dan gambar beda an pertanyaan bermuatan listrik potensial dua benda kemudian bermuatan listrik sebagai nalisis beda bahan diskusi al yang antar dua bermuatan didik Video mengenai bagian sel Video, teks bacaan dan on video saraf, fungsi dan cara kerja sel gambar mengenai sel saraf e mengenai saraf pada manusia f kemudian https://youtu.be/E_gPIg0a9lU entifikasi Teks dan gambar hewan- bagian sel Gambar hewan-hewan yang hewan yang menghasilkan an menghasilkan listrik askan system kan pada a didik kan kegiatan 6

yangmenghsilkan penhasil membac kelistrikan listrik mengen hewan p listrik ke mengide hewan-h mengha 13 4.4 4.4.1. Membuat Cara Peserta Menyaji elektroskop sederhana membuat melakuk kan hasil elektroskop percoba pengamatan sederhana elektros tentang gejala sederhan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari 14 4.4.2. Lukiskan garis gaya Medan Peserta medan listrik pada dua listrik menggu muatan positif dan virtual l negative dapat m garis ga listrik pa muatan negatif 15 4.4.3 Menyajikan hasil Penerapan Peserta pengamatan tentang gejala listrik statis melakuk listrik statis pada manusia dalam kemudia atau hewan atau tekhnologi kehidupan menyaji pengam sehari-hari gejala li dalam k sehari-h

ca teks Prosedur membuat elektroskop listrik nai hewan- sederhana LKPD penghasil emudian entifikasi hewan yang asilkan listrik didik kan aan membuat skop na didik Physic virtual lab Aplikasi physic virtual lab unakan physic diserti lukisan garis gaya lab untuk magnet pada dua muatan melukiskan positif dan negatif aya medan ada dua positif dan didik Gambar gejala listrik statis pada Teks mengenai gejala kan literasi manusia atau hewan atau listrik statis pada manusia an tekhnologi atau hewan atau ikan hasil tekhnologi matan tentang istrik statis kehidupan hari 7

PETA KONSEP LISTRIK STATIS 8

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL Modul Ipa dengan materi listrik statis ini berisi materi untuk tiga pertemuan. Pada pertemuan pertama menguraikan materi mengenai gejala listrik statis, pertemuan kedua akan menguraikan materi mengenai hukum coulomb, beda potensial dan medan listrik serta pertemuan ketiga menguraikan materi mengenai penerapan gejala listrik statis dalam kehidupan sehari-hari . Untuk memperoleh prestasi belajar secara maksimal, maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan dalam modul ini antara lain: 1. Peserta didik dapat mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang berurutan. 2. Jangan memaksakan diri sebelum benar-benar menguasai bagian demi bagian dalam modul ini, karena masing-masing saling berkaitan 3. Baca dan pahami materi yang tedapat dalam modul ini. Bila dalam mempelajari modul tersebut mengalami kesulitan , diskusikan dengan teman – teman yang lain. Dan apabila belum terpecahkan sebaiknya tanyakan pada guru. 4. Perhatikan uraian materi yang terdapat dalam modul 5. Kerjakan setiap tugas diskusi terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar. 6. Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada guru. 9

1 GEJALA LISTRIK STATIS A. PETUNJUK BELAJAR - Bacalah terlebih dahulu kompetensi dasar yang diharapkan - Baca dan pahami materi yang telah dijabarkan - Kerjakan tugas dan uji kompetensi yang telah disediakan B. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR Kompetensi Dasar 3.4. Memahami konsep listrik statis dan gejalanya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk kelistrikan pada sistem saraf dan hewan yang mengandung listrik 4.4 Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik statis dalam kehidupan sehari-hari MATERI Apersepsi Amatilah video gejala listrik statis yang terjadi pada benda-benda sehari-hari melalui link berikut : (https://www.youtube.com/watch?v=ViZNgU-Yt-Y) Konsep listrik statis Apa kamu pernah melihat rambut seseorang berdiri ketika dia melepas topinya? Kenapa hal itu bisa terjadi? Jawabannya adalah adanya listrik statis. Apa itu listrik statis ? Untuk memahami listrik statis kita awali dengan memahami sifat dari suatu materi. Dengan kata lain terbuat dari apa benda-benda di sekitar kita. Apapun bendanya yang pasti semua benda tersusun dari gabungan dan kombinasi atom-atom. Atom merupakan bagian terkecil dari suatu materi. Atom terdiri dari inti atom dan kulit atom. Dalam inti atom terdapat partikel penyusun atom yaitu neutron dan proton. Pada kulit atom terdapat elektron yang bergerak mengelilingi inti atom. Atom satu dengan atom yang lain dibedakan berdasarkan jumlah proton. 10

https://images.app.goo.gl/znWMNuyGDCh8VLNHA gambar 1. proton, electron dan neutron Proton, neutron dan elektron memiliki karakter yang berbeda. Salah satunya berbeda dalam muatan listriknya. Proton bermuatan positif (+), elektron bermuatan negatif (-) dan neutron tidak bermuatan atau netral. Jika jumlah proton lebih banyak daripada jumlah elektron, maka atom akan bermuatan positif. Sebaliknya jika jumlah proton lebih sedikit daripada jumlah elektron maka atom akan bermuatan negatif. Bila proton dan elektron berjumlah sama, maka atom akan bersifat netral. Atom biasanya bermuatan netral dengan memiliki jumlah proton yang sama dengan jumlah elektron. Elektron yang berada pada kulit atom bergerak berputar mengelilingi inti. Elektron juga dapat berpindah dari satu atom ke atom lain, sedangkan proton tidak. Hal ini menyebabkan atom memiliki perbedaan antara jumlah proton dan elektron. Saat elektron meninggalkan suatu atom, atom yang ditinggalkan memiliki jumlah electron yang lebih sedikit dibanding proton, sehingga atom bermuatan positif. Saat suatu atom menerima elektron dari atom lain, jumlah elektron pada atom tersebut lebih banyak dari jumlah proton sehingga atom menjadi bermuatan negatif. https://images.app.goo.gl/F7PagWuiBCq2eAZX7 gambar 2. atom netral Sifat-Sifat Muatan Listrik Sifat-sifat yang dimiliki muatan listrik adalah: a) Muatan listrik yang sejenis (negatif dengan negatif atau positif dengan positif) jika didekatkan akan saling tolakmenolak. b) Muatan listrik yang tidak sejenis (negatif dengan positif) jika didekatkan akan saling tarik- menarik. 11

Gambar 3. Interaksi dua muatan sejenis (a) muatan positif dengan muatan positif, (b) muatan negatif dengan muatan negatif (sumber: gloncoe science) elektroskop Bagaimana cara mengetahui jenis muatan listrik pada benda? Salah satu caranya adalah dengan menggunakan elektroskop. Perhatikan Gambar Elektroskop memiliki 3 bagian utama, yaitu kepala elektroskop yang terbuat dari logam, penghantar atau konduktor yang menghubungkan kepala elektroskop dengan daun Elektroskop, dan daun elektroskop yang terbuat dari lempeng emas atau alumunium. Daun elektroskop akan mekar apabila kepala elektroskop diberi muatan dengan cara mendekatkan benda bermuatan ke kepala elektroskop Prinsip kerja dari elektroskop dapat dilihat dari gambar berikut: Gambar 4. Prinsip kerja elektroskop Pada mula-mula elektroskop bermuatan netral sehingga muatan positif (proton) dan negatif (elektron) tersebar merata di seluruh elektroskop (gambar 12a) dan daun elektroskop dalam keadaan tertutup, kemudian benda bermuatan listrik negatif di dekatkan (tanpa bersentuhan) ke kepala elektroskop (gambar 12b), muatan negatif benda tersebut akan membuat muatan positif elektroskop tertarik ke kepala elektroskop dan muatan negatifnya tertolak hingga menuju daun elektroskop. Kedua bilah daun elektroskop akan bermuatan negatif, hal ini akan menimbulkan gaya interaksi (gaya listrik) saling tolak menolak sehingga membuat daun elektroskop terbuka 12

Rangkuman 1. Listrik statis terjadi akibat adanya perbedaan muatan listrik. 2. Muatan listrik terdiri dari muatan listrik positif dan negatif. Muatan listrik sejenis (positif dengan positif atau negatif dengan negatif) bersifat tolak-menolak. Muatan listrik yang berbeda (positif dengan negatif) bersifat tarik-menarik. Uji Kompetensi 1 1 Bagian atom yang bermuatan positif adalah …… A. proton B. neutron C. elektron D. inti 2 Pada benda yang bermuatan listrik negatif keadaannya adalah ……. A. jumlah elektron > Jumlah proton B. jumlah elektron < Jumlah proton C. jumlah elektron = Jumlah proton D. tidak memiliki proton 3 Benda yang kelebihan elektron akan bermuatan …. A. negatif B. positif C. netral D. positron 4 Sebuah ebonit digosok dengan kain wol akan menjadi bermuatan ….. A. positif, karena proton pindah dari wol ke ebonit B. negatif, karena elektron pindah dari wol ke ebonit C. netral, karena elektron pindah dari ebonit ke wol D. tidak bermuatan, karena elektron pindah dari wol 5 Benda A bermuatan positif dan benda B bermuatan negatif. Jika kedua benda saling berdekatan maka …. A. benda A dan B tidak terjadi interaksi B. benda A dan B akan tolak-menolak C. benda A menolak benda B D. benda A dan B akan tarik menarik 13

6 Benda akan menjadi bermuatan positif jika …. A. dapat menarik benda lain B. kekurangan proton C. kelebihan elektron D. kekurangan elektron 7 Sebuah benda dikatakan netral jika …. A. jumlah proton lebih banyak dari pada elektron B. jumlah elektron lebih banyak dari pada proton C. jumlah proton sama dengan jumlah elektron D. jumlah neutron sama dengan jumlah proton 8 Berikut ini yang bukan gejala listrik statis adalah …. A. balon menempel di dinding setelah di gosokkan ke rambut B. bulu badan tertarik oleh pakaian yang baru saja disetrika C. kedua telapak tangan terasa panas setelah saling di gosokkan D. ujung sisir mampu menarik serpihan kertas setelah di gunakan untuk bersisir 9 Alat yang digunakan untuk menimbulkan muatan listrik yang besar disebut …. A. dinamo B. generator C. transformator D. generator van de graff 10 Sebatang plastik bermuatan negatif didekatkan elektrostop bermuatan negatif. Jika kepala elektrostop disentuh dengan jari, maka …. A. daun elektrostop bertambah mekar B. daun elektrostop kembali seperti semula C. daun elektrostop menguncup D. daun elektrostop tidak berubah 11 Sebuah penggaris plastic yang digosokkan pada kain wol akan bermuatan …. Karena ….. a. Negative, muatan negative dari kain wol berpindah ke plastic b. Positif, muatan positif dari kain wol berpindah ke penggaris plastic c. Positif, muatan negative dari penggaris plastic berpindah ke kain wol d. Negative, muatan negative dari penggaris plastic pindah ke kain wol 14

12 Muatan A tampak menolak muatan B tetapi menarik muatan C, jika muatan C menolak muatan D positif, maka akan dipastikan bahwa … a. A bermuatan positif, B bermuatan positif, dan C bermuatan negative b. A bermuatan negative, B bermuatan negative dan C bermuatan positif c. A bermuatan positif, B bermuatan negative dan C bermuatan negative d. A bermuatan negative, B bermuatan positif dan C bermuatan Negatif 13 Elektroskop berfungsi untuk … a. Mengetahui ada tidaknya muatan pada sebuah benda b. Mengukur besar muatan pada sebuah benda c. Menghasilkan muatan dalam jumlah besar d. Mengetahui besar gaya coulomb dua benda bermuatan 14 Sebuah benda dikatakan netral jika …. A. jumlah proton lebih banyak dari pada elektron B. jumlah elektron lebih banyak dari pada proton C. jumlah proton sama dengan jumlah elektron D. jumlah neutron sama dengan jumlah proton 15 Sebuah benda dikatakan netral jika …. A. jumlah proton lebih banyak dari pada elektron B. jumlah elektron lebih banyak dari pada proton C. jumlah proton sama dengan jumlah elektron D. jumlah neutron sama dengan jumlah proton 15

2 Hukum coulomb, medan listrik,dan benda potensial listrik A. PETUNJUK BELAJAR - Bacalah terlebih dahulu kompetensi dasar yang diharapkan - Baca dan pahami materi yang telah dijabarkan - Kerjakan tugas dan uji kompetensi yang telah disediakan B. KOMPETENSI DASAR DAN MATERI Kompetensi Dasar 3.4. Memahami konsep listrik statis dan gejalanya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk kelistrikan pada sistem saraf dan hewan yang mengandung listrik 4.4 Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik statis dalam kehidupan sehari-hari Materi Pokok Apersepsi Pernahkah kamu melihat petir? Apa sebenarnya petir itu? adakah yang takut petir? Mengapa takut petir? apakah petir itu berbahaya? Mari temukan jawabannya dengan mempelajri materi berikut! Hukum Coulomb Hukum Coloumb adalah aturan yang mengemukakan tentang hubungan antara gaya listrik dan besar masingmasingmuatan listrik. Nama Coloumb diambil dari nama fisikawan yang pertama kali mengamati gaya tarik-menarikatau tolak-menolak benda bermuatan listrik, yaitu Charles Augustin de Coloumb (1736-1804). Dalam pengamatannya, ia melakukan percobaan menggunakan alat yang Bernama neraca puntir. Berdasarkan percobaan ini, Coloumb mengemukakan suatu aturan atau hukum yang berbunyi: “Gaya listrik (tarik-menarik atau tolak-menolak) antara dua muatan sebanding dengan besar muatan listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua muatan listrik.” Secara matematis, Hukum Coloumb dapat ditulis dalam persamaan: dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut. 16

Keterangan: = gaya coulomb (N) F = 9 × 109 Nm2/C2 k = tetapan Q1, Q2 = besar muatan (coulomb) r = jarak antarmuatan (m) contoh Soal No. 1 Dua buah muatan masing-masing q1 = 6 μC dan q2 = 12 μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 109 dalam satuan standar! Pembahasan Diketahui: q1 = 6μC = 6 x 10−6 C q2 = 12μC = 12 x 10−6 C r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10−1 meter Ditanya :F = ....? Jawab :Dari rumus gaya coulomb didapatkan contoh Soal No. 2 Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah 1,6 C 1,6 N, tentukan jarak pisah kedua muatan tersebut! Pembahasan Diketahui : q1 = 6μC = 6 x 10−6 C q2 = 6μC = 6 x 10−6 C F = 1,6 N Ditanya : r =....? Jawab : Gunakan rumus yang sama dari soal nomor 1 17

Jarak kedua muatan dalam centimeter adalah 45 cm Medan listrik Dapat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. Medan listrik digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya keluar atau masuk 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. Gambar 6. Arah medan magnet (a) muatan positif, (b) muatan negatif (sumber: physics university) Besarnya medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari sebuah muatan dapat ditentukan dengan persamaan matematis. . Gambar 7. Muatan Q dideteksi Muatan qo Sumber : Dok. Kemdikbud 18

Agar mengetahui besar kuat medan listrik muatan Q, sebuah muatan uji positif (qo) yang muatannya jauh lebih kecil diletakkan di dekat muatan tersebut dengan jarak r. Berdasarkan hukum Coulomb, muatan qo tersebut akan mendapatkan gaya tolak dari muatan Q sebesar, Karena kuat medan magnet (E) didefinisikan sebagai besarnya gaya listrik (F) yang bekerja pada satu satuan muatan uji (qo), maka besarnya kuatmedan listrik yang dialami oleh muatan uji tersebut adalah : Dengan : E = medan magnet (N/C) F = gaya coulomb (N) Q = besar muatan listrin (Coulomb) r = jarak anta muatan listik (m) Contoh Soal : Besar muatan listrk A adalah 8 x 10-12 C dan Muatan B adalah 4 x 10-12 C . Jika jarak kedua muatan tersebut adalah 3 cm, berapakah besarnya medan magnet yang dirasakan oleh muatan uji B terhadap muatan A? Diketahui: besar muatan A = 8 x 10-12 C Jarak kedua muatan = 3 cm = 0,03 m Ditanya: Medan listrik … Jawab: ������ ������ = ������ ������������ ������ ������ ������������������������������ ������ = ������ ������ ������������������������������������/������������ (������ ������ ������������−������)������������������ ������ = ������ ������ ������������������������������������/������������ ������ ������ ������������������������������ ������ ������ ������������−������������������ E = 80 N/C 19

Latihan Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan B adalah sebesar 3 × 10–4 N. Jika besar muatan A dan B masing-masing sebesar 2 × 10–6 C dan 1,5 × 10–6 C, berapakah besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan A oleh muatan B? Beda Potensial Tahukah kamu, mengapa petir berbahaya? Apa sebenarnya petir itu? 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 ka rena adanya perbedaan potensial yang sangat besar antara dua awan yang berbeda, atau antara awan dengan bumi, sehingga akan terjadi lompatan muatan listrik, atau perpindahan elektron secara besar- besaran dari awan ke bumi, atau dari awan ke awan lainnya. Perpindahan muatan listrik (elektron) tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan potensial listrik (beda potensial listrik). Besarnya beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah muatan listrik. Secara matematis dituliskan sebagai berikut. Keterangan: W = energi listrik (joule) Q = muatan listrik (coulomb) Agar lebih memahami konsep beda potensial, lakukan kegiatan berikut. Contoh Soal 1. Titik A dan titik B mempunyai beda potensial listrik sebesar 12 volt. Tentukan energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 6μ Coulomb dari satu titik A ke titik B! Pembahasan : Diketahui : Q = 6μC ΔV = 12 Volt Ditanya : W = ………. Jawab : W = Q × ΔV W = 6μC × 12 volt = 72 μJ 2. Di dalam memindahkan muatan sebesar 50 C diperlukan energi sebesar 10 Joule. Energi potensialnya adalah …. Pembahasan : Diketahui : Q = 50 C 20

W = 10 Joule Ditanya : ΔV = ……. Jawab : ΔV = W/Q ΔV = 10 J/50 C ΔV = 0,2 volt Soal Latihan Beda Potensial Listrik 1. Beda potensial antara dua titik pada kawat penghantar sebesar 9 V. Berapakah Energi listrik yang digunakan untuk memindahkan muatan sebesar 30 C di antara dua titik tersebut? 2. Jumlah muatan yang dipindahkan pada sebuah rangkaian 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? Ayo kita diskusikan ! 1. Jika ada dua benda bermuatan listrik seperti 4 gambar berikut, maka benda manakah yang memiliki beda potensial yang lebih besar? a. B. ++ - - ++ + + ++ c. ---- d. -- ---- - -- 2. Jika selisih potensial antara benda A dan B cukup besar, maka akan terjadi loncatan muatan listrik (elektron). Dari benda mana ke benda manakah loncatan elektron tersebut mengalir? 3. Apa yang terjadi apabila benda A dan B memiliki elektron yang sama? Apakah ada perpindahan elektron 21

Rangkuman 1. Besarnya gaya tolak atau gaya tarik kedua muatan listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan hukum Coulomb. 2. Medan listrik merupakan daerah di sekitar muatan yang dapat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. 3. Potensial listrik merupakan usaha yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari satu titik ke titik lainnya yang jauhnya tak terhingga (jarak tidak berpengaruh). 4. Beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik yang diperlukan dengan jumlah muatan listrik yang dipindahkan Uji Kompetensi 2 Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat 1. Jika jarak dua buah partikel diperbesar, maka besarnya gaya Coulomb.... a. semakin besar c. menghilang b. semakin kecil d. tidak berubah 2. Gaya antara dua muatan listrik sebanding dengan besar masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan itu dikenal dengan hukum .... A. Newton D. Coulomb B. Oersted E. Ohm 2. Gaya tarik yang timbul dari dua benda yang bermuatan listrik akan semakin besar jika .... a. muatan benda diperkecil c. jarak kedua benda diperbesar b. muatan benda tetap d. jarak kedua benda diperkecil 3. Berikut ini adalah sifat-sifat medan listrik yang digambarkan oleh garis gaya listrik, kecuali …. A. arah garis gaya listrik dari kutub positif ke kutub negatif B. semakin rapat garis gaya, semakin kuat medan listriknya C. garis gaya listrik tidak pernah berpotongan D. garis gaya listrik tidak mempunyai arah 4. Jarak titik P dengan benda bermuatan 5 μC adalah 3 cm. Tentukan kuat medan listrik yang dialami titik P ! c. 15 x 10⁷ N/C d. 22,5 x 10⁷ N/C a. 5 x 10⁷ N/C b. 7,5 x 10⁷ N/C 5. 24. Titik A berada pada jarak 6 cm dari suatu muatan listrik. Jika muatan itu memberkan kuat medan listrik sebesar 10⁶ N/C, berapa besar muatan listriknya? a. 0,2 μC b. 0,4 μC c. 2 μC d. 4 μC 22

6. 25. Muatan A dan muatan B mempunyai beda potensial listrik sebesar 15 volt. Berapa energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan sebesar 8 mC dari A ke B? a. 0,12 J b. 0,19 J c. 1,2 J d. 1,9 J 7. Potensial titik A dan B adalah 7 V menghabiskan energi 140 J. Muatan listrik yang dipindahkannya sebesar …. A. 20 C B. 200 C C. 400 C D. 980 C 8. Pola garis gaya listrik pada muatan listrik yang benar ditunjukkan oleh gambar …. A. 1 dan 2 B. 1 dan 3 C. 2 dan 3 D. 2 dan 4 9. Daerah dimana ada pengaruh gaya listrik disebut .... A. daya listrik C. medan listrik B. potensial listrik D. energi listrik 23

3 PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI A. PETUJUK BELAJAR - Bacalah terlebih dahulu kompetensi dasar yang diharapkan - Baca dan pahami materi yang telah dijabarkan - Kerjakan tugas dan uji kompetensi yang telah disediakan B. KOMPETENSI DASAR DAN MATERI Kompetensi Dasar 3.4. Memahami konsep listrik statis dan gejalanya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk kelistrikan pada sistem saraf dan hewan yang mengandung listrik 4.4 Menyajikan hasil pengamatan tentang gejala listrik statis dalam kehidupan sehari-hari Kelistrikan pada sel saraf Tubuh kita dapat menunjukkan adanya gejala kelistrikan, khususnya pada saraf yang disebabkan adanya impuls (sinyal pada sel saraf). Tahukah kamu mengapa kita dapat merasakan sakit ketika dicubit? Ternyata, rasa sakit tersebut muncul karena kulit kita menerima rangsangan berupa cubitan. Rangsangan ini selanjutnya diubah oleh sel saraf dalam kulit menjadi impuls. Kajian yang khusus mempelajari tentang aliran impuls pada tubuh manusia disebut biolistrik. Tegangan (beda potensial) pada tubuh berbeda dengan yang kita bayangkan seperti listrik rumah tangga. Kelistrikan pada tubuh hanya berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam tubuh, bukan listrik yang mengalir seperti pada kabel listrik di rumah-rumah. Sel saraf menghantarkan impuls karena terjadi pertukaran ion-ion di dalam dan di luar membran sel saraf. Pertukaran ion tersebut tidak dapat terjadi begitu saja tanpa adanya rangsangan. Rangsangan yang cukup kuat dapat mengaktifkan pompa ion, sehingga menyebabkan terjadinya pertukaran ion. Saat sel saraf tidak menghantarkan impuls, muatan positif Na+ 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-). Perhatikan Gambar 8. 24

Gambar 8. impuls listrik pada system saraf manusia Sumber : biggs et el.2008 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. Tugas/langkah kerja Siswa diminta untuk nenonton video mengenai sel saraf pada link : https://youtu.be/E_gPIg0a9lU 1. Tontonlah video mengenai sel saraf dari awal sampai akhir 2. Catatlah hal-hal yang kamu anggap penting 3. Buatlah gambar sel saraf 4. Kerjakan tugas mengisi table bagian sel saraf dan fungsinya No Bagian sel saraf fungsi 1 2 3 4 5 Hewan-hewan penghasil listrik Semua hewan yang hidup memancarkan muatan listrik (meskipun hanya listrik yang dikeluarkan lemah) selama gerakan otot rutin. Namun, hanya terdapat satu kelompok (kebanyakan air) hewan yang memungkinkan mereka untuk (dalam beberapa kasus) fisik menghasilkan listrik. Hewan-hewan ini bergantung pada kemampuan electroreception biologis mereka untuk memproduksi dan dorongan rasa / atau listrik untuk berburu mangsa untuk melawan serangan pemangsa dan bahkan navigasi. 25

1. Hiu Kepala Martil Dengan ratusan ribu organ electrorecptor (disebut Ampullae dari Lorenzini) di dalam tubuh mereka, hiu ini menjadi satu satunya hiu yang memiliki sensitivitas listrik terbesar yang dapat mendeteksi sinyal dari setengah milyar volt hewan lain. Dan memudahkan dalam mencari mangsa. Terdiri dari kanal yang dipenuhi jeli membuka sebagai pori-pori (dan tampak seperti bintik hitam di permukaan), ampullae mendeteksi medan listrik yang dihasilkan oleh penduduk bawah air lainnya, sehingga martil untuk memindai pasir dan menggali makan malam dari dasar laut. Martil juga dikatakan menggunakan deteksi internal mereka seperti perangkat GPS, membantu untuk menyesuaikan diri dengan mendeteksi arus laut yang bergerak dalam medan magnet bumi. 2. Peters Ikan Belalai Gajah Ditemukan di sekitar sungai di Afrika barat dan tengah, ikan ini berwarna gelap. Batang seperti tonjolan dari kepala (yang tidak seperti pada gajah, adalah mulut sebenarnya lebih dari hidung). Elephantnose dilengkapi dengan organ yang menghasilkan listrik khusus, yang terletak di ekor, yang terdiri dari ribuan \"kotak seperti sel multi-bernukleus\" disebut electroplax (atau electroplaques). Menurut WetWebMedia.com, dalam keadaan istirahat, masing-masing sel electroplax memiliki muatan negatif di dalam dan muatan positif di luar. Ketika organ dirangsang melalui kontraksi otot/internal biaya eksternal dibalik, menciptakan arus listrik lemah. Dengan demikian, elephantfish ini mampu mendeteksi berbagai tingkat distorsi dalam bidang diproduksi diri dan kemudian dapat membedakan antara predator dan mangsa. 3. Ikan Pari Electric Seperti belut listrik, hewan ini, juga mampu mengendalikan tegangan di setiap muatan listrik dalam tubuhnya. Organ produksi terletak di kedua sisi kepala dan bersama-sama menempatkan di mana saja dari delapan sampai 220 volt. Ada 69 spesies sinar dalam empat keluarga, dengan Torpedo genus yang paling menonjol dinamai kata Latin \"torpere”, yang berarti menyebabkan menjadi kaku atau melumpuhkan. Kejutan listrik yang dihasilkan oleh ray berukuran rata-rata serupa dengan efek jika menjatuhkan pengering rambut ke bak mandi. 26

4. Echidnas Termasuk anggota dari ordo monotreme, hewan- hewan berduri memiliki moncong memanjang yang berfungsi baik sebagai mulut dan hidung. Inilah moncong sama yang juga mengirim sinyal-sinyal listrik yang membantu mereka menemukan serangga untuk dilahap. Sistem electroreceptive di moncong kurang kompleks daripada platypuses, dengan hanya 2.000 electroplax dalam jangka snouted dan hanya 400 di snouted pendek. Electroreception mereka terbukti berguna meskipun mereka menjadi hewan darat karena moncong mereka terus menerus basah. Hal ini jauh lebih mudah untuk menghantarkan listrik dalam air daripada di medan, itulah sebabnya mengapa kebanyakan hewan dengan electroreception terutama perairan. Namun, para ilmuwan percaya electroreceptors ini sedang \"dipilih melawan\" karena echidnas terestrial mengandalkan jauh lebih kecil pada electroreception untuk mencari makanan daripada rekan-rekan air mereka. 5. Electric Skate Makhluk-makhluk ini menghabiskan sebagian besar waktu mereka di dasar laut (air dingin), menggunakan kemampuan electrosense mereka untuk mengambil medan listrik lemah yang dikeluarkan oleh udang, siput dan kerang kegemaran mereka. Mulut mereka terletak di bagian bawah tubuh mereka, sehingga lebih mudah untuk mencari makanan. Masing-masing dikembangkan dengan organ bilateral di sepanjang ekor yang menghasilkan sengatan listrik intermiten. Intensitas shock bervariasi dari spesies ke spesies, tetapi umumnya mereka diberkati dengan daya tahan, yang memungkinkan mereka untuk menahan goncangan cukup lama. Meskipun mengandalkan diri mereka dengan listrik yang dihasilkan untuk melawan predator, mereka juga menggunakannya sebagai cara untuk mengenali dan berkomunikasi dengan satu sama lain. 27

6. Belut listrik Paling sering ditemukan di perairan Amerika Selatan, belut listrik menghasilkan listrik lebih dari hewan lain di dunia. Dengan 5.000 sampai 6.000 electroplax! Apa lagi, penelitian menunjukkan bahwa mereka dapat menghasilkan kejutan intermiten tanpa melelahkan selama satu jam. Bahwa jumlah tenaga listrik dengan mudah bisa membuktikan mematikan bagi manusia dewasa berukuran rata-rata. Namun, sebagian dari apa yang membuat belut listrik sangat unik adalah kemampuannya untuk mengontrol intensitas guncangan mereka. Ikan dengan tegangan tinggi ini bertentangan dengan kepercayaan populer dan moniker orang orang, belut listrik tidak benar-benar diklasifikasikan sebagai belut, tetapi lebih sebagai ikan. 7. Catfish Electric Ini lele air tawar, asli dari perairan tropis Afrika. Dengan kemampuan untuk menghasilkan listrik sampai dengan 350 volt yang kira-kira jumlah yang sama yang diperlukan untuk menggerakkan komputer selama 45 menit, ikan ini lebih siap untuk menangkal predator dari hampir semua hewan lain. Terdiri dari jaringan otot dimodifikasi, organ listrik mereka membentuk lapisan agar-agar hanya di bawah kulit ikan patin itu. Penggunaan listrik statis dalam tekhnologi Pemanfaatan listrik statis, antara lain sebagai berikut. 1. Pengendap Elektrostatik Peralatan ini ditemukan oleh F.G. Cottrel pada tahun 1907 yang digunakan untuk membersihkan gas buang dari cerobong asap. Pengendap elektrostatis berfungsi untuk membersihkan gas buang yang keluar melalui cerobong asap agar tidak mengandung partikel-partikel kotor yang dapat mencemari udara. Komponen utama yang ada pada alat ini adalah kawat yang bermuatan negatif dan pelat logam yang bermuatan positif. Perhatikan Gambar 28

Sumber: freedigitalphotos.net Gambar (a) Cerobong Asap dengan Pengendap Elektrostatis, (b) Skema Pengendap Elektrostatis Pada saat asap kotor melewati kawat, beberapa partikel abu akan bermuatan negatif. Setelah itu, pelat logam yang bermuatan positif akan menarik partikel abu tersebut sehingga membentuk jelaga yang mudah dibersihkan. 2. Mesin Fotocopy Mesin fotokopi menggunakan daya tarik muatan listrik berbeda. Suatu pola muatan positif pada pelat mesin fotokopi, mencitrakan bidang hitam yang akan digandakan, menarik partikel bermuatan negatif dari bubuk hitam halus yang disebut toner. Toner menjadi bermuatan negatif, karena berhubungan dengan butir-butir gelas kecil di baki pengembang. Pola toner dipindahkan di atas secarik kertas kosong dan dipanggang di atasnya 3. Pengecatan Mobil dengan Proses Electrocoating (Pelapisan dengan arus listrik) Ketika cat disemprotkan butiran-butiran cat bergesekan dengan udara sehingga menjadi bermuatan listrik. Mobil yang dicat diberi muatan listrik yang berlawanan dengan butiran cat sehingga butiran cat akan tertarik ke badan mobil yang menyebabkan pengecatan menjadi rata dan menjangkau tempat-tempat yang tersembunyi. 4. Generator Van De Graaff Generator Van de Graaf digunakan untuk menghasilkan muatan listrik. Generator Van de Graff adalah mesin pembangkit listrik yang digunakan untuk memperoleh muatan listrik dalam jumlah besar. Prinsip kerja generator Van de Graff untuk menghasilkan muatan listrik adalah dengan cara menggosok. Gesekan antara pita karet dan roda pemutar menyebabkan pita karet bermuatan 29

listrik. Muatan listrik ini ditampung pada bola logam. Distribusi muatan listrik terdapat pada permukaan luar bola yang berongga. . 5. Penangkal Petir Pelepasan muatan listrik secara tiba-tiba yang menghasilkan bunga api listrik disebut dengan petir. Loncatan muatan melalui udara menghasilkan cahaya yang sangat kuat dan panas, sehingga menyebabkan udara memuai secara mendadak. Pemuaian udara yang mendadak akan menghasilkan bunyi ledakan menggelegar yang dinamakan guntur. Penangkal petir berupa batang logam yang berujung lancip dan dihubungkan degan kawat logam berukuran besar. Penangkal petir dipasang di atas atap rumah atau di atas gedung bangunan tinggi dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir menyediakan jalan bagi muatan listrik di awan agar dapat berpindah menuju tanah melalui kawat, sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada bangunan. 30

6. Cat Semprot Teknik pengecatan juga menggunakan prinsip kerja muatan listrik statis. Cat yang disemprotkan diberi muatan listrik yang berlawanan dengan benda yang dicat, sehingga butir-butir cat yang disemprotkan akan tertarik pada benda yang dicat. Butiran cat dari aerosol menjadi bermuatan ketika bergesekan dengan mulut pipa semprot dan udara. Dengan demikian, hasil pengecatan menjadi lebih merata dan mampu menjangkau bagian-bagian yang sulit, sehingga polusi udara dapat dikurangi. 8. Printer Laser Printer laser bekerja menggunakan muatan listrik statis. Pada saat drum yang bermuatan positif berputar, laser bersinar melintasi permukaan yang tidak bermuatan. Laser selanjutnya menggambar pada kertas yang bermuatan negatif. Setelah melewati drum yang berputar kertas akan melewati fuser . Pada bagian fuser ini kertas akan mengalami pemanasan, yang menyebabkan kertas terasa panas pada saat keluar dari printer. Printer laser banyak dipilih untuk mencetak karena lebih cepat, lebih akurat, dan lebih ekonomis. 9. Elektrokardiograf Elektrokardiograf digunakan untuk merekam perubahan jantung manusia. Setiap kali jantung manusia berdetak, akan terjadi perubahan potensial listrik pada permukaan jantung. Hal ini dapat dideteksi dengan elektrokardiograf, menggunakan logam kontak yang dipasang pada kulit. Perubahan potensial ini dapat di tampilkan sebagai grafik, baik pada kertas maupun pada layar tabung sinar katoda (CRT). Hasil remakan perubahan jantung manusia ini disebut elektrokardiogram. 31

Rangkuman 1. Sel saraf tersusun atas bagian dendrit, badan sel, inti sel, dan neurit atau akson. 2. Sel saraf dapat menghantarkan rangsang karena adanya muatan yang tarik menarik. Tarik-menarik muatan listrik pada saraf terjadi bila terdapat rangsangan dari neurotransmitter. 3. Muatan listrik pada sel saraf terdapat pada bagian akson atau neurit. Pada saat sel saraf tidak menghantarkan impuls, muatan listrik negatif terdapat di dalam sel saraf dan muatan listrik positif terdapat pada bagian luar sel saraf. 4. Hewan tertentu dapat menghasilkan listrik, misalnya ikan belalai gajah, ikan pari elektrik, hiu kepala martil, echidna, belut listrik, dan lele elektrik. 5. Teknologi listrik dimanfaatkan pada alat pengendap elektrostatis pada cerobong asap, pengecatan mobil, dan mesin fotokopi. UJI KOMPETENSI 3 Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Zat kimia yang berfungsi untuk menghantarkan rangsang listrik adalah …. A. lipase B. amilase C. esterogen D. neurotransmitter 2. Akson atau neurit berfungsi untuk …. A. mempercepat jalannya impuls saraf B. meneruskan impuls dari dendrit ke akson C. meneruskan impuls dari badan sel saraf ke sel saraf lain D. menerima impuls dari sel lain dan meneruskannya ke badan sel 3. Perhatikan gambar berikut! Bagian pada sel saraf yang berfungsi sebagai tempat terjadinya tarik-menarik muatan listrik adalah …. A. (1) C. (2) B. (3) D. (4) 4. Berbagai hewan yang memiliki kemampuan menghasilkan muatan listrik umumnya memiliki sistem khusus pada tubuhnya yang disebut sebagai …. A. elektrisitas B. elektroplaks C. elektroreseptor D. neurotransmitter Essay 1. Mengapa petir lebih sering menyambar pohon kelapa yang tinggi dibanding pohon mangga yang lebih pendek? 2. Mengapa kelistrikan pada sel saraf pada umumnya tidak dapat diukur dengan menggunakan amperemeter biasa? 32

DAFTRA PUSTAKA Zubaidah, S.,Mahanal, S.,Yulianti, L, dkk. 2018. Ilmu Pngetahuan Alam kelas IX semester 1 . Depok : kemendikbud Fauziah, N., Nurcahya, B., Nurlaeli, N. 2009. Ilmu Pengetahuan Alam untuk siswa SMP / MTs kelas IX. Bandung : pusat perbukuan departemen pendidikan Indonesia Widodo, T., Cahyono B.S, T., dkk . 2009. IPA terpadu untuk SMP / MTs kelas 9. Jakarta : Pusat perbukuan, departemen pendidikan Nasional. Wasis ., Sugeng yuli irianto. 2009. Ilmu Pengetahuan Alam Jilid 3 Untuk SMP / MTs kelas 9. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional. https://filosofiberselimutmatematika.blogspot.com/2019/11/materi-kelas-ix-listrik-statis.html https://today.line.me/id/v2/article/7+Hewan+yang+Mempunyai+Kekuatan+Listrik+Mematikan- p0jjke https://www.amongguru.com/10-bentuk-penerapan-listrik-statis-dalam-kehidupan-sehari-hari/ 33