Mengenal Apa Itu Listrik Statis | Rangkuman Materi dan 35 Latihan Soal IPA Fisika Kelas IX Kurikulum Merdeka

Christian Immanuel Purnomo

Updated: 12 Okt, 2025 • 0 • min read

Table of Contents

Pernahkah kamu merasa tersetrum saat menyentuh gagang pintu, atau heran kenapa balon bisa menempel di dinding setelah digosokkan ke rambut? Semua kejadian aneh yang kelihatannya seperti sihir atau bahkan editan video itu sebenarnya adalah contoh dari listrik statis, lho! Listrik sttatis adalah salah satu konsep dasar dalam fisika yang menjelaskan interaksi muatan listrik di sekitar kita. Nah, sekarang waktunya untuk menguji seberapa jauh pemahamanmu. Yuk, kita dalami materi listrik statis, kemudian kamu bisa mengerjakan soal-soal latihan yang ada, ya!

Rangkuman Materi

Listrik statis adalah salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari interaksi muatan-muatan listrik yang dalam keadaan diam (statis). Fenomena ini terjadi saat ada perpindahan muatan, khususnya elektron, antara benda-benda yang berinteraksi. Contohnya yang paling umum adalah saat kita merasakan sengatan kecil dari gagang pintu atau saat penggaris plastik dapat menarik sobekan kertas kecil setelah digosok ke rambut.

A. Bermula dari Atom

Untuk mengerti listrik statis, kita perlu melihat komponen terkecil dari materi, yaitu atom. Atom terdiri dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya.

Inti Atom: Berisi proton (muatan positif) dan neutron (netral).
Elektron: Bermuatan negatif dan bergerak di lintasan luar mengelilingi inti.

Gambar atom. Atom tersebut adalah atom netral karena memiliki 3 proton dan 3 elektron.

Karena elektron berada di bagian terluar, ia lebih mudah berpindah dari satu atom ke atom lain dibandingkan proton yang terikat kuat di inti. Perpindahan elektron inilah yang menjadi kunci dari semua fenomena listrik statis.

Benda disebut netral jika jumlah proton dan elektronnya seimbang.
Benda menjadi bermuatan positif saat ia kehilangan elektron.
Benda menjadi bermuatan negatif saat ia menerima elektron.

B. Bagaimana Benda Bisa Bermuatan?

Ada beberapa cara agar benda yang netral dapat memiliki muatan listrik:

1. Gesekan (Triboelektrik)

Cara ini adalah cara yang paling mudah untuk menimbulkan listrik statis. Saat dua benda berbeda digosokkan, akan terjadi perpindahan elektron di antara keduanya.

Untuk menentukan arah perpindahan elektron, para ilmuwan menyusun daftar yang disebut deret triboelektrik. Deret ini mengurutkan material berdasarkan kecenderungannya untuk melepas atau menangkap elektron. Aturannya sederhana:

Material yang berada di posisi lebih atas dalam deret akan cenderung melepas elektron (menjadi positif) saat digosok dengan material yang posisinya di bawah.

Berikut adalah contoh urutan sederhana dalam deret triboelektrik, dari yang paling mudah menjadi positif hingga paling mudah menjadi negatif:

(+ Paling Positif)
Rambut Manusia
Gelas / Kaca
Nilon
Wol
Sutra
Kapas
Karet
Plastik (Polietilen, PVC)
(- Paling Negatif)

Misalnya, saat kaca (posisi atas) digosok dengan sutra (posisi bawah), elektron akan berpindah dari kaca ke sutra. Hasilnya, kaca menjadi bermuatan positif dan sutra menjadi bermuatan negatif.

Bahan-bahan yang Digosok	Hasil Muatan	Proses Perpindahan Elektron
Kaca & Kain Sutra	Kaca (+), Sutra (−)	Elektron berpindah dari kaca ke kain sutra.
Mistar Plastik & Kain Wol	Mistar Plastik (−), Kain Wol (+)	Elektron berpindah dari kain wol ke mistar plastik.
Sisir & Rambut Manusia	Sisir (−), Rambut Manusia (+)	Elektron berpindah dari rambut manusia ke sisir.

2. Konduksi (Sentuhan Langsung)

Proses ini terjadi saat benda yang sudah bermuatan menyentuh benda netral. Elektron akan mengalir dari benda yang kelebihan elektron ke yang kekurangan, sehingga muatan terbagi di antara keduanya dan benda netral tersebut menjadi ikut bermuatan sejenis.

3. Induksi (Tanpa Sentuhan)

Induksi adalah pemisahan muatan pada benda netral hanya dengan mendekatkan benda lain yang sudah bermuatan. Contohnya pada elektroskop, sebagai berikut: saat batang bermuatan negatif didekatkan ke kepala elektroskop, elektron di kepala akan menjauh turun ke daun kaki. Akibatnya, daun kaki menjadi sama-sama bermuatan negatif dan saling menjauh (terbuka).

C. Interaksi Muatan: Hukum Coulomb

Muatan listrik berinteraksi dengan cara yang dapat diprediksi:

Muatan sejenis akan tolak-menolak.
Muatan berlawanan jenis akan tarik-menarik.

Besarnya gaya interaksi ini dirumuskan oleh Charles Augustin de Coulomb dalam Hukum Coulomb, yang menyatakan bahwa besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan besar muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

$$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$$

Keterangan:

$F$ = Gaya tarik atau tolak (Newton)
$k$ = Konstanta ($9 \times 10^9 \text{ Nm}^2/\text{C}^2$)
$q_1$ & $q_2$ = Besar muatan (Coulomb)
$r$ = Jarak antara muatan (meter)

D. Contoh Soal dan Pembahasan

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 k = 9 x 10⁹ Nm²/C²).

Pembahasan

Data dari soal:

q1 = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q2 = 12μC = 12 x 10⁻⁶ C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10⁻¹ m

Menggunakan rumus gaya Coulomb:

$$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$$

$$F = (9 \times 10^9) \frac{(6 \times 10^{-6})(12 \times 10^{-6})}{(3 \times 10^{-1})^2}$$

$$F = (9 \times 10^9) \frac{72 \times 10^{-12}}{9 \times 10^{-2}}$$

$$F = \frac{9 \times 72}{9} \times 10^{(9 - 12 - (-2))}$$

$$F = 72 \times 10^{-1} = 7.2 \text{ N}$$

Soal No. 2

Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi $\frac{1}{3}$ kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...

Pembahasan

Kita dapat menyelesaikan soal ini dengan membandingkan kondisi awal dan kondisi akhir. Misalkan kita sebut gaya semula sebagai $F$ dengan jarak $r$, dan gaya akhir sebagai $F'$ dengan jarak $r'$.

Kondisi semula (F): $$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$$

Kondisi akhir (F'): $$F' = k \frac{q_1 q_2}{r'^2}$$

Karena nilai muatan ($q_1$ dan $q_2$) serta konstanta ($k$) tidak berubah, kita dapat membuat perbandingan antara $F$ dan $F'$ untuk melihat hubungan antara gaya dan jarak.

$$ \frac{F}{F'} = \frac{k \frac{q_1 q_2}{r^2}}{k \frac{q_1 q_2}{r'^2}} $$

Dengan mencoret nilai $k$, $q_1$, dan $q_2$ yang sama, persamaannya menjadi:

$$ \frac{F}{F'} = \frac{\frac{1}{r^2}}{\frac{1}{r'^2}} $$

Dengan menyederhanakan pecahan tersebut, kita mendapatkan rumus perbandingan akhir:

$$ \frac{F}{F'} = \frac{r'^2}{r^2} $$

Dari soal, kita tahu bahwa jarak akhir $r'$ adalah $1/3$ dari jarak semula $r$ (atau $r' = \frac{1}{3}r$). Sekarang kita masukkan nilai ini ke dalam rumus perbandingan.

$$ \frac{F}{F'} = \frac{(\frac{1}{3}r)^2}{r^2} $$

Selanjutnya, kita selesaikan persamaan tersebut:

$$ \frac{F}{F'} = \frac{\frac{1}{9}r^2}{r^2} $$

Nilai $r^2$ bisa dicoret, sehingga menyisakan:

$$ \frac{F}{F'} = \frac{1}{9} $$

Untuk menemukan nilai $F'$, kita lakukan perkalian silang:

$$ F' = 9F $$

Jadi, gaya tarik-menariknya menjadi 9 kali lebih besar dari semula.

E. Penjelasan Fenomena Listrik Statis di Sekitar Kita

Petir
Petir adalah pelepasan muatan listrik statis di alam yang sangat besar. Saat ada awan badai, partikel-partikel es dan air saling bergesekan akibat angin yang kencang. Gesekan ini menyebabkan elektron-elektron terlepas dan berkumpul di satu area (biasanya bagian bawah awan), yang menyebabkan muatannya sangat negatif. Sementara itu, bagian atas awan menjadi positif. Ketika perbedaan muatan antara bagian bawah awan dengan permukaan bumi sudah sangat besar, udara di antaranya tidak mampu lagi menahan aliran listrik. Akhirnya, muatan negatif tersebut turun ke bumi dalam bentuk sambaran petir yang dahsyat.

Sengatan Kecil dari Gagang Pintu
Fenomena ini sering terjadi di ruangan ber-AC yang kering. Saat kita berjalan di atas karpet, gesekan antara sol sepatu dengan karpet dapat membuat tubuh kita mengumpulkan banyak muatan elektron. Ketika tangan kita yang kaya akan elektron mendekati gagang pintu yang terbuat dari logam (konduktor yang baik), elektron-elektron tersebut "melompat" dari jari kita ke gagang pintu untuk menetralkan diri. Lompatan muatan yang sangat cepat inilah yang kita rasakan sebagai sengatan atau "setrum" kecil.

Penggaris Menarik Sobekan Kertas
Saat penggaris plastik digosok ke rambut, penggaris tersebut menjadi bermuatan negatif karena menerima elektron dari rambut. Ketika penggaris bermuatan ini didekatkan ke sobekan kertas yang netral, terjadi proses induksi. Muatan negatif pada penggaris akan menarik muatan positif di dalam kertas untuk mendekat ke permukaan dan menolak muatan negatif untuk menjauh. Karena muatan positif kertas kini lebih dekat ke penggaris daripada muatan negatifnya, gaya tariknya menjadi lebih kuat daripada gaya tolaknya. Akibatnya, kertas yang ringan pun akan terangkat dan menempel pada penggaris.

Nah, untuk menguji pemahamanmu mengenai materi listrik statis, yuk, kerjakan soal-soal di bawah ini dengan saksama!

Latihan Listrik Statis

Penutup

Selamat, kamu sudah berhasil menyelesaikan seluruh soal di kuis ini! Lihat hasil skormu untuk mengetahui sejauh mana pemahamanmu tentang konsep listrik statis. Jika skormu sudah bagus, keren! Artinya kamu sudah menguasai dasar-dasar pentingnya. Namun, jika hasilnya belum seperti yang diharapkan, jangan khawatir! Ini adalah kesempatan bagus untuk membuka kembali catatanmu, mempelajari lagi konsep-konsep yang sulit, lalu mencoba kuis ini lagi nanti. Terus semangat belajar, ya! Jangan lupa untuk selalu kunjungi website LBB Immanuel untuk berbagai latihan soal yang bisa kamu coba. Sampai jumpa di artikel selanjutnya!