Interaksi Elektrostatik antara Dua Buah Muatan

Pada suatu hari---di musim penghujan---Benjamin Franklin duduk di belakang rumahnya, sambil sesekali mengamati kilatan cahaya petir.

Dia penasaran dengan kilatan petir itu, “darimanakah asal petir itu? Mengapa petir bisa menyambar pohon meski jarak antara awan dan pohon berjauhan? Apa penyebab interaksi antara awan dan pohon itu?” gumam Franklin. Nah untuk menjawab rasa penasarannya, Franklin melakukan tiga percobaan di rumahnya. Mau tau bagaimana percobaannya? Simak ulasan berikut dengan saksama.

a. Pada percobaan pertama (Gambar 1), Franklin menyiapkan dua batang kaca dan sehelai kain sutra. Kemudian dia menggosokkan kedua batang kaca itu pada kain sutra. Batang kaca pertama digantungkan pada benang dengan posisi mendatar. Lalu batang kaca kedua didekatkan pada batang kaca pertama. Apa yang terjadi? ternyata kedua batang kaca itu saling tolak-menolak.

b. Kemudian pada percobaan kedua (Gambar 2), Franklin menggunakan dua batang penggaris plastik yang digosokkan pada kain wol. Apa yang terjadi? ternyata kedua batang plastik saling tolak-menolak juga.

c. Pada percobaan ketiga (Gambar 3), Franklin mendekatkan batang plastik ke arah batang kaca yang digantung. Ternyata kedua batang tersebut saling tarik menarik.

Muatan pada batang kaca yang digosok dengan kain sutra dinamakan muatan positif, sedangkan muatan pada penggaris plastik yang digosok dengan kain wol adalah muatan negatif.

Berdasarkan hasil percobaan Franklin, dapat disimpulkan:

(1) muatan listrik dibagi menjadi dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif; dan
(2) dua benda bermuatan sejenis akan saling tolak menolak dan dua benda bermuatan tak sejenis akan saling tarik menarik.

Bagaimana muatan listrik itu terjadi?

Model atom Bohr dan Rutherford yang telah kalian pelajari di SMP menyatakan bahwa, elektron merupakan bagian dari atom. Berdasarkan teori model atom tersebut, struktur atom terdiri dari inti atom (proton dan neutron) dan elektron. Elektron terletak di kulit atom yang berputar mengitari inti. Elektron yang bermuatan negatif dapat lepas dari kulit atom (orbit) jika diberi energi melalui induksi.
        Suatu atom dikatakan netral jika jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengitari inti. Jika elektron keluar dari susunan atom, maka jumlah proton menjadi lebih banyak daripada jumlah elektronnya, sehingga atom bermuatan positi. Sebaliknya, elektron yang masuk pada kulit atom, akan menyebabkan jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah proton, sehingga atom tersebut bermuatan negatif.
        Pada percobaan yang dilakukan Franklin, ketika batang plastik digosok dengan wol (Gambar 2), elektron-elektron wol berpindah ke batang plastik sehingga batang plastik kelebihan elektron. Akibatnya batang plastik bermuatan negatif. Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera (Gambar 1), elektron-elektron batang kaca berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca kekurangan atau kehilangan elektron. Akibatnya, batang kaca bermuatan positif. Sifat-sifat interaksi elektrostatik antara dua buah muatan dalam kehidupan sehari-hari dimanfaatkan pada teknologi printer, mesin fotokopi, penangkal petir, elektroskop, generator Van De Graff, dan pengecatan bodi mobil.