Dimensi Muatan Listrik: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

Dimensi Muatan listrik adalah salah satu konsep dasar dalam fisika yang berkaitan dengan sifat-sifat benda yang dapat menarik atau menolak benda lain. Muatan listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif.

Muatan positif dihasilkan oleh proton, sedangkan muatan negatif dihasilkan oleh elektron. Muatan netral adalah muatan yang tersusun dari gabungan muatan positif dan negatif dalam jumlah yang sama.

Dimensi muatan listrik

Pengertian Dimensi Muatan Listrik

Dimensi muatan listrik adalah ukuran yang menunjukkan satuan dasar dari muatan listrik. Dimensi muatan listrik dapat ditentukan dengan menggunakan rumus kuat arus listrik, yaitu:

·        I=tq​

Dalam rumus ini, I adalah kuat arus listrik, q adalah muatan listrik, dan t adalah waktu. Kuat arus listrik adalah besaran yang mengukur jumlah muatan listrik yang mengalir dalam suatu konduktor per satuan waktu. Satuan kuat arus listrik dalam sistem internasional (SI) adalah ampere (A), sedangkan satuan waktu adalah detik (s).

Dengan menggunakan rumus kuat arus listrik, kita dapat menentukan dimensi muatan listrik sebagai berikut:

·        [q]=[I][t]

Karena [I]=A dan [t]=s, maka dimensi muatan listrik adalah:

·        [q]=As

Dimensi muatan listrik ini juga dikenal dengan nama coulomb ©, yang merupakan satuan muatan listrik dalam SI. Satu coulomb adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam satu detik pada konduktor yang memiliki kuat arus listrik satu ampere.

Contoh Soal Dimensi Muatan Listrik

Berikut adalah beberapa contoh soal yang berkaitan dengan dimensi muatan listrik:

Sebuah baterai memiliki muatan listrik sebesar 1800 C. Berapa banyak elektron yang terdapat dalam baterai tersebut?

Jawaban:

Kita tahu bahwa nilai muatan listrik satu elektron adalah −1,6×10−19 C. Jadi, jumlah elektron yang terdapat dalam baterai adalah:

n=eq​

n=−1,6×10−191800​

n=−1,125×1022

Jumlah elektron yang terdapat dalam baterai adalah −1,125×1022 elektron.

Sebuah lampu LED memiliki kuat arus listrik sebesar 20 mA. Berapa muatan listrik yang mengalir dalam lampu LED tersebut dalam waktu 10 menit?

Jawaban:

Kita tahu bahwa rumus kuat arus listrik adalah:

I=tq​

Jadi, muatan listrik yang mengalir dalam lampu LED adalah:

q=It

q=(20×10−3)(10×60)

q=12

Muatan listrik yang mengalir dalam lampu LED adalah 12 C.

Sebuah partikel bermuatan listrik bergerak dengan kecepatan 5 m/s dalam medan magnet yang memiliki induksi magnetik sebesar 0,2 T. Jika gaya Lorentz yang dialami partikel tersebut adalah 0,1 N, berapa besar muatan listrik partikel tersebut?

Jawaban:

Kita tahu bahwa rumus gaya Lorentz adalah:

F=qvB

Dalam rumus ini, F adalah gaya Lorentz, q adalah muatan listrik, v adalah kecepatan, dan B adalah induksi magnetik. Jadi, muatan listrik partikel adalah:

q=vBF​

q=5×0,20,1​

q=0,1

Muatan listrik partikel adalah 0,1 C.

Satuan dan Konversi Dimensi Muatan Listrik

Seperti yang telah kita ketahui, satuan dimensi muatan listrik dalam SI adalah coulomb ©. Namun, ada juga satuan lain yang sering digunakan dalam fisika, yaitu statcoulomb (statC) dan franklin (Fr). Satuan statcoulomb dan franklin adalah satuan muatan listrik dalam sistem cgs (centimeter-gram-second). Satuan statcoulomb dan franklin memiliki hubungan sebagai berikut:

1 statC=1 Fr

Untuk mengkonversi satuan muatan listrik dari coulomb ke statcoulomb atau franklin, kita dapat menggunakan rumus berikut:

q(statC)=q(C)×2,9979×109

Sebaliknya, untuk mengkonversi satuan muatan listrik dari statcoulomb atau franklin ke coulomb, kita dapat menggunakan rumus berikut:

q(C)=q(statC)×3,3356×10−10

Berikut adalah beberapa contoh konversi satuan dimensi muatan listrik:

Konversi 5 C ke statcoulomb

·        q(statC)=q(C)×2,9979×109

·        q(statC)=5×2,9979×109

·        q(statC)=1,49895×1010

·        Jadi, 5 C sama dengan 1,49895×1010 statC.

Konversi 100 Fr ke coulomb

·        q(C)=q(statC)×3,3356×10−10

·        q(C)=100×3,3356×10−10

·        q(C)=3,3356×10−8

·        Jadi, 100 Fr sama dengan 3,3356×10−8 C.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Muatan Listrik

Muatan listrik tidaklah tetap, melainkan dapat berubah-ubah tergantung pada beberapa faktor, seperti:

1. Suhu

Suhu yang tinggi dapat menyebabkan elektron bebas bergerak lebih cepat dan lepas dari atom-atom penyusun benda. Hal ini dapat mengubah muatan listrik benda menjadi lebih positif atau lebih negatif, tergantung pada jenis benda dan jumlah elektron yang lepas.

2. Gesekan

Gesekan antara dua benda dapat menyebabkan terjadinya transfer elektron dari benda yang memiliki afinitas elektron lebih rendah ke benda yang memiliki afinitas elektron lebih tinggi.

Afinitas elektron adalah kemampuan benda untuk menarik dan menahan elektron. Benda yang memiliki afinitas elektron lebih rendah akan kehilangan elektron dan menjadi bermuatan positif, sedangkan benda yang memiliki afinitas elektron lebih tinggi akan mendapatkan elektron dan menjadi bermuatan negatif.

3. Induksi

Induksi adalah proses perubahan muatan listrik benda tanpa adanya kontak langsung antara benda. Induksi terjadi ketika benda bermuatan listrik didekatkan dengan benda netral. Benda bermuatan listrik akan menimbulkan gaya tarik atau tolak pada elektron-elektron dalam benda netral, sehingga benda netral akan terpolarisasi menjadi bermuatan positif di satu sisi dan bermuatan negatif di sisi lain.

Jika benda netral dipisahkan menjadi dua bagian, maka bagian yang bermuatan positif akan berlawanan dengan benda bermuatan listrik, sedangkan bagian yang bermuatan negatif akan searah dengan benda bermuatan listrik.

Demikianlah artikel yang saya buat tentang dimensi muatan listrik. Saya harap artikel ini bermanfaat dan informatif bagi Kamu. Terima kasih telah membaca artikel ini.