MUATAN LISTRIK

Muatan listrik, Q, adalah pengukuran muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Satuan Q adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x 10¹⁸ muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan).

Muatan listrik partikel disimbolkan sebagai e atau kadang-kadang q adalah muatan listrik oleh sebuah partikel proton atau sama dengan angka negatif muatan listrik sebuah partikel elektron. Merupakan konstanta fisika dan satuan muatan listrik. Nilainya adalah 1.602 176 53(14) × 10^-19 C, menurut daftar konstanta fisika CODATA tahun 2002. Pada sistem Centimetre gram second (CGS), nilainya mendekati 4.803 × 10^-10 statcoulomb.

Sejak pertama kali diukur oleh Robert Millikan pada percobaan tetes-minyak pada tahun 1909, muatan dasar partikel diyakini tidak bisa dibagi lagi. Quark, ditemukan tahun 1960s, dipercaya memiliki muatan listrik sebesar e/3, hanya terdapat dalam jumlah partikel lebih dari satu. Quark tidak pernah dideteksi dalam satu partikel.

Muatan Listrik dikaji dari Hukum Coulomb dan Hukum QED

MUATAN (CHARGE)

Pengarang
Lewis Ryder

School of Physical Sciences, University of Kent, Canterbury, UK

Rujukan
Physics Education, March (2007) 141-145.

Intisari

·           Secara umum fakta yang diketahui dengan baik tentang muatan listrik seperti penolakan muatan, tidak seperti penarikan muatan.

·           Gaya penolakan atau penarikan muatan dinyatakan dengan Hukum Coulomb.

·           Muatan listrik q1 membentuk dirinya sendiri medan listrik .

·           Medan listrik adalah minus dari gradien Potensial Coulomb V .

·           Sesuai pengembangan Teori Maxwell, seperti halnya kelistrikan, di sini juga terjadi fenomena kemagnetan.

·           Kombinasi antara Persamaan Maxwell dengan Teori Quantum, cara yang paling sederhana mengenai dua partikel bermuatan menginteraksikan dalam ”pertukaran” satu foton diantara keduanya. Seperti pada Figur 1.

·           Dari Hukum Coulomb ke QED (Quantum Electrodynamics), kita memiliki cara yang panjang. Muatan listrik sebagai sumber untuk medan (medan magnetik); medan terkuantisasi dan kuanta sebagai foton; partikelnya memiliki massa nol.

Dalam suatu eksperimen, jika kita hendak merumuskan secara alamiah banyak faktor yang terlibat. Begitu juga dalam studi muatan listrik ini. Ternyata bukan hanya konsep-konsep listrik saja, melainkan juga konsep-konsep gelombang dan Teori Quantum. Perpaduan dari Hukum Maxwell dengan Teori Quantum menghasilkan Quantum Electrodynamics (QED). Dengan kompleksitas kajian dari hukum-hukum yang terlibat seperti hukum Coulomb dan hukum grabitasi, serta teori quantum yang dipadukan dalam satu hukum tentang QED, tentu saja tidak kita jumpai dalam pembelajaran fisika di lingkungan sekolah lanjutan. Tetapi, di sekolah lanjutan sudah dibelajarkan untuk masing-masing teori secara terpisah dan lebih sederhana. Walaupun demikian, kajian dari artikel ini dapat memberikan masukan sebagai informasi baru baik bagi siswa, guru, mahasiswa, dan pembaca pada umumnya.

Posted in: Fisika