Medan Listrik, Fluks Medan Listri, Hukum Gauss, Dipol Listrik di Ruang Bermedan Listrik
Medan Listrik
Electric field atau medan listrik adalah daerah/ruang/space di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik dari muatan tersebut. Medan listrik didefinisikan sebagai gaya listrik persatuan muatan. Medan listrik digambakan dengan garis-garis listrik yang arahnya keluar (menjauhi) muatan positif dan masuk (mendekati) muatan negatif.
Semua tergantung pada besarnya muatan sumber dan jarak bend tersebut (muatan uji). Kua medan listrik di rumuskan sebagai besarnya gaya Coulomb untuk setiap satuan muatan. Secara matematis rumus medan listrik
Keterangan
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (F)
q = muatan uji (C)
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (F)
q = muatan uji (C)
Arah kuat medan listrik yang dialami oleh muatan uji bergantung pada jenis muatan uji dan muatan sumber. Jika positi dan negatif maka akan tarik menarik tapi jika jenis muatannya sama kan tolak menolak.
 | Q = bermuatan positif q = bermuatan negatif |
 | Q = bermuatan positif q = bermuatan positif |
 | Q = bermuatan negatif q = bermuatan positif |
 | Q = bermuatan negatif q = bermuatan negatif |
Jika diketahui rumus gaya coulomb antara muatan sumber Q dengan muatan uji q adalah
maka rumus medan listrik menjadi
keterangan
E = kuat mendan litrik (N/C)
Q = muatan sumber (C)
r = jarak muatan uji dengan muatan sumber (m)
2. Resultan Medan Listrik yang Tidak Segaris
Dari gambar di atas, Titik A berada dalam pengaruh medan listrik dari muatan Q1 dan Q2, sehingga anatara titik Q1, A, dan Q2 membentuk sebuah sudut apit dengan nilai tertentu. Total kuat medan listrik yang dialami oleh titik A adalah resultan dari vector E1 dan E2. Untuk menentukan besarnya digunakan rumus resultan vektor
Fluks Listrik
fluks berasal dari kata bahasa latin, fluere, yang artinya mengalir. Secara harafiah, fluks listrik dapat diartikan sebagai aliran medan listrik. Kata aliran di sini tidak menunjukkan medan listrik mengalir seperti air mengalir, tetapi menjelaskan adanya medan listrik yang mengarah ke arah tertentu. Pada topik Garis-garis medan listrik telah dijelaskan bahwa medan listrik divisualisasikan atau digambarkan menggunakan garis-garis medan listrik karenanya fluks listrik juga digambarkan berupa garis-garis medan listrik. Jadi fluks listrik merupakan garis-garis medan listrik yang melewati suatu luas permukaan tertentu, sebagaimana dicontohkan pada gambar di bawah.
- Rumus Fluks Listrik
Secara matematis, fluks listrik adalah hasil kali antara medan listrik (E), luas permukaan (A) dan cosinus sudut antara 
garis medan listrik dengan garis normal yang tegak lurus permukaan.
garis medan listrik dengan garis normal yang tegak lurus permukaan.- Fluks Listrik pada Permukaan Tertutup
Garis-garis medan listrik yang diberi warna biru berhimpit dengan permukaan atas dan bawah balok sehingga membentuk sudut 90o dengan garis normal permukaan atas dan bawah. Dengan demikian fluks listrik pada permukaan atas dan bawah balok adalah Φ = E A cos 90o = E A (0) = 0.
Garis-garis medan listrik yang diberi warna kuning berhimpit dengan permukaan samping kanan dan kiri balok sehingga membentuk sudut 90o dengan garis normal permukaan samping kiri dan kanan. Dengan demikian fluks listrik pada permukaan samping kanan dan kiri balok adalah Φ = E A cos 90o = E A (0) = 0.Garis-garis medan listrik yang diberi warna merah tegak lurus dengan permukaan depan dan belakang balok sehingga membentuk sudut 0o dengan garis normal permukaan depan dan belakang. Dengan demikian fluks listrik adalah Φ = E A cos 0o = E A (1) = E A.
Ketika garis-garis medan listrik bergerak masuk ke balok seolah-olah terdapat muatan negatif di dalam balok maka fluks listrik bernilai negatif. Sebaliknya ketika garis-garis medan listrik bergerak ke luar dari balok seolah-olah terdapat muatan positif di dalam balok maka fluks listrik bernilai positif.jika jumlah garis medan listrik yang masuk ke balok sama dengan jumlah garis medan listrik yang keluar dari balok maka resultan fluks listrik bernilai nol. Secara kuantitatif atau menggunakan perhitungan, resultan fluks listrik yang melewati balok dihitung dengan cara berikut : fluks listrik masuk = Φ1 = – E A cos 0o = – E A (1) = -E A dan fluks listrik keluar = Φ2 = + E A cos 0o = + E A (1) = +E A. Fluks listrik total adalah Φ = -Φ1 + Φ2 = -E A + E A = 0.
- Fluks listrik pada bola :
Jika muatan pada pusat bola adalah +2Q maka fluks listrik pada bola adalah
Berdasarkan rumus fluks listrik di atas disimpulkan bahwa jika terdapat muatan listrik di dalam permukaan tertutup berbentuk bola maka nilai fluks listrik pada bola tersebut tidak bergantung pada diameter atau jari-jari bola. Nilai fluks listrik adalah 4πk kali muatan listrik total di dalam bola tersebut atau 1/εo kali muatan listrik total di dalam bola tersebut.
- Satuan Fluks Listrik
Rumus dasar fluks listrik adalah Φ = E A, di mana E adalah kuat medan listrik dan A adalah luas permukaan. Satuan medan listrik adalah Newton per Coulomb (N/C) dan satuan luas permukaan adalah meter kuadrat (m2) sehingga satuan fluks listrik adalah Newton meter kuadrat per Coulomb (Nm2/C)
Hukum ini ditemukan oleh seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman bernama Carl Friedrich Gauss. menceritakan hubungan antara fluks litrik hmogen yang melalui sebuah bidang (luasan) dan muatan listrik.
Jika ada garis-garis gaya dari sebuah medan listrik homogen yang menembus sebuah bidan seluas A maka fluks listrik (Φ baca : phi) yang melalui bidang tersebut tergantung pada kuat mendan listrik, luas bidang yang ditembus, dan sudut jatuhnya. Ada dua kemungkinan, gaya jatuh tegak lurus dan gaya jatuh tidak secara tegak lurus.
a. Garis Gaya Jatuh Tegak Lurus
Φ = E. A
b. Garis Gaya Jatuh Tidak Tegak Lurus
Φ = E. A. cos θ
Keterangan
Φ = Fluks listrik satuannya dalam SI adalah NC-1m2 atau waber (Wb)
E = Kuat medan listrik (N/C)
A = Luas bidang yang ditembus oleh medan listrik (m2)
θ = sudut antara gaya yang datang dengan garis bidang normal
Φ = Fluks listrik satuannya dalam SI adalah NC-1m2 atau waber (Wb)
E = Kuat medan listrik (N/C)
A = Luas bidang yang ditembus oleh medan listrik (m2)
θ = sudut antara gaya yang datang dengan garis bidang normal
Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus berikut
Φ = E. A. cos θ = Q/εo
Dengan
Q = muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup
ε 0 = permitivitas udara
Q = muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup
ε 0 = permitivitas udara
Sumber Referensi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar