Medan
Listrik
Medan listrik adalah suatu ruang yang masih
dipengaruhi oleh muatan listrik. Seperti pada gambar , jika disekitar muatan
listrik q diletakkan muatan lain +q berjarak r, maka pada +q akan timbul gaya
interaksi. Semakin jauh muatan +q dari muatan q , atau semakin besar r nya maka
gaya interaksinya semakin kecil. Dan akhirnya akan menjadi nol.
Lebih lengkapnya dapat dikatakan bahwa medan listrik
adalah sebagai ruang disekitar muatan listrik dimana titik-titik bermuatan yang
berada didalamnya , timbul gaya Elektrostatis. Kekuatan dari medan listrik
tersebut dapat dicari dengan menghitung gaya elektrostatis tiap satuan
muatannya
Atau Secara Metematis Dapat Dituliskan :
Kuat Medan Listrik Yang Ditimbulkan Oleh Muatan Q Pada
Suatu Titik Yang Bermuatan Listrik Q Dirumuskan :
Sekarang untuk kuat medan listrik disuatu titik yang
ditimbulkan oleh beberapa muatan yang segaris dapat dihitung dengan cara
menjumlahkannya. Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh masing-masing muatan
dijumlahkan secara vektor, dengan didahului mencari arah medan listrik oleh
masing-masing muatan listrik sesuai dengan jenis muatannya.
Perhatikan gambar diatas , kuat medan listrik dititik
P secara vektor adalah: EP = E1- E2+E3
Bagaimana dengan kuat medan listrik oleh beberapa muatan yang tidak segaris?
Bagaimana dengan kuat medan listrik oleh beberapa muatan yang tidak segaris?
Kuat medan listrik dititik p merupakan resultan kuat
medan listrik E1 dan E2 yang besarnya adalah:
Pada gambar diatas tampak gambaran pusat garis-garis
medan listrik dari muatan titik. Besar kecilnya kuat medan listrik disuatu
titik dinyatakan dengan kerapatan garis medan listrik. Kerapatan garis medan
listrik disuatu tempat disebut dengan fluks medan listrik.fluks medan listrik
yang menembus satu satuan luas bidang secara tegak lurus sebanding dengan kuat
medan listriknya.
Jika sebuah bidang kecil ?A ditembus oleh garis medan listrik sebesar ?F secara tegak lurus , kuat medan listrik dititik tersebut dinyatakan sebagai :
Jika sebuah bidang kecil ?A ditembus oleh garis medan listrik sebesar ?F secara tegak lurus , kuat medan listrik dititik tersebut dinyatakan sebagai :
Garis-garis
gaya listrik untuk dua muatan liatrik adalah sebagai berikut :
Indeks n pada an merupakan komponen a yang tegak lurus dengan medan listrik E. Untuk titik-titik yang berada diudara atau ruang hampa , persaman tersebut dapat ditulis menjadi:
Indeks n pada an merupakan komponen a yang tegak lurus dengan medan listrik E. Untuk titik-titik yang berada diudara atau ruang hampa , persaman tersebut dapat ditulis menjadi:
Sehingga secara
umum persamaan dapat ditulis:
Keterangan:
Contoh Soal:
Suatu Ruangan Mempunyi Kuat Medan Listrik Sebesar 4X10-4 N/C. Sebuah Bidang Datar Seluas 0,2 M2 Membentuk Sudut 600 terhadap arah kuat medan listrik. Tentukan Jumlah Garis Gaya Listrik Yang Menembus Permukaan Bidang Datar Tersebut !
Suatu Ruangan Mempunyi Kuat Medan Listrik Sebesar 4X10-4 N/C. Sebuah Bidang Datar Seluas 0,2 M2 Membentuk Sudut 600 terhadap arah kuat medan listrik. Tentukan Jumlah Garis Gaya Listrik Yang Menembus Permukaan Bidang Datar Tersebut !
Medan Listrik Pada Bola Konduktor Berongga
Jika sebauh bola konduktor dimuati ( misal muatan
positif ), maka distribusi muatan tersebut akan mengikuti sifat interaksi
muatan. Karena muatan-muatan sejenis tolak-menolak, maka distribusi muatan pada
bola konduktor bola berongga berada dipermukaan bola, sedang di dalam bola
tidak terdapat muatan.
·
Maka
Besarnya kuat medan listrik di a ( di dalam bola )
jari-jari < r adalah nol ( Ea = 0 ).
jari-jari < r adalah nol ( Ea = 0 ).
·
Besarnya
medan listrik dipermukaan bola dapat dihitung dengan rumus
E = kQ/r2 dengan r jari-jari bola; dan
E = kQ/r2 dengan r jari-jari bola; dan
·
Besarnya
kuat medan listrik di luar bola konduktor beronga dapat dihitung dengan rumus
E = kQ/R2 dengan R jarak titik yang ditinjau dihitung dari pusat bola.
E = kQ/R2 dengan R jarak titik yang ditinjau dihitung dari pusat bola.
Grafik
hubungan antara E dan r untuk bola konduktor berongga adalah ..
Medan Listrik
Pada Konduktor Keping Sejajar
Dua buah keping sejajar dimuati listrik
masing-masing +q dan –q ( muatan berlawanan ) seperti pada gambar. Maka :
a. Kuat medan listrik diantara kedua keping adalah : E = dimana
b. Kuat medan listrik di luar keping : E = 0 dimana r
> d
§ Rapat muatan listrik () dideffinisikan sebagai muatan
listrik persatuan luas atau
§ Sedangkan besar potmsial
listrik diantara keping dirumuskan sebagai :
dimana
§ Dan Potensial Listrik
Diluar Keping Dapat Dihitung Dengan Rumus : Di
mana d Adalah Lebar Keping. dimana r >
d