Medan Listrik
Februari 03, 2013 Fisika 0 Comments

Nhingz, BLOG--Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau gaya tolak.

Ilustrasi Medan Listrik

Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan menggunakan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar dari muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk ke muatan tersebut.


Garis-garis Ga

Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan, kuat medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan

dan F = E q’

Adapun kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu titik yang berjarak r dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.

Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan tersebut.

Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat menyimpan energi listrik karena medan listrik timbul di antara dua plat tersebut. Kuat medan listrik di dalam dua plat sejajar yang bermuatan listrik adalah

Dimana

σ adalah rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m²

ε₀ adalah permitivitas ruang hampa

Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik dari sebuah bola konduktor berongga yang bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut.

Di dalam bola (r < R), E = 0

Di kulit atau di luar rongga (r > R),

Contoh 1.

Hitung kuat medan listrik pada jarak 1 cm dari sebuah muatan positif 10^-6 coulomb.

Penyelesaian:

Contoh 1

Arah kuat medan listrik E adalah menjauhi muatan sumber q. Besar kuat medan listrik dihitung dengan :

E = k

= (9 × 10⁹)

= 9× 10⁷NC^-1.
Contoh 2.
Dua buah muatan titik q₁ = +12 nC, dan q₂ = -12 nC ditempatkan pada jarak 10 cm. Hitung medan listrik yang ditimbulkan oleh kedua muatan ini pada titik a, b, dan c seperti pada Gambar

Penyelesaian :
Medan pada titik a disebabkan oleh muatan q₁dan q₂dinyatakan dengan E_a1dan E_a2.
E_a1 = (9,0 × 10⁹ Nm²/C²)

= 3,0 × 10⁴ N/C dengan arah menjauhi q₁ (arah ke kanan)
E_a2 = (9,0 × 10⁹ Nm²/C²)

= -6,75 × 10⁴ N/C dengan arah menuju q₂ (arah ke kanan)
Jadi, arah E_a1dan E_a2 adalah sama-sama ke kanan, oleh karena itu resultan :
E_a= E_a1+ E_a2 = 3,0 × 10⁴ N/C + 6,75 × 10⁴ N/C = 9,75 × 10⁴ N/C (arah ke kanan)
Medan pada titik b disebabkan oleh muatan q₁dan q₂dinyatakan dengan E_b1dan E_b2.
E_b1 = (9,0 ×10⁹ Nm²/C²)
= 6,75 × 10⁴ N/C dengan arah menjauhi q₁ (arah ke kiri)
E_b2 = (9,0 × 10⁹ Nm²/C²)
= -0,55 × 10⁴ N/C dengan arah menuju q₂ (arah ke kanan)
Resultan meda di titik b yaitu :
E_b= E_b1+ E_b2
= 6,75 × 10⁴ N/C – 0,55 × 10⁴ N/C = 6, 20 × 10⁴ N/C (arah ke kiri)

Contoh 3.
Sebuah muatan positif q₁=+8nC berada pada titik asal dan muatan kedua positif q₂=+12nC berada pada sumbu x = 4m dari titik asal. Carilah medan lisriknya di sumbu x untuk:
(a) P₁ yang berjarak x=7m dari titik asal., (b) P₂ yang berjarak x=3m dari titik asal.

Penyelesaian: