MEDAN LISTRIK

Medan Listrik Adalah suatu daerah/ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yang arahnya keluar (menjauhi) muatan positif dan masuk (mendekati) muatan negatif.

Garis-garis gaya + - E

Kuat medan listrik adalah besarnya gaya Coulomb untuk tiap satu satuan muatan. Secara sistematis : dengan : E = kuat medan listrik (N/C) F = gaya Coulomb (N) q = muatan uji (C)

Kuat Medan Listrik oleh Muatan Listrik Besar gaya Coulomb antara muatan sumber Q dan muatan uji q adalah : …..(*) Kuat medan listriknya adalah : Substitusikan pers.(*), maka kuat medan listriknya: dengan : E = besar kuat medan listrik (N/C) Q = muatan sumber (C) r = jarak muatan uji terhadap muatan sumber (m)

Kuat Medan Listrik oleh Beberapa Muatan Resultan Medan Listrik yang Segaris E2 Q1 E1 Q2 r1 B r2 Titik B berada di antara muatan Q1 dan Q2 yang terletak satu garis. E1 adalah kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q1 yang ditentukan dengan rumus : E2 adalah kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q2 yang ditentukan dengan rumus : + -

Besar kuat medan listrik di B adalah resultan vektor E1 dan E2 yang ditentukan dengan rumus : EB = E1 + E2 = +

Resultan Medan Listrik yang tak Segaris EA A E1 r1 r2 Q1 Q2 Titik A berada dalam pengaruh medan listrik dari muatan Q1 dan Q2. Besar kuat medan listrik di A adalah resultan vektor E1 dan E2 yang ditentukan dengan rumus : EA = √ E12 + E22 + 2E1E2 cos θ dengan θ adalah sudut apit E1 dan E2. - +

R Kuat Medan Listrik oleh Bola Konduktor Bermuatan Jika sebuah bola konduktor dengan jari-jari R diberi muatan listrik, maka muatan listrik itu akan tersebar merata pada permukaan bola. r R = jari-jari bola konduktor r = jarak suatu titik ke pusat konduktor Kuat Medan Listrik 1. Untuk r < R (di dalam bola), E = 0 2. Untuk r = R (di permukaan bola) 3. Untuk r > R (di luar bola) R

Kuat Medan Listrik pada Konduktor Dua Keping Sejajar E Rapat muatan : A A +Q -Q E = kuat medan listrik karena dua keping sejajar (N/C) A = luas penampang masing-masing keping (m2) Besar kuat medan listrik : (udara) (bukan udara) + -

Hukum Gauss Jika terdapat garis-garis gaya dari suatu medan listrik homogen yang menembus tegak lurus bidang seluas A, maka fluk listrik (Φ) yang melalui bidang tersebut sama dengan : Φ = E . A Persaaan fluk listrik untuk medan listrik yang menembus bidang tidak secara tegak lurus. Φ = E . A. cos θ dengan : Φ = fluk listrik (Weber) = jumlah garis medan listrik yang menembus bidang E = kuat medan listrik (N/C) A = luas bidang yang ditembus medan listrik θ = sudut antara E dan garis normal bidang

Hukum Gauss berbunyi : Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus : Φ = E . A cos θ = Q / εo dengan : Q = muatan yang dilingkupi permukaan tertutup ε0 = permitivitas udara “Jumlah garis gaya dari suatu medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu.”

Medan Listrik Gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrik akan membentuk medan listrik. Dalam membahas medan listrik, digunakan pengertian kuat medan. Untuk medan gaya Coulomb, kuat medan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini dinyatakan dengan

Muatan yang menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber. Misalkan muatan sumber berupa muatan titik q. Kuat medan listrik yang dinyatakan dengan pada suatu vektor posisi terhadap muatan sumber tsb, adalah medan pada satu satuan muatan uji. Bila kita gunakan muatan uji sebesar q’ 0 pada vektor posisi relatif terhadap muatan sumber, kuat medan harus sama dengan dimana adalah vektor satuan arah radial keluar.

2.3 Medan Listrik oleh Distribusi Muatan Titik Misalkan muatan sumber terdiri atas 3 muatan titik q1, q2 dan q3. Gaya resultan pada muatan uji q‘ pada titik P adalah superposisi gaya pada q’ oleh masing-masing muatan sumber. Bila kuat medan pada titik P (vektor posisi ) oleh q1 saja adalah , dan kuat medan oleh q2 saja adalah , dan oleh q3 saja adalah , kuat medan resultan pada titik P adalah q1 q3 q2 P

Perhatikan, jumlahan pada persamaan di atas adalah jumlahan vektor. Bila ada N buah muatan titik sebagai sumber, dengan muatan sumber qi ada pada vektor , medan resultan pada vektor posisi adalah Perhatikan, jumlahan pada persamaan di atas adalah jumlahan vektor.

2.4 Medan Listrik oleh Distribusi Muatan Kontinu Jika distribusi muatan tersebut adalah kontinu, maka medan yang ditimbulkannya di setiap titik P dapat dihitung dengan membagi elemen2 yang sangat kecil dq. Medan yang ditimbulkan oleh setiap elemen akan dihitung, dengan memperlakukan elemen2 tsb sebagai muatan titik. diberikan oleh Dimana r adalah jarak dari elemen muatan dq ke titik P. medan resultan kemudian dicari dari prinsip superposisi dengan menjumlahkan kontribusi2 medan yang ditimbulkan oleh semua elemen muatan, atau