Medan Listrik - tempat berbagi

Hand Out Fisika
6
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
2.1. Pengertian Medan Listrik .
Medan Listrik merupakan daerah atau ruang disekitar benda yang
bermuatan listrik dimana jika sebuah benda bermuatan lainnya diletakkan
pada daerah itu masih mengalami gaya elektrostatis.
Adanya Medan Listrik digambarkan oleh Garis Medan Listrik (Lines of Force)
yang mempunyai sifat:
1. Garis Medan listrik keluar dari muatan positif menuju ke muatan negatif
2. Garis medan listrik antara dua muatan tidak pernah berpotongan
3. Jika medan listrik didaerah itu kuat, maka garis medan listriknya rapat dan sebaliknya.
2.2. Kuat Medan Listrik atau Intensitas Listrik (Electric Intensity) .
The magnitude of a the field at any
point, is defined as the quotient
obtained when the force F on a tes
charge placed at the point is divided by
the quantity of charge q’ on the the test
charge.
Yaitu Gaya elektrostatik yang dialami oleh satu
satuan muatan positif yang diletakkan di titik itu setiap
satuan muatannya.
Didefinisikan sebagai hasil bagi gaya listrik
yang bekerja pada suatu muatan uji dengan besar
muatan uji tersebut.
Besarnya kuat medan listrik (E) di suatu titik yang disebabkan oleh muatan sumbernya
adalah:
Dimana:
E
F
q'
q
= Kuat medan listrik di tempat muatan q ( N/C )
= Gaya listrik yang dialami muatan q ( N )
= Muatan uji ( C )
= muatan sumber (C)
E=
q
1 q
F
= k 2 =
4
π
ε 0 r2
q'
r
Muatan Uji (q’) yaitu suatu muatan yang menghasilkan medan listrik yang jauh lebih kecil
daripada muatan yang akan dihitung kuat medan listriknya. Muatan uji juga tidak mempengaruhi
kuat medan muatan yang akan diukur, jadi hanya untuk menentukan efek medan listrik dari
muatan yang akan diukur.
Kuat medan listrik merupakan besaran vektor sehingga selalu mempunyai besar dan arah
sebagaimana halnya gaya listrik. Dalam hal ini :
- Jika q positif maka F searah dengan E
- Jika q negatif maka F berlawanan arah dengan E
Hal ini juga berlaku apabila muatan tersebut proton ataupun elektron yang terletak di dalam suatu medan
listrik.
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru
Hand Out Fisika
7
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
Menggambarkan Kuat Medan Listrik di Suatu Titik Akibat Suatu
Muatan Sumber
Misalkan ada Sebuah Titik P yang berjarak r dari suatu muatan sumber q, maka arah kuat
medan listrik di titik P searah dengan gaya elektrostatis yang dialami oleh sebuah muatan uji q’
yang bermuatan positif yang diletakkan dititik tersebut, dan digambarkan sebagai berikut:
q1
P
E1
q2
r
E2
P
r
(a)
(b)
Kuat medan listrik akibat beberapa muatan
Medan listrik adalah gaya listrik persatuan muatan. Karena gaya listrik mengikuti prinsip superposisi
secara vektor, demikian juga yang terjadi pada medan listrik. Hal ini berarti kuat medan listrik dari beberapa
muatan titik adalah jumlah vektor kuat medan listrik dari masing – masing muatan titik.
Misalkan dua buah muatan listrik +q1 dan –q2 terletak seperti terlihat dalam gambar
Kuat medan listrik di P akibat muatan +q1 adalah
E1 yang arahnya menjauhi q1 dan kuat medan listrik di P
akibat ,muatan – q2 adalah E2 yang menuju q2. Dengan
metode penjumlahan vektor, maka kuat medan listrik total
di titik P ( Ep ) adalah :
2
1
+q1
P
E2
2
2
E tot = E + E + 2 E1 E 2 cos α
α
E1
-q2
Etot
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru
Hand Out Fisika
8
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
2.3. Fluks Listrik .
Apabila terdapat garis-garis gaya dari suatu medan
listrik homogen yang menembus tegak lurus suatu bidang
seluas A, maka hasil kali antara kuat medan listrik E dan luas
bidang A yang tegak lurus dengan medan listrik itu disebut
dengan fluks listrik (φ)
N
E
θ
Φ = E A cos θ
dimana
A
Φ = fluks medan listrik (N/C m2 = weber = Wb)
E = kuat medan listrik (N/C)
A = luas bidang yang ditembus listrik (m2)
θ = sudut antara vektor E dan garis normal bidang
2.4. Hukum Gauss .
Jumlah garis medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup
sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan
tertutup.
Secara matematis dirumuskan dengan :
Dengan
φ = EA cos θ =
qin
ε0
qin = muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup (C)
εo = permitivitas ruang hampa (8,85 x 10-12 C2/Nm2)
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru
Hand Out Fisika
9
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
Contoh Soal 4:
Sebuah muatan listrik sebesar 1,77 x 10-8 C
berada di udara yang mempunyai
permitivitas 8,85 x 10-12 C2/Nm2. Tentukan
jumlah garis gaya listrik yang menembus
seluruh permukaan muatan tersebut
2.5. Medan Listrik Antara Dua Pelat Sejajar .
Jika pelat sejajar yang luasnya A diberi muatan listrik yang besarnya
sama tetapi jenisnya berlainan maka kuat medan listrik homogen (besar dan
arahnya sama di setiap titik) hanya ada di antara dua pelat, di luar relatif jauh
lebih kecil sehingga diabaikan.
Banyaknya muatan yang menembus bidang seluas satu
satuan luas didefinisikan sebagai rapat muatan (σ).
σ =
q
A
σ= rapat muatan dengan satuan C/m2
+q
+
-q
+
-
+
-
+
-
-
Menurut Gauss, jumlah garis medan listrik yang menembus suatu
permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi
oleh permukaan tertutup, jadi:
Φ=
q
εo
,
Sedangkan Φ = E A cos θ
Karena pada pelat sejajar E tegak lurus dengan bidang maka θ = 00
sehingga kuat medan listrik antara dua pelat sejajar adalah,
E=
σ
εo
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru
Hand Out Fisika
10
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
2.6. Kuat Medan Listrik Pada Konduktor Bola Berongga .
Jika suatu bola konduktor di beri muatan listrik (dengan menambahkan
elektron kedalam bola konduktor tersebut) maka elektro di dalam bola akan
saling tolak menolak, sehingga elektron bergerak sejauh mungkin hingga ke
permukaan bol. Oleh karena itu muatan listrik pada konduktor bola berongga
tersebar merata pada permukaan. Dalam hal ini:

Kuat medan di dalam bola = 0 (didalam bola tidak dilewati garis-garis gaya)

Kuat medan di permukaan bola E = k 2
R
q
r
q
 Kuat medan pada titik sejauh x dari pusat bola E = k 2
(x)
E
r
R
0
R
Dari diagram di samping, dapat kita lihat bahwa besar kuat
medan listrik dari pusat sampai mendekati permukaan bola (r < R)
adalah nol
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru
r
Hand Out Fisika
11
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru
Hand Out Fisika
12
(lihat di http:www.sepenggal.wordpress.com)
rudi sis

www.sepenggal.wordpress.com
0852652296xx
XII IPA SMAN 8 Pekanbaru