Medan Listrik

Medan Listrik

 

Medan Listrik adalah suatu daerah disekitar muatan yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Oleh Michael Faraday medan listrik digambarkan sebagai garis yang keluar dari muatan positif dan masuk kemuatan negative.

Kuat Medan Listrik Medan listrik(E) adalah gaya persatuan muatan yang dialami oleh sebuah muatan di titik tersebut.Semakin bsar kuat medan listrik digambarkan dengan semakin rapatnya garis medan magnet. Secara matematis dirumuskan : E = dimana :

                                                                            E: kuat medan listrik (N/C)

 F: gaya listrik (N)

Q: muatan (C)

Dan percepatannya ditentukan dengan rumus berikut : a =

Kuat medan listrik merupakan vektor dan arahnya ditentukan sebagai berikut:

          jika q positif maka maka F searah dengan E

          jika q negatif maka F berlawanan arah dengan E

kuat medan listrik disekitar muatan titik

Jika ada suatu muatan listrik +Q pada sutau titik muatan itu akan menimbulkan medan listrik disekitarnya. Dan dsecara matematis dirumuskan sebagai berikut:

E = dimana r merupakan jarak dari muatan sumber.

Arah kuat medan listrik E disuatu titik sama dengan arah gaya Coulomb(F).

 

Kuat medan listrik akibat beberapa muatan

Medan listrik adalah gaya listrik per satuan muatan. Karena gaya listrik mengikuti prinsip superposisi secara vektor begitu juga pada medan listrik yang berarti kuat medan listrik dari beberapa muatan titik adalah jumlah vektor dari masing-masing muatan titik.

Kuat medan listrik disuatu titik akibat muatan +q1 adalah E1 yang arahnya menjauhi q1 dan kuat medan listrik dititik lain akibat muatan –q2 adalah E2 yang menuju q2. Dengan metode pejumlahan vektor, maka kuat medan listrik total (Etot = E1 +E2 +En Etot) adalah :

Etot =     

Asal medan listrik

Rumus matematika untuk medan listrik dapat diturunkan melalui Hukum Coulomb, yaitu gaya antara dua titik muatan:

\mathbf{F} = \frac{q_1 q_2}{\left|\mathbf{r}\right|^2}\mathbf{\hat r}.

Menurut persamaan ini, gaya pada salah satu titik muatan berbanding lurus dengan besar muatannya. Medan listrik didefinisikan sebagai suatu konstan perbandingan antara muatan dan gaya[1]:

\mathbf{F} = q\mathbf{E}

\mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q} {\left|\mathbf{r}\right|^2}\mathbf{\hat r}

Maka, medan listrik bergantung pada posisi. Suatu medan, merupakan sebuah vektor yang bergantung pada vektor lainnya. Medan listrik dapat dianggap sebagai gradien dari potensial listrik. Jika beberapa muatan yang disebarkan menghasiklan potensial listrik, gradien potensial listrik dapat ditentukan.

Konstanta k :Dalam rumus listrik sering ditemui konstanta k sebagai ganti dari \!1/4\pi\epsilon_0(dalam tulisan ini tetap digunakan yang terakhir), di mana konstanta k\!tersebut bernilai [2]:

\! k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \approx 8.99 \times 10^9N m2 C-2

yang kerap disebut konstanta kesetaraan gaya listrik [3].

Menghitung medan listrik

Untuk menghitung medan listrik di suatu titik \! \vec{r}akibat adanya sebuah titik muatan \! qyang terletak di \! \vec{r}_qdigunakan rumus [4]

\vec{E}(\vec{r}-\vec{r}_q) \equiv \vec{E}(\vec{r};\vec{r}_q) \equiv \vec{E}(\vec{r}) = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q} {\left|\vec{r} - \vec{r}_q\right|^3} \left(\vec{r} - \vec{r}_q \right)

] Penyederhanaan yang kurang tepatUmumnya untuk melakukan penyederhanaan dipilih pusat koordinat berhimpit dengan titik muatan \! qyang terletak di \! \vec{r}_qsehingga diperoleh rumus seperti telah dituliskan pada permulaan artikel ini, atau bila dituliskan kembali dalam notasi vektornya:

\vec{E}(\vec{r}) = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q} {\left|\vec{r}\right|^3} \vec{r}

dengan vektor satuan \! \hat{r}

\hat{r} = \frac{\vec{r}}{\left| \vec{r} \right|} = \frac{\vec{r}}{r}.

Disarankan untuk menggunakan rumusan yang melibatkan \! \vec{r}_qdan \! \vec{r}karena lebih umum, dan dapat diterapkan untuk kasus lebih dari satu muatan dan juga pada distribusi muatan, baik distribusi diskrit maupun kontinu. Penyederhanaan ini juga kadang membuat pemahaman dalam menghitung medan listrik menjadi agak sedikit kabur. Selain itu pula karena penyederhanaan ini hanya merupakan salah satu kasus khusus dalam perhitungan medan listrik (kasus oleh satu titik muatan di mana titik muatan diletakkan di pusat koordinat).

 

Iklan