Medan Listrik Statis Fisika Kelas 12 Siswanto Sukaryadi 2009

Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 63 Medan listrik merupakan besaran vektor yang menggambarkan keadaan di dalam ruang yang dibentuk oleh sistem muatan. Dengan memindahkan muatan uji q o , kita akan mendapatkan E pada semua titik di dalam ruang kecuali pada titik yang diduduki oleh q o . Gaya yang dilakukan pada muatan uji q o di setiap titik adalah sebagai berikut. F = E . q o . . . 4.3 Agar lebih paham dengan medan listrik statis, pelajarilah soal di bawah ini dengan cermat Contoh Soal Suatu muatan uji 5 PC yang diletakkan pada suatu titik mengalami gaya 2 . 10 -4 newton. Berapakah besar medan listrik E pada titik tersebut? Penyelesaian: Diketahui: q o = 5 Pc F = 2 . 10 -4 N Ditanyakan: E = . . . ? Jawab: E = o F q E = ˜ ˜ -4 -6 2 10 5 10 E = 40 NC

D. Garis-garis Medan Listrik

Medan listrik di sekitar muatan listrik dapat digambarkan dengan garis- garis yang menunjukkan arah medan listrik pada setiap titik. Garis medan listrik disebut juga sebagai garis gaya listrik, karena garis tersebut menunjukkan arah gaya pada suatu muatan. Pada setiap titik di sekitar muatan positif, medan listrik mengarah secara radial menjauhi muatan. Sebaliknya, pada muatan negatif arah medan listrik menuju muatan. Perhatikan lihat gambar 4.8 di bawah ini Gambar 4.8 a Garis gaya listrik di sekitar muatan positif dan b di sekitar muatan negatif a b Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1 64 Terdapat hubungan antara kerapatan garis dengan kuat medan listrik. Misalnya sebuah permukaan bola dengan jari-jari r dan berpusat pada suatu muatan. Jumlah garis gaya per satuan luas permukaan bola kerapatan garis gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jari-jari bola, karena luas permukaan bola adalah A = 4 Sr 2 . Kuat medan listrik juga berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Ingat E = o F q = ˜ 2 k q r . Dengan demikian dapat kita simpulkan bahwa semakin rapat garis-garis gaya berarti kuat medannya semakin besar. Ilustrasi mengenai garis gaya listrik ditunjukkan pada gambar 4.9. Gambar 4.10 Garis gaya listrik yang menembus suatu luasan A E A

E. Hukum Gauss

Pada bagian sebelumnya telah kita bahas tinjauan kualitatif dari medan listrik dengan menggunakan garis gaya. Bagian ini akan membahas medan listrik dengan menggunakan tinjauan matematis. Perhatikan gambar 4.10 di samping Kita tinjau luasan A yang ditembus oleh garis gaya listrik. Jika kita anggap jumlah garis yang masuk sebagai negatif dan jumlah garis yang keluar adalah positif maka jumlah total garis yang keluar dan yang masuk adalah nol. Jumlah garis gaya yang menembus luasan ini disebut fluks listrik dan disimbolkan sebagai . Fluks listrik yang tegak lurus melewati luasan A adalah: = E . A . . . 4.4 Keterangan: : fluks listrik Nm 2 C Jika luasan A tidak tegak lurus terhadap E lihat gambar 4.10 maka fluks listrik dinyatakan dalam rumus berikut. = EA . cos T = E n . . . 4.5 Gambar 4.9 a Garis gaya listrik yang diakibatkan dua muatan positif dan b garis gaya listrik yang diakibatkan muatan positif dan negatif a b