Medan Listrik

Pada pokok bahasan muatan listrik dipelajari bahwa benda bermuatan listrik sejenis tolak menolak sedangkan benda bermuatan listrik tak sejenis tarik menarik. Jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda bermuatan negatif maka kedua benda saling tarik menarik sehingga bergerak saling mendekati. Sebaliknya jika benda bermuatan positif didekatkan dengan benda bermuatan positif maka kedua benda saling tolak menolak sehingga bergerak saling menjauhi. Sebagaimana dipelajari pada pokok bahasan hukum Coulomb, benda bermuatan listrik bisa menggerakan benda bermuatan listrik lainnya karena terdapat gaya listrik yang bekerja di antara benda-benda bermuatan listrik tersebut. Gaya listrik yang dikerjakan oleh suatu benda bermuatan listrik pada benda bermuatan listrik lainnya, merupakan salah satu contoh gaya yang dapat bekerja ada kontak atau sentuhan. Contoh lain dari gaya yang dapat bekerja pada suatu jarak adalah gaya gravitasi. Gaya gravitasi dikerjakan oleh suatu benda bermassa pada benda bermassa lainnya.

Gaya gesek, gaya dorong, gaya normal merupakan contoh gaya yang mudah dipahami karena gaya-gaya ini bekerja ketika terjadi sentuhan atau kontak. Sebaliknya gaya listrik merupakan contoh gaya yang sulit dipahami karena gaya ini dapat bekerja dari jarak tertentu tanpa ada sentuhan. Untuk memudahkan pemahaman mengenai gaya listrik yang dapat bekerja dari jarak tertentu maka dimunculkan konsep medan listrik. Konsep medan listrik dikembangkan oleh ilmuwan Inggris Michael Faraday (1791-1867).

Pengertian medan listrik

Andaikan sebatang kaca pada mulanya netral secara kelistrikan. Setelah digosok dengan kain, batang kaca menjadi bermuatan listrik. Ketika batang kaca menjadi bermuatan listrik, pada saat yang sama muncul medan listrik di sekitar batang kaca tersebut. Jika batang kaca berubah menjadi netral maka pada saat yang sama medan listrik menghilang dari ruang tersebut. Jadi keberadaan medan listrik tidak terlepas dari keberadaan muatan listrik. Medan listrik bukan sejenis zat seperti udara dan bukan sejenis gelombang seperti gelombang elektromagnetik. Medan listrik merupakan sesuatu yang ditimbulkan oleh muatan listrik dan mempengaruhi ruang di sekitar muatan listrik di mana pengaruh medan listrik hanya dirasakan oleh muatan listrik lainnya.

Untuk menguji apakah ada medan listrik dalam suatu ruang maka diandaikan terdapat sebuah muatan uji dalam ruang itu. Muatan uji adalah muatan (Q) yang amat sangat kecil sehingga muatan tersebut menghasilkan medan listrik yang amat sangat kecil pula karenanya dapat diabaikan. Walaupun demikian, muatan uji dapat merasakan pengaruh medan listrik yang ditimbulkan muatan listrik lainnya. Muatan uji dihadirkan hanya untuk menyelidiki apakah terdapat medan listrik. Jika ada medan listrik dalam ruang maka muatan uji pasti mengalami pengaruh berupa gaya listrik sebaliknya apabila tidak ada medan listrik maka muatan uji tidak mengalami gaya listrik.

Medan listrik 1Cermati gambar di samping.
Pada gambar 1, muatan +q1 dan muatan +q2 menghasilkan medan listrik pada ruang di sekitarnya. Ketika ditempatkan muatan uji +qo pada salah satu titik dalam ruang, muatan uji +qo mengalami gaya listrik. F1 adalah gaya listrik yang dikerjakan oleh muatan +q1 pada muatan uji +qo dan F2 adalah gaya listrik yang dikerjakan oleh muatan +q2 pada muatan uji +qo. Pada gambar 2, ketika muatan uji dihilangkan, medan listrik tetap ada dan tidak hilang dari titik tersebut. E1 adalah medan listrik yang dihasilkan oleh muatan listrik +q1 dan E2 adalah medan listrik yang dihasilkan oleh muatan listrik +q2.

Kuat medan listrik

Medan listrik merupakan besaran vektor, di mana medan listrik mempunyai nilai dan arah. Nilai medan listrik biasanya disebut sebagai kuat medan listrik. Kuat medan listrik pada suatu titik didefinisikan sebagai gaya listrik yang dikerjakan oleh muatan listrik pada suatu muatan uji positif yang ditempatkan pada titik tersebut, dibagi besar muatan uji tersebut.
Medan listrik
Keterangan :
E = kuat medan listrik
F = gaya listrik
q = besar muatan uji
Medan listrik 3Keterangan :
Q = muatan listrik
r = jarak antara muatan listrik dan muatan uji
(baca : epsilon nol) = permitivitas ruang hampa = 8,854 x 10-12 C2/N.m2
k = konstanta Coulomb = 9 x 109 N.m2/C2

Satuan gaya listrik adalah Newton dan satuan muatan listrik adalah Coulomb sehingga satuan medan listrik adalah Newton/Coulomb, disingkat N/C.

Arah Medan Listrik
 
Arah medan listrikPerhatikan gambar di samping
Pada gambar 1a, muatan listrik positif (+Q) mengerjakan gaya listrik pada muatan uji positif (+q), di mana arah gaya listrik (F) menjauhi muatan +Q.
Pada gambar 1b, ketika muatan uji dihilangkan maka pada titik tersebut terdapat medan listrik (E) yang arahnya menjauhi muatan listrik Q.
Pada gambar 2a, muatan listrik negatif (-Q) mengerjakan gaya listrik pada muatan uji positif (+q), di mana arah gaya listrik (F) mendekati muatan -Q.
Pada gambar 2b, ketika muatan uji dihilangkan maka pada titik tersebut terdapat medan listrik (E) yang arahnya mendekati muatan listrik -Q.
Berdasarkan gambar dan penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa arah medan listrik menjauhi muatan listrik positif dan mendekati muatan listrik negatif.
 
Contoh soal medan listrik

Silahkan pelajari contoh soal medan listrik agar anda lebih memahami materi medan listrik.

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 36)

Materi Pembelajaran :

  1. Muatan Listrik
  2. Hukum Coulomb
  3. Medan Listrik
  4. Fluks Listrik
  5. Hukum Gauss
  6. Energi Potensial Listrik
  7. Potensial Listrik
  8. Kapasitor
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung