Medan elektrik adalah sesuatu yang disebabkan oleh cas elektrik dan mempengaruhi ruang di sekeliling cas elektrik, di mana pengaruh medan elektrik hanya dirasai oleh cas elektrik lain. Apabila cas elektrik lain berada dalam medan elektrik yang disebabkan oleh cas elektrik, cas elektrik yang lain merasakan pengaruhnya dalam bentuk daya elektrik.
Konsep medan elektrik, seperti yang dijelaskan dalam artikel tentang medan elektrik, boleh difahami secara mental, tetapi juga hanya boleh dibayangkan dalam minda. Untuk menggambarkan medan elektrik, garisan medan elektrik dibentangkan. Garisan medan elektrik Garis medan ialah satu set garis yang dilukis di sekeliling cas elektrik untuk menunjukkan kehadiran medan elektrik. Oleh kerana tujuan garis ini adalah untuk menunjukkan kehadiran medan elektrik, terdapat hubungan antara garis-garis ini dan medan elektrik. Dalam erti kata lain, magnitud dan arah medan elektrik boleh dijelaskan oleh gambar rajah garis medan elektrik.
Berikut adalah hubungan antara arah dan kekuatan medan elektrik dan garis medan elektrik:
Pertama, arah medan elektrik adalah menjauhi cas positif dan menuju ke cas negatif. Oleh itu, arah garis medan elektrik juga menjauhi cas positif dan menuju ke cas negatif. Jika cas positif dekat dengan cas negatif, garis medan elektrik digambarkan memanjang dari cas positif menuju ke cas negatif. Sebaliknya, jika cas positif dekat dengan cas negatif, garis medan elektrik digambarkan memanjang dari setiap cas positif dan menjauhi satu sama lain.
Kedua, kekuatan medan elektrik diwakili oleh jarak antara garis medan elektrik. Semakin dekat jarak antara garis medan elektrik, semakin besar kekuatan medan elektrik dan semakin jauh jarak antara garis medan elektrik, semakin kecil kekuatan medan elektrik.
Mengapakah semakin dekat garisan-garisan tersebut, semakin kuat medan elektriknya? Untuk memahami perkara ini, pertimbangkan penjelasan berikut. Katakan cas positif berada di tengah sfera dan garisan-garisan medan elektrik memancar keluar dalam pelbagai arah, menembusi permukaan sfera. Jika bilangan garisan medan elektrik ialah N dan luas permukaan sfera ialah 4πr2 maka bilangan garisan per unit luas atau ketumpatan garisan ialah N/4πr2Berdasarkan formula ini, untuk N yang sama, jika r lebih kecil maka jarak antara garisan adalah lebih dekat dan jika r lebih besar maka jarak antara garisan adalah lebih jauh. Formula untuk kekuatan medan elektrik ialah E = kq/r2 juga menunjukkan bahawa kekuatan medan elektrik adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak. Semakin kecil r, semakin besar kekuatan medan elektrik, dan semakin besar r, semakin kecil kekuatan medan elektrik.
Berdasarkan ulasan di atas, dapat disimpulkan bahawa jika r lebih kecil (lebih dekat dengan cas), kekuatan medan elektrik lebih besar dan jarak antara garisan juga lebih dekat. Sebaliknya, jika r lebih besar (lebih jauh dari cas), kekuatan medan elektrik lebih kecil dan jarak antara garisan juga lebih jauh.
Ketiga, bilangan garis medan elektrik adalah berkadar terus dengan kekuatan medan elektrik. Lebih banyak garis medan elektrik, lebih besar kekuatan medan elektrik. Lebih sedikit garis medan elektrik, lebih kecil kekuatan medan elektrik.
Contoh masalah
1. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA 2012/2013 SA 55 No. 28
Daripada imej cas berikut, yang menunjukkan garis daya pada dua cas yang berdekatan ialah...
Perbincangan
Garisan medan elektrik, atau garisan daya, dilukis daripada cas positif ke arah cas negatif. Jika cas positif dan negatif diletakkan berdekatan, garisan daya akan muncul seperti dalam jawapan A.
Jawapan yang betul ialah A.
2. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA 2012/2013 SA 60 No. 28
Dua cas elektrik didekatkan dalam satu garisan penghubung, menghasilkan garisan medan elektrik. Imej yang betul ialah…
Perbincangan
Jawapan yang betul ialah D.
3. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA 2012/2013 SA 65 No. 28
Garis gaya yang benar antara dua muatan adalah…
Perbincangan
Jawapan yang betul ialah D.
