Medan Listrik adalah?☑️ Penjelasan lengkap pengertian dan Rumus Medan listrik, sifat, jenis, serta Contoh Soal & Pembahasan Lengkap☑️
Medan listrik bisa dipandang sebagai properti listrik yang terhubung dengan setiap titik di ruang di mana muatan hadir dalam bentuk apa pun. Medan listrik juga umumnya digambarkan sebagai gaya listrik per satuan muatan.
Anda dapat dengan mudah menemukan contoh aplikasi medan listrik di kehidupan sehari-hari, baik yang berskala kecil maupun besar. Untuk lebih mudah dalam memahaminya, berikut kami ulas materi mengenai medan listrik secara kompleks dan detail.
Pengertian Medan Listrik
Jika kita bedah satu per satu, medan listrik berasal dari dua suku kata yakni ‘medan’ yang artinya wilayah/ area dan juga ‘listrik’ yang berarti sebuah energi yang timbul oleh adanya gesekan atau proses kimia.
Sedangkan menurut ilmu elektronika, arti medan listrik adalah ruang atau area yang ada di sekitar benda bermuatan listrik (positif maupun negatif) yang masih terpengaruh oleh gaya listrik.
Contoh medan listrik dalam kehidupan sehari hari dapat kita lihat pada saat kita memegang gagang pintu yang terbuat dari logam, terkadang kita akan merasa seperti ada gejala kesetrum. Peristiwa ini bisa terjadi karena adanya medan listrik yang muncul akibat adanya lompatan elektron dari tubuh kita ke gagang pintu logam tersebut.
Adanya ketidakseimbangan antara jumlah proton dan elektron pada tangan kita dengan gagang pintu mengakibatkan munculnya medan listrik. Tangan kita mengalami kelebihan elektron sehingga membuatnya mengalir ke gagang pintu yang terbuat dari logam yang merupakan material dengan sifat mudah mengalirkan elektron.
Sebuah medan listrik terbentuk oleh muatan listrik. Setiap muatan listrik positif dan negatif memiliki medan listriknya masing masing yang dapat mengacu munculnya medan listrik tersebut.
Medan listrik dihasilkan oleh muatan listrik atau oleh medan magnet yang berubah terhadap waktu. Dalam kasus skala atom, medan listrik bertanggung jawab atas gaya tarik-menarik antara inti atom dan elektron yang menyatukan keduanya.
Sedangkan muatan listrik sendiri merujuk pada sifat materi yang membuat dua benda saling menarik atau menolak tergantung jenis muatannya, apakah positif atau negatif.
Sehingga dalam artian lain, medan listrik juga disebut sebagai sebagai daerah atau wilayah ruang di sekitar partikel atau benda bermuatan listrik yang dapat merasakan gaya listrik.
Jenis Medan Listrik
Menurut ilmu Fisika, varian medan listrik terbagi menjadi dua macam yakni medan listrik seragam dan medan listrik tidak seragam, detailnya bisa anda ulas dibawah ini :
- Medan Listrik Seragam/ Beraturan
Maksud dari medan listrik seragam adalah kondisi dimana medan listrik konstan pada setiap titik. Medan listrik konstant ini didapatkan dengan menempatkan dua buah konduktor sejajar satu sama lain, dan juga beda potensial diantara keduanya tetap sama pada tiap titik.
- Medan Listrik Tidak Seragam/ Tak Beraturan
Untuk medan listrik yang tidak seragam maksudnya kondisi dimana medan pada setiap titik tidak beraturan. Medan listrik tidak seragam ini memiliki arah dan besar yang tidak sama/ berbeda.
Sifat Medan Listrik
Medan listrik termasuk salah satu kelompok jenis besaran vektor dan bisa divisualisasikan menggunakan representasi panah menuju atau menjauh dari muatan.
Sebuah medan listrik umumnya digambarkan dengan garis garis medan listrik atau garis garis gaya listrik. Seringkali juga dikaitkan dengan setiap titik dalam ruang, atau gaya per satuan muatan di mana diberikan muatan uji positif yang diam di titik tersebut.
Garis pada medan listrik didefinisikan sebagai penunjuk secara radial ke luar ketika menjauhi muatan positif, atau secara radial ke dalam ketika menuju muatan negatif. Berikut beberapa sifat garis medan listrik menurut ilmu elektronika :
1. Arah garisnya keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif. Sebuah medan listrik selalu memiliki arah garis keluar pada muatan positif, dan arah garis masuk pada muatan negatif. Untuk lebih jelasnya bisa anda lihat pada gambar dibawah ini.
2. Garis garis tidak boleh saling berpotongan. Pembentukan garis garis pada medan listrik selalu membentuk arah yang tidak berpotongan satu sama lain, untuk lebih jelasnya bisa anda perhatikan pada gambar berikut ini.
3. Semakin banyak garisnya, semakin besar pula medan listrik yang ditimbulkan. Sifat pada medan listrik yang terahir adalah banyaknya garis yang timbul menentukan besaran medan listrik yang ada. Berikut ilustrasi gambarnya.
4. Garis garis pada medan listrik tegak lurus terhadap permukaan muatan.
5. Medan listrik menjadi kuat ketika garis-garisnya berdekatan, dan melemah ketika garis-garis medan bergerak saling menjauh.
6. Garis medan listrik dimulai dari muatan positif dan berakhir dari muatan negatif.
7. Kurva garis kontinu berada pada area yang bebas muatan.
8. Ketika didapati muatannya bersifat tunggal, maka muatan tersebut dimulai dan berakhir di tak terhingga.
9. Ketika medan listrik dan magnet bergabung, mereka membentuk medan elektromagnetik.
Rumus Medan Listrik
Perlu diketahui, satuan muatan listrik adalah Coulomb, sehingga jika menurut hukum coloumb, medan listrik didefinisikan sebagai jumlah listrik yang dibawa oleh arus listrik sebesar 1 ampere setiap 1 detik, sehingga didapatkan persamaan :
Jika merujuk pada Hukum Coulomb, suatu partikel bermuatan q1 di posisi x1 akan memberikan gaya bermuatan q0 di posisi x0. Secara matematis, pernyataan ini bisa dirumuskan sebagai berikut.
Rumus Kuat Medan Listrik
Apabila dua benda bermuatan q0 dan q1 mempunyai tanda yang sama, berarti gayanya positif, dan arahnya akan menjauhi muatan lain atau saling tolak-menolak.
Sebaliknya, ketika muatan memiliki tanda yang berbeda, berarti gayanya negatif, dan partikel praktis akan saling tarik-menarik. Pernyataan ini dapat direpresentasikan ke dalam persamaan berikut.
Kuat medan listrik dapat pula Anda temukan secara mudah bila berpedoman pada Hukum Gauss. Ini artinya, besar fluks listrik total saat keluar dari suatu permukaan tertutup akan sama dengan besar muatan yang tertutup dibagi permitivitas.
Itu juga berarti bahwa saat fluks total terhubung dengan suatu permukaan, nilainya setara kali muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut.
Dengan demikian, jika ingin mencari kuat medan listrik Anda bisa memanfaatkan Hukum Coulomb dan Hukum Gauss, tetapi memang, Hukum Gauss cenderung lebih mudah.
Lagi pula, Hukum Gauss sebenarnya merupakan replika dari Hukum Coulomb. Apabila ingin membuktikannya, cobalah untuk mengaplikasikan teorema Gauss ke muatan titik yang dikelilingi oleh bola.
Simbol dan Satuan Medan Listrik
Satuan merupakan standar yang dipakai sebagai pembanding sewaktu melakukan pengukuran. Dalam mempelajari materi medan listrik, Anda akan mengenal beberapa besaran dan satuan berikut ini :
- r = Mewakili jarak di antara partikel bermuatan listrik memiliki satuan meter (m)
= Konstanta listrik atau permitivitas mutlak ruang bebas. Satuannya adalah C2m-2N-1.
- k = Konstanta Coulomb yang memiliki satuan nilai 8,988 x 109 Nm2/C2.
- q = Partikel bermuatan listrik dengan satuan Coulomb.
- E = Kuat medan listrik yang diwakili oleh satuan N/C.
- F = Gaya yang dialami oleh muatan uji. Satuannya adalah N.
Contoh Soal Medan Listrik
Tentu, perlu evaluasi untuk mengecek sejauh mana Anda telah memahami teorema medan listrik. Berikut ini merupakan contoh soal beserta jawabannya.1.
1. Berkas elektron di dalam tabung gambar televisi tua memiliki diameter 0,40 mm dan membawa arus sebesar 50 . Elektron bergerak dengan kecepatan 3,3 x 107 m/s. Berapa kuat medan listrik yang diperlukan untuk mempercepat elektron dari keadaan diam ke kecepatan tersebut dalam jarak 5,0 mm?
Jawaban :
Langkah pertama, ubah satuan ke dalam standar Internasional.
Perlu dipahami, massa elektron sebesar 9,1 x 10-31 kg.
Hukum kekekalan energi mengatakan bahwa energi potensial dapat diubah menjadi energi kinetik.
Selanjutnya, substitusikan nilai yang telah diketahui ke dalam persamaan di atas = 6,19 x 105 V/m
Dengan demikian, kuat medan listrik sebesar 6,19 x 105 V/m
2. Sebuah proton mengalami gaya listrik sebesar 100 N. Berapakah kuat medan listrik yang ditimbulkan ?
Jawaban :
E = F/q
E = 100 / 1.67 x 10-19
E = 5.99 x 1020 N/C
Jadi kuat medan listrik ditimbulkan adalah sebesar 5.99 x 1020 N/C.
3. Sebuah medan listrik memiliki nilai 20 N/C. Kemudian didapati terdapat sebuah partikel bermuatan yang mengalami gaya sebesar 100 N. Berapakah besar muatan partikel tersebut ?
Jawaban :
E = F/q
20 = 100 / q
20q = 100
q = 5 C
Jadi besar muatan listrik pada partikel tersebut adalah 5 C.
Kesimpulan :
Medan listrik merupakan medan vektor yang dikaitkan dengan gaya Coulomb yang dialami oleh muatan uji pada setiap titik dalam ruang ke muatan sumber. Besar dan arah medan listrik dapat ditentukan oleh gaya Coulomb F pada muatan uji q.
Apabila medan dibuat oleh muatan positif, maka medan listrik akan mengarah ke luar secara radial dan jika medan dibuat oleh muatan negatif, itu medan listrik akan mengarah ke dalam secara radial.
Misalkan sebuah muatan titik Q ditempatkan dalam ruang hampa. Kemudian jika Anda memasukkan muatan titik lain q (muatan uji) pada jarak r dari muatan Q, maka gambarnya akan tampak seperti ini :
Dengan demikian, medan listrik di titik p akibat muatan titik Q diberikan oleh persamaan
| Mengenal Apa itu Panel Listrik | Pengertian Listrik Statis |
| Pengertian Listrik Dinamis | Mengenal Apa itu Kontaktor Listrik |
Memahami dasar materi medan listrik sebenarnya tidak terlalu sulit. Kuncinya terletak pada dua benda bermuatan listrik yang saling memberikan pengaruh bagi satu sama lain. Demikianlah informasi perihal materi medan listrik yang bisa wikielektronika.com paparkan. Semoga bisa menambah wawasan keilmuan teman teman semuanya.
