√Medan Listrik ⊗ Full Pembahasanya

Pembahasan Soal MIPA , Baik dari segi perhitungan serta rumus singkatnya, sangatlah dibutuhkan untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi oleh setiap siswa.Kebanyakan dari siswa itu kurang menyukainya karena mereka menganggapnya sangatlah rumit dan susah dengan berbagai rumus yang ada.

√Medan Listrik ⊗ Full Pembahasanya

Dan jika kita lihat dari sisi yang positif, MIPA -Matemarika dan csnya jika kita nalar dari segi logika sebenarnya sangatlagh mudah. Dan kita tidak perlu menghapal rumusnya. Sebab pada dasarnya MIPA meruapakan ilmu pasti yang memang sudah di tentukan dan di golongkan solusi dari permasalahan yang ada,.

Trik Menyukai MIPA : kita jangan anggap MIPA itu pelajaran yang membosankan,dan susah, saat belajar MIPA kita hubungankan dengan dengan kehidupan sehari-hari, belajar MIPA bisa kita buat ke sebuah cerita yang menarik

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.

Cermati 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.
Keterangan :
E = kuat medan listrik
F = gaya listrik
q = besar muatan uji
Keterangan :
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
 
Perhatikan 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.

Ebook Listrik Statis 438.87 KB

(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

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.

Cermati 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.
Keterangan :
E = kuat medan listrik
F = gaya listrik
q = besar muatan uji
Keterangan :
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
 
Perhatikan 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.

Ebook Listrik Statis 438.87 KB

(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

Menentukan medan listrik menggunakan hukum Gauss

Medan listrik oleh muatan tunggal

Untuk menghitung medan listrik yang dihasilkan oleh muatan tunggal positif, langkah pertama adalah memilih permukaan Gauss berbentuk bola berjari-jari r di mana pusat bola berada pada muatan tunggal tersebut. Luas permukaan bola adalah 4πr2.

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo

Medan listrik pada titik berjarak r dari muatan tunggal adalah :

Keterangan : E = medan listrik, k = konstanta Coulomb (9 x 109 N.m2/C2), Q = muatan listrik, r = jarak dari muatan listrik

Ini adalah rumus medan listrik yang dihasilkan oleh sebuah muatan listrik. Rumus ini dapat diturunkan menggunakan hukum Coulomb.

Medan Listrik di dalam dan di luar bola padat bermuatan listrik homogen

Bola padat bermuatan listrik positif homogen atau serba sama mempunyai muatan total Q, volume V = 4/3 π R3 dan kerapatan muatan dalam bola pejal adalah ρ = Q/V. Tentukan kuat medan listrik di dalam bola dan di luar bola.

a) Medan listrik di dalam bola pejal

Bola padat berjari-jari R, sedangkan permukaan Gauss yang dipilih berbentuk bola berjari-jari r, di mana r < R. Volume bola pejal adalah V dan volume bola Gauss adalah V’.

Muatan listrik di dalam bola Gauss adalah :

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo

Medan listrik pada titik berjarak r dari pusat bola pejal adalah :

Berdasarkan rumus di atas, medan listrik (E) sebanding dengan muatan listrik (Q) dan jari-jari permukaan Gauss (r), berbanding terbalik dengan pangkat tiga jari-jari bola pejal (R3).

b) Medan listrik di luar bola pejal

Bola pejal berjari-jari R sedangkan permukaan Gauss yang berbentuk bola berjari-jari r, di mana r > R. Muatan bola pejal adalah Q; bola pejal berada di dalam bola gauss sehingga muatan listrik di dalam bola gauss adalah Q.

Medan listrik keluar dari pusat bola dan menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo

Medan listrik berjarak r dari pusat bola pejal adalah :

Medan listrik di dalam dan di luar kulit bola rongga bermuatan listrik homogen

Bola rongga berjari-jari R dengan volume V = 4/3 π R3, bermuatan listrik positif homogen pada kulitnya dengan muatan total Q. Tentukan kuat medan listrik di dalam dan di luar kulit bola.

a) Medan listrik di dalam bola rongga

Bola rongga karenanya muatan listrik berada di kulit bola, sedangkan pada bagian dalam bola tidak ada muatan listrik. Jika permukaan gauss yang dipilih berbentuk bola dan bola gauss ini berada di dalam bola berongga maka di dalam bola gauss tidak ada muatan listrik. Muatan listrik bernilai nol sehingga medan listrik juga bernilai nol. Jadi medan listrik di dalam bola rongga bernilai nol.

b) Medan listrik di luar bola rongga

Bola rongga berjari-jari R, sedangkan permukaan Gauss yang dipilih berbentuk bola berjari-jari r, di mana r > R.

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A = E 4π r2. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo .

Medan listrik pada titik berjarak r dari pusat bola rongga adalah :

Medan listrik di dekat kawat tipis bermuatan listrik

Sebuah kawat tipis yang panjangnya tak berhingga bermuatan listrik positif homogen dengan kerapatan muatan λ. Muatan listrik pada kawat adalah Q = λl. Tentukan kuat medan listrik di sekitar kawat tipis tersebut.

Permukaan Gauss dipilih berbentuk silinder dengan panjang l dan berjari-jari r. Ada dua bentuk permukaan yakni permukaan berbentuk lingkaran yang berjari-jari r yang terletak pada kedua ujung silinder (luas permukaannya adalah πr2) dan permukaan berbentuk tabung dengan panjang l (luas permukaanya adalah 2πr l).

Muatan listrik positif karenanya medan listrik keluar dari kawat tegak lurus menembus permukaan tabung sehingga fluks listriknya bernilai Φ = E A = E 2πr l. Sebaliknya medan listrik sejajar dengan kedua ujung tabung berbentuk lingkaran sehingga fluks listriknya bernilai nol.

Medan listrik pada titik berjarak r dari kawat adalah :

Tweet

Subscribe to receive free email updates: