Medan listrik merupakan daerah yang ada disekitar benda bermuatan listrik. Jika benda bermuatan listrik berada di daerah tersebut, maka benda tersebut akan mendapatkan gaya listrik. Medan listrik merupakan efek yang ditimbulkan akibat adanya muatan listrik (elektron, ion atau proton) pada ruangan yang berada disekitarnya.
Medan listrik termasuk dalam medan vektor. Arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami benda muatan. Untuk mengetahui lebih lengkap tentang medan listrik, berikut ini akan dijelaskan lebih lengkap tentang pengertian medan listrik, kuat medan listrik, rumus dan contoh soal medan listrik dengan penjelasannya.
Baca Juga : Arus Listrik dan Penjelasannya
Pengertian Medan Listrik
Dalam medan kelistrikan, medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang dipengaruhi oleh gaya listrik. Medan listik disebabkan oleh benda bermuatan listrik dan gaya listrik. Medan listrik memiliki satuan N/C (Newton/coulomb).
Benda bermuatan listrik adalah suatu benda yang mengandung muatan listrik, baik postifi maupun negatif.
Gaya listrik adalah gaya yang dihasilkan oleh benda bermuatan listrik atau disebut dengan gaya coulomb.
Medan listrik termasuk dalam medan vektor, untuk menyatakan arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif ketika berada dalam sembarang tempat dalam medan tersebut.
Arah medan listrik yang timbul akibat benda bermuatan positif dinyatakan keluar dari benda. Sedangkan arah medan listrik yang timbul akibat benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke benda.
Penggambaran medan listrik digunakan garis-garis gaya listrik yaitu garis lengkung yang dibayangkan sebagai lintasan yang ditempuh oleh muatan listrik yang bergerak dalam medan listrik dan garis gaya tidak mungking berpotongan.
Garis gaya listrik adalah garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif dan berakhir di benda bermuatan negatif.
Dibawah ini merupakan gambat garis-garis gaya listrik di sekitar benda bermuatan listrik:
Baca Juga : Energi Listrik dan Penjelasannya
Kuat Medan Listrik
Kuat medan listrik adalah besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik. Kuat medan listrik pada titik dalam medan listrik adalah gaya persatuan muatan listrik pada titik tersebut. Kuat medan listrik dipengaruhi juga oleh besar muatan sumber dan jarak benda (muatan yang diuji).
Kuat medan listrik dirumuskan sebagai besarnya gaya coulomb untuk setiap satuan muatan. Secara matematis, kuat medan listrik dirumuskan sebagai berikut:
E = F/q
Keterangan
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (F)
q = muatan uji (C)
Arah kuat medan listrik yang dialami benda bermuatan tergantung dari jenis muatan uji dan muatan sumbernya. Jika muatan positif dan negatif bertemu maka terjadi gaya tarik menarik, sedangkan jika muatannya sama maka akan saling tolak menolak. Perhatikan ilustrasi dibawah ini:
Jika muatan sumber positif dan muatan uji positif, maka arah gaya coloumb akan menjauh dari muatan uji dan muatan sumber.
Jika muatan sumber positif dan muatan uji negatif, maka gaya coloumb akan mendekati muatan sumber.
Jika muatan sumber negatif dan muatan uji postif, maka gaya coloumb akan mendekati muatan sumber.
Jika muatan sumber negatif dan muatan uji juga negatif, maka gaya coloumb akan menjauhi muatan uji.
Secara sistematis penulisan rumus untuk gaya coulomb adalah sebagai beriku:
F = k ((Q.q)/r2))
Keterangan
F = gaya coloumb (N)
Q = muatan sumber (C )
r = jarak antara muatan uji terhadap muatan sumber (m)
Sedangkan penulisan sistematis pada kuat medan listrik adalah
E = k (Q/r2)
Keterangan:
E = besar kuat medan listrik (N/C)
Q = muatan sumber (C )
r = jarak antara muatan uji terhadap muatan sumber (m)
Baca Juga : Efek Fotolistrik dan Penjelasannya
Rumus Medan Listrik
Jika diketahui rumus gaya coulomb antara muatan sumber Q dan muatan uji q, maka rumus yang berlaku adalah sebagai berikut:
rumus medan listrik menjadi
Keterangan
E = kuat mendan litrik (N/C)
Q = muatan sumber (C)
r = jarak muatan uji dengan muatan sumber (m)
Resultan medan listrik yang segaris
Jika titik B berada diantara muatan Q1 dan Q2 yang terletak segaris. Maka terdapat dua medan listrik yang timbul masing-masing oleh Q1 dan Q2. E1 merupakan kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q1 yang dirumuskan sebagai berikut:
E2 merupakan medan listrik karena pengaruh muatan Q2, dirumuskan sebagai berikut:
Besar kuat medan listrik yang dialami oleh B adalah merupakan resultan vector dari E1 dan E2, dirumuskan:
Namun perlu diperhatikan, penggunaan rumus diatas harus memperhatikan jenis muatan sumber dan muatan uji. Karena hal tersebut menentukan (+) dan (–) dari medan listrik yang dialami.
Resultan Medan Listrik yang Tidak Segaris
Berdasarkan gambar diatas, titik A memiliki pengaruh medan listrik dari muatan Q1 dan Q2, sehingga antara titik Q1, A, dan Q2 yang membentuk sebuah sudut apit dengan nilai tertentu. Lalu total kuat medan listik pada titik A adalah resultan dari vector E1 dan E2.
Rumus yang digunakan untuk menentukan besarnya total kuat medan listrik digunakan rumus resultan vektor seperti dibawah ini.
Baca Juga : Kelajuan, Kecepatan, dan Percepatan dan Penjelasannya
Contoh Soal Medan Listrik
Titik A berada pada jarak 5 cm dari muatan +10 mikro Coulomb. Besar dan arah medan listrik pada titik A adalah… (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 mikro Coulomb = 10−6 C)
Pembahasan:
Diketahui:
Muatan listrik (q) = +10µC = +10 x 10-6 Coulomb
Jarak antara titik A dan muatan listrik (rA) = 5 cm = 0,05 meter = 5×10-2 meter
k = 9 x 109 Nm2C-2
Ditanya : Besar dan arah medan listrik pada titik A
Jawab:
Rumus kuat medan listrik:
Kuat medan listrik di titik A:
Baca Juga : Kinematika dan Penjelasannya
Demikian artikel mengenai Medan Listrik dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.