Medan Listrik

Medan Listrik

Medan listrik E adalah ruangan di sekitar benda bermuatan listrik yang mengalami gaya listrik. Arah medan listrik di sekitar muatan positif menjauhi muatan listrik dan muatan negatif arahnya menuju muatan listrik.

Medan listrik digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya ke luar atau masuk ke dalam muatan. Arah garis gaya listrik ke dalam digunakan untuk menunjukkan muatan negatif dan arah garis medan listrik ke luar digunakan untuk menunjukkan muatan positif.

Sumber : Serway, 2004

Garis gaya listrik merupakan garis lengkung yang dibayangkan sebagai lintasan yang ditempuh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik. Garis gaya listrik adalah garis khayal yang bermula dari benda bermuatan positif dan berakhir pada benda bermuatan negatif.

 

Dalam medan listrik terdapat garis-garis gaya listrik yang arahnya dari muatan positif menuju ke muatan negatif yang digambarkan sebagai berikut :

Gambar : garis gaya listrik

(a)     garis gaya listrik disekitar benda bermuatan positif

(b)     garis gaya listrik di sekitar benda bermuatan negatif

Jika dua benda bermuatan listrik yang berlawanan jenis saling didekatkan, maka medan listrik diantara kedua benda bermuatan listrik dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar : garis gaya listrik disekitar benda bermuatan listrik yang berlawanan jenis

Jika dua benda bermuatan listrik yang sejenis saling didekatkan, maka medan listrik diantara kedua benda bermuatan listrik dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar : garis gaya listrik disekitar benda bermuatan listrik yang sejenis

(a)     garis gaya listrik di sekitar dua benda bermuatan positif

(b)     garis gaya listrik di sekitar dua benda bermuatan negatif

 

Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Kuat medan listrik merupakan perbandingan antara gaya listrik (F) dengan besarnya muatan listrik (Q). sehingga secara matematis jika ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut :

 

Keterangan      :   

E     =   kuat medan listrik dalam satuan N/C

F     =   gaya coulomb, dalam satuan N

q     =   muatan listrik, dalam satuan C

 

Untuk mengetahui besarnya kuat medan listrik disekitar benda bermuatan Q diperlukan muatan uji q yang diletakkan disekitar benda bermuatan listrik tersebut sejauh r seperti pada gambar :

Apabila diketahui rumus gaya coulomb antara muatan sumber Q dengan muatan uji q adalah :

maka rumus medan listrik menjadi :

Q    =   muatan sumber (C) 

Keterangan :

E     =   kuat medan listrik (N/C)

r      =   jarak muatan uji dengan muatan sumber (m)

 

Contoh soal :

Soal 1

Besar gaya coulomb antara dua benda adalah 7 x 10^-5 N. Hitunglah besar kuat medan listrik yang rasakan oleh salah satu muatan yang besarnya 3,5 x 10^-9 C!

 

Penyelesaian soal :

Diketahui         :   F   =   7 x 10^-5 N

                            q   =   3,5 x 10^-9 C

Ditanya           :   E  =   . . . ?

Jawab              :   E  =   F / q

                                 =   7 X 10^-5 / 3,5 X 10^-9

                                 =   2 x 10⁴  N/C

Jadi kuat medan listrik yang ditimbulkan sebesar 2 x 10⁴  N/C

 

Soal 2

Berapakah besar gaya coulomb yang dialami oleh muatan 44 µC yang berada dalam kuat medan listrik sebesar 2 N/C? (1 µC  = 10^-6 C)

Penyelesaian soal :

Diketahui         :   q   =   44 µC = 4,4 x 10^-5 C

                            E  =   2 N/C

Ditanya           :   F   =   . . . ?

Jawab              :   E  =   F / q

                            F   =   E x q

                                 =   2 N/C x 4,4 x 10^-5 C

                                 =   8,8 x 10^-5 N

Jadi besar gaya coulomb yang dialami sebesar 8,8 x 10^-5 N

 

Soal 3

Gaya coulomb sebesar 2 N dihasilkan oleh sebuah muatan yang berada dalam medan listrik 4 x 10⁵ N/C, berapa besar muatan tersebut?

Penyelesaian soal :

Diketahui         :   F   =   2 N

                            E  =   4 x 10⁵  N/C

Ditanya           :   q   =   . . . ?

Jawab              :   E  =   F / q

                            q   =   F / E

                                 =   2 N / 4 x 10⁵  N/C

                                 =   5 x 10^-6 C

                                 =   5 µC

Jadi besar muatan tersebut adalah 5 µC

 Soal 4

Titik A berada pada jarak 5 cm dari muatan +10 mikro coulomb. Besar dan arah medan listrik pada titik A adalah . . . . (k = 9x10⁹ Nm²C^-2, 1 mikro coulomb = 10^-6 C)

Penyelesaian soal :

Diketahui         :   r    =   5 cm = 5x10^-2 m

                            Q  =   +10 µC = 10^-5 C

                            k   =   9x10⁹ Nm²C^-2

Ditanya           :   E  =   . . . ?

Jawab              :   E  =   k Q / r²

                            E  =   9x10⁹ Nm²C^-2 x 10^-5 C / (5x10^-2 m)²

                                 =   9 x 10⁴ / 25 x 10^-4

                                 =   3,6 x 10⁷ N/C

Jadi besar medan listrik adalah 3,6 x 10⁷ N/C dengan arah menjauhi titik A

Soal 5

Perhatikan gambar dua buah benda bermuatan listrik positif berikut!

Jika besar muatan A = 4.10^-4 C dan muatan B = 2.10^-6 C dan k = 9.10⁹ Nm²/C², Hitunglah kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A!

Penyelesaian soal :

Diketahui         :   r    =  2 cm = 2x10^-2 m

                            Q  =   4.10^-4 C

                            q  =   2.10^-6 C

                            k   =   9x10⁹ Nm²C^-2

Ditanya           :   E  =   . . . ?

Jawab              :   E  =   k Q / r²

                            E  =   9x10⁹ Nm²C^-2 x 4.10^-4 C / (2x10^-2 m)²

                                 =   9 x4x10⁵ / 4 x 10^-4

                                 =   9 x 10⁹ N/C

 

Uji Kompetensi

  

Share this post