Medan listrik secara sederhana dapat didefinisikan sebagai luas di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik atau gaya Coulomb. Oleh karena itu, setiap muatan listrik negatif (elektron) dan muatan listrik positif (proton) yang masih dipengaruhi oleh listrik disebut medan listrik.

Memahami Medan Listrik

Medan listrik adalah ruang yang ada di sekitar benda bermuatan listrik tertentu. Apabila suatu benda bermuatan listrik tertentu diletakkan dalam medan listrik maka akan menyebabkan benda tersebut mengalami gaya listrik atau gaya Coulomb.

Medan listrik termasuk dalam medan vektor karena memperhitungkan arah medan listrik. Untuk menyatakan arah medan listrik, arahnya sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif jika berada di manapun dalam medan listrik tersebut.

Arah medan listrik yang dihasilkan suatu benda bermuatan listrik positif adalah ke arah luar benda.

Gambar 1. Arah medan listrik yang keluar pada benda bermuatan positif

Sedangkan arah medan listrik yang dihasilkan benda bermuatan negatif akan menuju ke benda atau ke dalam benda.

Gambar 2. Arah medan listrik yang memasuki benda bermuatan negatif

Medan listrik dijelaskan menggunakan garis gaya listrik. Garis-garis gaya listrik merupakan garis lengkung yang dibayangkan seperti jalur yang dilalui muatan positif yang bergerak dalam medan listrik.

Perlu diperhatikan bahwa garis-garis gaya listrik tidak akan saling berpotongan karena garis-garis gaya listrik sendiri merupakan garis-garis khayal yang berasal dari benda bermuatan listrik positif ke benda bermuatan listrik negatif. Di bawah ini adalah gambar garis khayal gaya listrik.

Gambar 3. Garis gaya listrik antara muatan listrik positif dan muatan listrik negatif

Kekuatan Medan Listrik

Besaran medan listrik lebih dikenal dengan kuat medan listrik. Kuat medan listrik pada suatu titik dalam medan listrik adalah gaya per satuan muatan listrik pada titik tersebut. Kuat medan listrik menunjukkan bahwa suatu benda bermuatan q menghasilkan medan listrik disekitarnya.

Kuat medan listrik ditulis dengan simbol E. Misalnya titik P berada pada jarak r dari benda bermuatan q. Untuk menghitung kuat medan listrik di titik P, ditempatkan muatan uji yang besarnya q’.

Gambar 4. Medan listrik kuat yang dihasilkan oleh muatan positif (+q)

Kemudian kuat medan listrik di titik P dihitung dengan rumus:

Informasi:

Rumus Medan Listrik Resultan

Gaya listrik, seperti halnya medan listrik, merupakan besaran vektor. Apabila pada suatu titik dipengaruhi oleh medan listrik yang berasal dari lebih dari satu benda bermuatan listrik tertentu, maka kuat medan listrik pada titik tersebut sama dengan jumlah vektor masing-masing kuat medan.

Untuk menghitung jumlah vektor masing-masing kuat medan ditentukan oleh letak benda bermuatan listrik. Secara umum berdasarkan letak suatu benda bermuatan listrik, medan listrik resultan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu medan listrik linier dan medan listrik nonlinier.

Medan Listrik Linier Resultan

Jika letak suatu benda bermuatan listrik berada pada satu garis lurus, maka untuk menghitung kuat medan listrik di titik C seperti pada Gambar 4 di bawah, Anda perlu menjumlahkan kuat medan listrik masing-masing:

EC = EA + EB

Gambar 4. Medan Listrik Linier

Jika muatan listriknya sama, maka resultan pada suatu titik antara kedua muatan tersebut akan sama dengan nol karena arah medan listrik pada titik tersebut berlawanan arah.

Resultan Medan Listrik Tidak Sejajar

Terkadang benda bermuatan listrik tidak terletak pada garis lurus. Untuk menghitung kuat medan listrik yang dipengaruhi oleh benda bermuatan listrik yang tidak terletak pada garis lurus, digunakan rumus di bawah ini:

Informasi:

Contoh Soal Medan Listrik

Diketahui ada dua muatan listrik q1 = 10 μC dan q2 = 15 μC yang ditempatkan pada titik sudut segitiga siku-siku seperti terlihat pada gambar di bawah.

Jarak muatan listrik q1 ke titik A adalah 4 cm, sedangkan jarak titik A dengan muatan listrik q2 adalah 3 cm. Tentukan kuat medan listrik di titik A.

Diskusi

Dikenal:

q1 = 10 μC = 10 x 10ˉ⁶ C
q2 = 15 μC = 15 x 10ˉ⁶ C
R2 = 3 cm = 3 x 10ˉ² m
R1 = 4 cm = 4 x 10ˉ² m

Menjawab:

Titik A dipengaruhi oleh dua medan listrik yaitu muatan q1 dan q2. Jadi untuk menghitung besarnya Etotal, Anda perlu menghitung kuat medan listrik muatan q1 dan q2:

E1 dan E2 saling tegak lurus sehingga untuk menghitung Etot dapat menggunakan teorema Pythagoras:

Tentukan kuat medan listrik di titik P yang berjarak 10 cm dari muatan listrik q = +15 x 10ˉ⁹ C?

Diskusi

Dikenal:

q = +15 x 10ˉ⁹ C
r = 10 cm = 0,1 m

Menjawab:

Benda C bermuatan listrik +8 x 10ˉ⁶ C terletak pada jarak 12 cm dari titik D. Tentukan kuat medan listrik di titik D?

Diskusi

Dikenal:

Menjawab:

Maka kuat medan listrik di titik D adalah 5,5 x10ˉ⁴ N/C

Setiap muatan listrik negatif (elektron) dan muatan listrik positif (proton) yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik atau gaya Coulomb disebut medan listrik. Jika sumber medan listrik lebih dari satu muatan listrik, maka untuk menghitung kuat medan listrik pada titik tersebut perlu menghitung vektor gaya resultan.

Share:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *