Daftar isi
Medan listrik sangat diperlukan dalam bidang fisika karena secara tidak langsung dalam sebuah elektronik tentu sudah menggunakan sebuah medan listrik dalam kabel yang berjenis sebagai konduktor. Mari kita simak pembahasannya berikut ini.
Pengertian Medan Listrik
Medan listrik didefinisikan sebagai gaya listrik per muatan unit. Arah medan dianggap sebagai arah gaya yang diberikan pada muatan uji positif.
Medan listrik secara radial keluar dari muatan positif dan radial ke arah muatan titik negatif.
Medan listrik mengelilingi muatan listrik dan memberi gaya pada muatan lain, menarik atau menolaknya.
Medan listrik diciptakan oleh muatan listrik atau oleh medan magnet. Medan listrik dan medan magnet adalah manifestasi dari gaya elektromagnetik, salah satu dari empat kekuatan fundamental.
Medan listrik penting dalam banyak bidang fisika dan dieksploitasi secara praktis dalam teknologi kelistrikan.
Pada skala atom, medan listrik bertanggung jawab atas gaya tarik menarik antara inti atom dan elektron yang menyatukan atom dan gaya antara atom yang menyebabkan ikatan kimia.
Medan listrik didefinisikan secara matematis sebagai bidang vektor yang menghubungkan ke setiap titik dalam gaya ruang per unit muatan yang diberikan pada muatan uji positif sangat kecil saat diam pada titik tersebut.
Sejarah ditemukannya Medan Listrik
Tahun 1821 Hans Christian Ørsted mempublikasikan fenomena elektromagnetisme.
Dari penemuan tersebut, Faraday kemudian memulai awal penelitiannya yang bertujuan untuk membuat alat yang dapat menghasilkan rotasi elektromagnetik.
Alat yang berhasil diciptakan adalah homopolar motor, pada alat ini terjadi gerakan melingkar terus-menerus yang ditimbulkan oleh gaya lingkaran magnet mengelilingi kabel yang diperpanjang hingga ke dalam genangan merkuri.
Di mana sebelumnya sudah diletakkan sebuah magnet pada genangan tersebut, maka kabel akan berputar mengelilingi magnet apabila dialiri arus listrik dari baterai.
Penemuan inilah yang menjadi dasar dari teknologi elektromagnetik saat ini.
Siapa Penemu Medan Listrik?
Michael Faraday adalah penemu medan listrik yang pada saat itu membuat terobosan baru.
Ia melilitkan dua kumparan kabel yang terpisah dan menemukan bahwa kumparan pertama akan dilalui oleh arus, sedangkan kumparan kedua di aliri arus.
Inilah yang saat ini dikenal sebagai induksi timbal-balik.
Hasil percobaan ini menghasilkan bahwa perubahan pada medan magnet dapat menghasilkan medan listrik yang kemudian dibuat model matematikanya oleh James Clerk Maxwell dan dikenal sebagai Hukum Faraday.
Kuat Medan Listrik
Kuat Medan Listrik merupakan hitungan besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik.
Kuat medan listrik suatu titik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan listrik di titik tersebut.
Kuat medan listrik dinyatakan dengan lambang E. Kuat medan listrik dipengaruhi oleh besarnya muatan sumber dan jarak benda (muatan yang diuji).
Kuat medan listrik di rumuskan sebagai besarnya gaya Coulomb untuk setiap satuan muatan. Berikut rumusannya :
Keterangan:
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (F)
q = muatan uji (C).
Rumus menghitung Medan Listrik
Rumus asal dari medan listrik cukup sederhana. Rumusnya : E = F/q. Simbol E merupakan kuat medan listrik.
Satuannya seperti yang telah dijelaskan di awal yaitu N/C. Lalu F merupakan simbol dari gaya coulomb. Sedangkan simbol q merupakan muatan uji.
Jika sudah diketahui rumus gaya coulomb maka ada perubahan rumus dari medan listrik.
F = K.Q.q/r².
Maka persamaan tersebut jika dimasukkan ke rumus akan menjadi
E = K.Q/r²
Dengan penjelasan Q merupakan muatan sumber dan r merupakan jarak muatan uji.
Contoh soal dan Pembahasan
Soal 1
Jika Sebuah muatan uji +25.105 C diletakkan dalam sbuah medan listrik. Apabila gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,5 N. Berapa besar medan listrik pada muatan uji tersebut?
F= 0,5 N
q = +25. 105 C
Jawaban :
E = F/q
E = 0,5/25. 105 C
E = 5. 104 / 25 = 2000 N/C
Soal 2
F = 0,6 N
Q = 15 x 10-5
Jawaban :
E = F/q E = 0,6 / 15 x 10-5 E = 4000 N/C
Jadi, besar medan listrik pada muatan uji adalah 4000 N/C.
Soal 3
Sepotong pecahan kaca bermassa 5 mg bermuatan 2 μC. Kuat medan listrik yang dibutuhkan untuk menahan agar potongan keca tersebut dapat terapung di udara adalah…
A. 10 V/m
B. 1,8 V/m
C. 25 V/m
D. 100 V/m
E. 19,5 V/m
Jawaban :
Agar potongan kaca terapung di udara, maka:
⇒ Gaya berat = gaya listrik
⇒ W = Fc
⇒ m.g = q.E
⇒ (5 x 10-6)(10) = (2 x 10-6) E
⇒ E = 50/2
⇒ E = 25 V/m
Jawaban : C.