Tuliskan apa yang kamu ketahui tentang medan listrik dan potensial listrik?

Jelaskan pengertian 1 medan listrik 2.potensial listrik 3. gaya gerak listrik

Pengertian dan Konsep Medan Listrik

Pasti, kamu langsung berpikir daerah atau area yang ada listrik-listriknya, ya? Mudah banget deh ketebak pemikiran kamu, hahaha. Gak salah juga sih, tapi lebih tepatnya, medan listrik itu daerah/area/ruang di sekitar muatan listrik, baik itu muatan positif (proton) maupun muatan negatif (elektron) yang masih dipengaruhi gaya listrik.

Nah, kejadian memegang gagang pintu bisa kesetrum itu disebabkan oleh lompatan elektron akibat adanya medan listrik.

Hal ini bisa terjadi ketika terdapat ketidakseimbangan antara jumlah proton dengan elektron di tangan kita dan gagang pintunya. Biasanya, fenomena tangan kita kesetrum saat memegang gagang pintu itu disebabkan karena tangan kita kelebihan elektron, yang menyebabkan elektron mengalir atau melompat dari tangan kita ke gagang pintunya.

Selain itu, peristiwa tersebut juga didukung karena gagang pintu terbuat dari bahan logam. Kenapa? karena logam bersifat mudah mengalirkan atau memindahkan elektron.

Oke, dari penjelasan di atas, mungkin di antara kamu ada yang bertanya-tanya, "kenapa tangan atau tubuh kita bisa kelebihan elektron?"

Hal tersebut biasanya terjadi karena faktor cuaca dingin yang membuat elektron mudah terbentuk di permukaan kulit kita ketika sedang menyentuh sesuatu. Sesuatunya ini bisa dari mana aja, ya. Misalnya, ketika kita nggak sengaja menggosokkan tangan ke sprei, selimut, gorden, atau benda lainnya, maka elektron bendanya akan lebih mudah berpindah ke tangan atau permukaan tubuh yang lain. Apalagi, jika bendanya itu terbuat dari bahan logam yang mudah mengalirkan elektron.

Jadi, sebenernya, perpindahan elektron itu bisa terjadi dari tubuh kita ke benda, maupun sebaliknya, ya. Nah, untuk kasus ini, memang umumnya perpindahan elektronnya itu dari tangan ke gagang pintu. Kenapa nggak sebaliknya? Kalo dari gagang pintu ke tangan itu cukup sulit terjadi, karena si gagang pintunya perlu untuk digosok-gosok terlebih dahulu (misal pake kain wol) agar elektron bendanya berlebih.

Gimana, terjawab ya alasan kenapa kadang kita suka merasa kesetrum saat memegang gagang pintu?

Aku simpulkan lagi ya biar lebih jelas. Ketika menyentuh benda yang mudah mengalirkan elektron, akan terjadi lompatan/aliran elektron dari tangan kita ke benda tersebut. Karena terjadi interaksi muatan listrik antara tangan kita dengan bendanya, maka bisa dikatakan di daerah tersebut terdapat medan listrik.

Baca juga: Tubuh manusia memiliki aliran listrik?

Kamu sering liat ngga medan listrik itu digambarin sama garis-garis gitu? Apa itu hanya iseng aja dan ngga berarti apa-apa? Eitss, ternyata itu bukan garis sembarangan loh guyss. Garis itu disebut juga garis-garis medan listrik atau garis-garis gaya listrik. Garis ini akan menunjukkan arah dari medan listrik suatu muatan. Bahkan garisnya memiliki aturan atau sifat tersendiri. Yuk, kita bahas satu-satu tentang sifat garis medan listrik!

Pengertian dan Rumus Potensial Listrik

Potensial listrik merupakan jumlah usaha yang akan diperlukan agar bisa memindahkan unit muatan dari titik referensi ke titik tertentu di dalam lapangan tanpa menghasilkan akselerasi. Titik referensi yang biasa digunakan adalah Bumi atau titik tanpa batas, namun titik apapun dapat juga digunakan. Ada alat yang bisa digunakan dalam mengukur potensial listrik ini, alat tersebut bernama Voltmeter. Alat akan dipasang secara paralel untuk bisa mengetahui beda potensial antara 2 ujung.

Rumus yang digunakan

Untuk mencari potensial listrik, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut ini.

V = W/Q

V = beda potensial listrik (satuan Volt, V)

W = energi listrik (satuan Joule, J)

Q = muatan listrik (satuan Coulomb, C)

Beda potensial listrik adalah seberapa banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk bisa mengalirkan muatan listrik dari ujung-ujung penghantar.

Kuat Medan Listrik

Apa yang dimaksud dengan kuat medan listrik? Secara sederhana, kuat medan listrik bisa diartikan sebagai ukuran seberapa kuat suatu medan listrik.

Dalam pengertian yang lebih teknis, kuat medan listrik adalah besarnya gaya listrik tiap satu satuan muatan.

Kuat medan listrik sering juga disebut intensitas medan listrik. Untuk mengetahui besarnya kuat medan listrik, kita harus meletakkan muatan uji di tempat tersebut.

Muatan uji adalah sebuah muatan yang menghasilkan medan listrik yang jauh lebih kecil daripada muatan yang akan dihitung kuat medannya.

Semakin besar muatan listrik yang dikandung sebuah benda, semakin besar gaya listrik yang dihasilkan sehingga semakin besar pula kuat medan listriknya.

Begitupun sebaliknya, semakin kecil muatan listrik sebuah benda, maka kecil pula gaya listrik yang dihasilkan sehingga medan listriknya juga kecil.

Dalam ilmu fisika, medan listrik disimbolkan dengan (E), sedangkan satuannya menurut Sistem Satuan Internasional (SI) adalah Newton per Coulomb (N/C).

Berdasarkan jenis satuannya, medan listrik merupakan besaran turunan. Selain itu, medan listrik juga termasuk ke dalam besaran vektor, sehingga harus dinyatakan dengan angka dan arah.

Besarnya kuat medan listrik (E) yang dihasilkan oleh Q didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya Coulomb (F) yang bekerja pada muatan uji q dengan besarnya muatan uji tersebut. Secara matematis, kuat medan listrik dirumuskan:

E = F/q, atau
F = q . E

Keterangan:

• E = kuat medan listrik (N/C)
• F = gaya listrik/gaya Coulomb (N)
• q = besar muatan uji (C)

Jadi, medan listrik berbanding lurus dengan gaya listrik. Semakin besar gaya listrik, semakin besar pula medan listriknya.

Medan listrik dapat disebabkan oleh muatan yang berbentuk titik, bola konduktor, atau pelat sejajar.

Medan listrik dari sebuah muatan titik arahnya selalu menjauhi sebuah muatan positif dan menuju sebuah muatan negatif. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika, muatannya sama-sama positif atau sama-sama negatif, maka garis gaya listriknya berbentuk:

Garis gaya muatan listrik sejenis positif-positif

Garis gaya muatan listrik sejenis negatif-negatif

Efek medan listrik suatu muatan sumber Q dapat ditinjau dengan meletakkan suatu muatan uji q di sekitar medan listrik tersebut.

Syarat muatan uji adalah muatannya jauh lebih kecil agar muatan uji tidak mempengaruhi medan yang akan diukur.

Gambar berikut menunjukkan sebuah muatan titik Q yang akan dihitung kuat medan listriknya. Untuk itu di titik yang berjarak r diletakkan muatan uji yang besarnya q.

Gaya listrik yang dialami oleh muatan uji q karena muatan sumber Q pernah diamati oleh Coulomb pada tahun 1786. Ia menemukan bahwa:

Gaya interaksi antara dua buah benda titik bermuatan listrik, berbanding lurus dengan hasil kali masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

Atau, bisa dituliskan dalam bentuk rumus dengan persamaan:

F = k . Qq/r2

• F = Gaya listrik atau gaya Coulomb (N)
• k = konstanta pembanding 9 x 109 N/m2C2
• Q = muatan sumber (C)
• q = muatan uji (C)
• r = jarak antara muatan sumber dan uji (m)

Kuat medan listrik di suatu titik pada kedudukan muatan uji q adalah hasil bagi antara gaya Coulomb dan muatan uji:

E = F/q = k . Qq/r2/q

E = k . Q/r2

Keterangan:

• E = kuat medan listrik (N/C)

Jadi, kuat medan listrik di suatu titik hanya ditentukan oleh besar dan jenis muatan sumber (Q), serta jarak titik tersebut ke muatan sumber (r).

Perhatikan gambar berikut ini!

Gambar di atas menunjukkan sebuah titik P yang dipengaruhi oleh dua muatan titik di kiri kanannya.

Ada dua vektor medan listrik yang bekerja di titik P. Pertama, vektor kuat medan listrik di titik P akibat muatan Q1 adalah E1 dan kedua, yang diakibatkan oleh muatan Q2 adalah E2.

E1 arahnya ke kanan, yaitu menjauhi muatan Q1 yang bermuatan positif. Demikian juga E2 arahnya ke kanan, yaitu menuju muatan Q2 yang bermuatan negatif.

Jadi, ada dua vektor kuat medan listrik di titik P, yaitu E1 dan E2 yang arahnya sama. Kuat medan listrik total di titik P adalah resultan dari kedua vektor kuat medan listrik tersebut. Dirumuskan:

EP = E1 + E2

Keterangan:

• EP = medan listrik total di titik P (N/C)
• E1 = medan listrik akibat muatan Q1 (N/C)
• E2 = medan listrik akibat muatan Q2 (N/C)

Rumus kuat medan listrik oleh bola konduktor yang bermuatan Q pada jarak r dari pusat bola adalah:

E = 1/4πε0 Q/r2

Keterangan:

• E = medan listrik bola konduktor (N/C)
• Q = muatan bola konduktor (C)
• r = jarak titik dari pusat bola (m)
• ε0 = permitivitas 8,85 x 10-12 (CN/m2)

Nilai ini sama dengan kuat medan listrik oleh muatan titik. Hal ini berarti di luar bola konduktor, kuat medan listrik sama dengan yang disebabkan oleh muatan titik karena semua muatan dianggap terkonsentrasi di pusat bola.

Pelat sejajar adalah susunan dua buah pelat konduktor yang luas dan bahannya sama.

Nilai medan listrik di antara dua pelat merupakan resultan dari medan listrik karena masing-masing pelat. Namun, medan listrik di bagian luar pelat sama dengan nol karena medan listrik oleh pelat positif dan pelat negatif saling menghilangkan.Rumus kuat medan listrik pada pelat sejajar adalah:

E = σ/ε0

Keterangan:

• E = medan listrik pelat sejajar (N/C)
• σ = rapat muatan per satuan luas (C/m2)
• ε0 = permitivitas 8,85 x 10-12 (CN/m2)

Beda potensial antara kedua pelat di rumuskan:

V = E . r

Keterangan:

• V = beda potensial kedua pelat (Volt)
• E = medan listrik (N/C)
• r = jarak kedua pelat (m)