Bagaimana hubungan antara medan listrik dengan gaya listrik?
Kak Nazirah MT Saintek Sep 23, 2021 • 8 min read
Konsep Pelajaran SMP Kelas 9 Fisika IX
Yuk, pahami materi menganai konsep medan listrik, meliputi pengertian, sifat-sifat garis, serta cara mencari besar medan listrik.
--
Eitss, kamu tahu nggak sih, ternyata di gagang pintu itu ada muatan listriknya, loh!
Hmmmm... pantesan aja ya, terkadang ketika kita memegang gagang pintu, rasanya seperti ada aliran listrik yang membuat kita kaget. Kayak kesetrum gitu!
Tapi, kenapa bisa begitu ya, teman-teman?
Timbul rasa seperti kesetrum saat memegang gagang pintu. [sumber: Eunike Benhardine via YouTube]
Nah, rupanya, kejadian tersebut bisa terjadi karena ada hubungannya dengan medan listrik. Kamu pasti pernah mendengar istilah “medan perang”, kan? Medan perang itu menunjukkan daerah atau area tempat untuk berperang. Begitu juga dengan medan listrik, ada kata "medan"-nya. Artinya juga sama, medandi sini mengarah kepada “daerah” atau “area”.
Baca juga: Bisakah Kita Memiliki Energi Listrik Seperti Electro?
Hukum Coulomb dan Medan Listrik
- Hukum Coulomb
Dua muatan listrik sejenis tolak menolak dan dua muatan listrik tak sejenis tarik-menarik. Ini berarti antara dua muatan listrik timbul gaya listrik [tolak-menolak atau tarik-menarik].
Hubungan gaya tarik atau gaya tolak antara dua bola bermuatan dengan jarak antara kedua muatan diselidiki oleh seorang ahli fisika bangsa Prancis bernama Charles Coulomb pada tahun 1785.
Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.
Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya,Dengan :
- F = Besar gaya Coulomb [ Newton, disingkat N ]
- q1 , q2 = Muatan masing-masing partikel [coulomb, disingkat C]
- r = jarak pisah antara kedua muatan [m]
- εo = 8,85 x 10-12 C2N-1m9 x 10-2 [permitivitas vakum]
- k = 9 x 109 N m2 C-2
- Muatan Listrik
Muatan listrik terdiri atas:
Elektron yang membawa muatan negatif
Proton yang membawa muatan positif
Muatan 1 elektron = – 1,6 . 10-19 Coulomb
Muatan 1 proton = 1,6 . 10-19 Coulomb
Muatan lisrik dari suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektronnya.
*Bila benda kelebihan elektron [ ∑ elektron > ∑ proton], maka benda bermuatan negatif.
*Bila benda kekurangan elektron [ ∑ elektron < ∑ proton], maka benda bermuatan positif.
*Bila ∑ elektron = ∑ proton, maka benda tidak bermuatan [ netral ].
- Medan Listrik
Dalam ruang disekitar benda bermuatan listrik A, kita jumpai beberpa gejala. Sebagai contoh benda bermuatan lain B dapat bergerak menjauhi atau mendekati A [ Gambar 1.]. Gejala ini disebabkan bekerjanya sutu gaya pada benda bermuatan apa saja yang diletakkan dalam ruang di sekitar benda bermuatan A. Kita sebut gejala dalam ruang di sekitar suatu benda bermuatanlisrik ini medan listrik.
Gambar : gaya yang bekerja pada muatan-muatan yang diletakkan dalam ruang disekitar benda bermuatan A
Jadi Medan Listrik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik dimana benda-benda bermuatan listrik lainnya dalam ruang ini akan merasakan atau mengalami gaya listriArah Medan Listrik
- Arah Medan Listrik
Medan Listrik dapat kita gambarkan dengan garis-garis khayal yang dinamakan garis-garis medan [atau garis-garis gaya listrik]. Dapat anda lihat pada gambar 2 dan gambar 3 bahwaaaaa garis-garis medan radial keluar menjauhi muatan positif dan radial kedalam mendekati muatan negatif.
- Kuat Medan Listrik
Kuat Medan Listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik.
Misalnya di titik P pada gambar :
-> Jika titik P di beri muatan , maka muatannya dinamakan muatan penguji [q], dan selalu bermuatan positif
-> Q = Sumber muatan
-> Arah Kuat Medan Listrik [E], searah dengan arah gaya [F]
Secara matematik kuat medan Listrik dirumuskan :
Karena Besar gaya Columb antara muatan sumber Q dan muatan uji q, maka Rumus Kuat Medan Listrik adalah sebagai berikut :
dengan :
- E = kuat medan listrik [N/C]
- Q = muatan sumber [C]
- r = jarak muatan uji trhadap muatan sumber [m]
- k = konstanta = =9×109 Nm2/C2
- ε0 = permitivitas listrik vakum = 8,85 . 10-12 C2/Nm2
Table of Contents
- Rumus Besar Kuat Medan Listrik
- Rumus Hukum Coulomb
- Contoh Soal dan Pembahasan
- Contoh 1 – Mencari Besar Gaya Tolak Menolak
- Contoh 2: Soal Menentukan Muatan Magnet
- Contoh 3 – Soal Menentukan Besar Kuat Medan Listrik
Rumus Besar Kuat Medan Listrik
Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik, di mana benda bermuatan listrik lain yang berada di ruangannya akan mengalami gaya listrik. Daerah medan listrik ditunjukkan melalui garis – garis anak panah sesuai dengan muatannya. Daerah untuk benda dengan muatan positif akan digambarkan dengan garis – garis keluar. Sedangkan benda dengan muatan negatif digambarkan melalui gari-garis keluar.
Hubungan dua benda bermuatan listrik dengan jenis berbeda akan saling tarik menarik. Sedangkan hubungan dua benda bermuatan listrik dengan muatan sejenis akan saling tolak menolak.
Besarnya kuat medan magnet listrik dapat diperoleh melalui persamaan kuat medan listrik yang menunjukkan hubungan antara gaya dan muatan. Persamaan kuat medan listrik juga dapat dinyatakan dalam hubungan muatan dan kuadrat jarak. Rumus untuk menghitung kuat medan listrik dapat dilihat pada persamaan di bawah.
Ada 2 rumus bukan, lalu pakai yang mana? Penggunaan rumus besar kuat medan listrik disesuaikan dengan informasi apa yang diberikan pada soal. Untuk lebih jelasnya, coba perhatikan penyelesaian soal dengan rumus kuat medan listrik pada akhir bagian ini.
Baca Juga: Elektroskop – Alat Untuk Mengetahui Jenis Muatan Benda
Rumus Hukum Coulomb
Hukum coulomb adalah teori yang membahas gaya tarik menarik benda antara dua benda yang bermuatan. Dengan menggunakan rumus hukum coulomb, sobat idschool dapat menentukan cara mencari besar gaya Coulomb, besar muatan benda, atau jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Sebelumnya, kenali dulu bagaimana pernyataan dalam Hukum Coulomb.
Hukum Coulomb menyatakan:
Besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.
Materi tentang rumus pada medan listrik dan rumus hukum coulomb sudah diberikan di atas. Untuk menguji pemahaman sobat idschool tentang materi ini, simak contoh soal cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb pada contoh soal di bawah.
Baca Juga: Cara Memberi Muatan pada Listrik Statis