Pada pembahasan sebelumnya, Anda
mengetahui cara menentukan kuat medan listrik akibat adanya
partikel-partikel bermuatan. Bagaimanakah menentukan kuat medan listrik
yang tersebar dalam suatu benda, misalnya bola? Untuk menentukan kuat
medan listrik akibat distribusi muatan tertentu dipergunakan hukum
Gauss.
Gauss menurunkan hukumnya berdasarkan
pada konsep-konsep garis-garis medan listrik. Kita bahas terlebih dulu
konsep fluks listrik. Fluks listrik didefinisikan
sebagai jumlah garis-garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu
bidang. Perhatikan medan listrik serba sama yang arahnya seperti
ditunjukkan pada Gambar 4.1.17a. Garis-garis medan menembus tegaklurus
suatu bidang segiempat seluas A. Jumlah garis-garis medan per satuan
luas sebanding dengan kuat medan listrik, sehingga jumlah garis medan
listrik yang menembus bidang seluas A sebanding dengan EA. Hasil kali
antara kuat nedan listrik tersebut dinamakan fluks listrik Φ.
Φ = E × A (4.1.5)Satuan untuk E adalah N/C, sehingga satuan untuk fluks listrik (dalam SI) adalah (N/C)(m2) yang dinamakan weber (Wb). 1 weber = 1 NC-1m2
Untuk medan listrik menembus bidang tidak tegak lurus, perhatikan Gambar 4.1.17b.
Φ = EA’
Dengan A’ = A cos θ, sehingga:
Φ = EA cos θ ............................................................(4.1.6)
Dengan θ adalah sudut antara arah E dan arah normal bidang n. Arah normal bidang adalah arah yang tegaklurus terhadap bidang (lihat gambar 4.1.17c).
(a) (b) (c)
Gambar 4.1.17. (a) Garis-garis medan
medan antara listrik menembus bidang, (b) Garis-garis medan listrik
menembus bidang dengan sudut θ, (c) θ adalah sudut antara arah medan
listrik dan arah normal bidang n.
Berdasarkan konsep fluks listrik ini, muncullah hukum Gauss, sebagai berikut:Jumlah garis-garis medan listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas udara.
Φ = EA cos θ = ............................................................(4.1.7)
dengan A=luas permukaan tertutup, θ=sudut antara E dan arah normal n, dan Σq = muatan total yang dilingkupi oleh permukaan tertutup.
0 Comments