Di sekitar objek bermedan listrik terdapat garis medan listrik. Garis medan listrik ini arahnya dari kutub positif menuju kutub negatif. Nah, kuat medan listrik ditentukan oleh banyaknya garis medan listrik ini. Semakin rapat garis medan listrik di suatu area maka kuat medan listrik pada area tersebut semakin besar, demikian sebaliknya.
Salah satu besaran fisika yang cukup penting untuk mendapatkan kuat medan listrik di suatu area adalah melalui konsep fluks listrik. Berdasarkan definisi, fluks listrik merupakan ukuran seberapa banyak garis medan listrik yang menembus secara tegak lurus suatu permukaan. Dengan demikian, faktor yang mempengaruhi besaran ini adalah banyaknya garis medan listrik, luas penampang, dan sudut antara luas penampang dengan garis medan listrik. Secara matematis, Φₑ = E A cos β.
Gauss menyatakan bahwa jumlah fluks listrik total yang melewati permukaan tertutup sama dengan 1/ε₀ dikali dengan muatan listrik total yang dilingkupi oleh luas permukaan tersebut. Misalkan, di sana ada muatan listrik titik Q. Nah, Kita hendak menghitung berapa sih besar kuat medan listrik yang berada pada jarak r dari muatan tersebut. Dalam hal ini, kita dapat membuat permukaan berbentuk bola yang melalui titik dan berpusat di muatan listrik Q. Nah, medan listrik dari muatan listrik akan menembus setiap permukaan dari bola secara sejajar, atau E dan A membentuk sudut 0°. Sehingga, E(4πr²)cos 0° = Q/ε₀, atau E = Q/4πr²ε₀. Ini tidak lain adalah Hukum Coulomb.
Berbeda dengan hukum Coulomb, Hukum Gauss dapat digunakan untuk menghitung besarnya kuat medan listrik pada suatu titik di sekitar pelat bermuatan listrik, garis bermuatan listrik, bola konduktor, dan keping sejajar (kapasitor) dengan mudah. Karena, bangun ruang tersebut memiliki bentuk yang simetris. Dengan demikian, Hukum Gauss tidak bisa diterapkan pada suatu objek yang tidak simetris.
Nah, pada seri ini, Kita akan belajar untuk menghitung fluks listrik, dan beberapa penerapan hukum Gauss pada benda yang berbentuk simetris, seperti: garis lurus, bola, dan pelat. Setiap soal memiliki jawaban dalam bentuk video, Kamu bisa melihat video ini dengan mengklik tombol "lihat jawaban". Jika kamu memiliki soal lain yang berbeda, Kamu bisa menuliskannya di kolom komentar. Mungkin saja, soal Kamu akan dibahas pada tutorial selanjutnya.
Salah satu besaran fisika yang cukup penting untuk mendapatkan kuat medan listrik di suatu area adalah melalui konsep fluks listrik. Berdasarkan definisi, fluks listrik merupakan ukuran seberapa banyak garis medan listrik yang menembus secara tegak lurus suatu permukaan. Dengan demikian, faktor yang mempengaruhi besaran ini adalah banyaknya garis medan listrik, luas penampang, dan sudut antara luas penampang dengan garis medan listrik. Secara matematis, Φₑ = E A cos β.
Gauss menyatakan bahwa jumlah fluks listrik total yang melewati permukaan tertutup sama dengan 1/ε₀ dikali dengan muatan listrik total yang dilingkupi oleh luas permukaan tersebut. Misalkan, di sana ada muatan listrik titik Q. Nah, Kita hendak menghitung berapa sih besar kuat medan listrik yang berada pada jarak r dari muatan tersebut. Dalam hal ini, kita dapat membuat permukaan berbentuk bola yang melalui titik dan berpusat di muatan listrik Q. Nah, medan listrik dari muatan listrik akan menembus setiap permukaan dari bola secara sejajar, atau E dan A membentuk sudut 0°. Sehingga, E(4πr²)cos 0° = Q/ε₀, atau E = Q/4πr²ε₀. Ini tidak lain adalah Hukum Coulomb.
Berbeda dengan hukum Coulomb, Hukum Gauss dapat digunakan untuk menghitung besarnya kuat medan listrik pada suatu titik di sekitar pelat bermuatan listrik, garis bermuatan listrik, bola konduktor, dan keping sejajar (kapasitor) dengan mudah. Karena, bangun ruang tersebut memiliki bentuk yang simetris. Dengan demikian, Hukum Gauss tidak bisa diterapkan pada suatu objek yang tidak simetris.
Nah, pada seri ini, Kita akan belajar untuk menghitung fluks listrik, dan beberapa penerapan hukum Gauss pada benda yang berbentuk simetris, seperti: garis lurus, bola, dan pelat. Setiap soal memiliki jawaban dalam bentuk video, Kamu bisa melihat video ini dengan mengklik tombol "lihat jawaban". Jika kamu memiliki soal lain yang berbeda, Kamu bisa menuliskannya di kolom komentar. Mungkin saja, soal Kamu akan dibahas pada tutorial selanjutnya.
SOAL JAWAB FLUKS LISTRIK (HUKUM GAUSS)
- Suatu kubus dengan sisi 10 cm berada pada area bermedan listrik E = 40j + 30k N/C. Berapakah nilai fluks listrik total yang melalui kubus?
- A. 0 N.m²/C
- B. 3 N.m²/C
- C. 6 N.m²/C
- D. 9 N.m²/C
- E. 10 N.m²/C
- Suatu bidang datar seluas 100 cm² terpapar medan listrik dalam arah seperti yang terlihat pada gambar. Berapakah nilai dari fluk listrik`?
- A. 14√3 N.m²/C
- B. 21√3 N.m²/C
- C. 28√3 N.m²/C
- D. 21√2 N.m²/C
- E. 28√2 N.m²/C
- Berapakah nilai fluks listrik total yang melalui permukaan tertutup seperti yang terlihat pada gambar?
- A. 2.05x10⁶ N.m²/C
- B. 1.02x10⁶ N.m²/C
- C. 0 N.m²/C
- D. -1.02x10⁶ N.m²/C
- E. -2.05x10⁶ N.m²/C
- Suatu lingkaran berjari-jari 21 cm sejajar pada bidang XZ berada pada area bermedan listrik E = 4i + 2j + 4k N/C. Berapakah nilai fluks listrik yang melalui lingkaran tersebut?
- A. 0.0125 N.m²/C
- B. 0.0356 N.m²/C
- C. 0.1255 N.m²/C
- D. 0.1852N.m²/C
- E. 0.2772 N.m²/C
- Sebuah kawat lurus dengan panjang 0.5 m memiliki muatan listrik 1.2 μC. Berapakah besar medan listrik yang berada pada jarak 8 cm dari pusat kawat tersebut?
- A. 1.2x10⁵ N/C
- B. 2.6x10⁵ N/C
- C. 3.9x10⁵ N/C
- D. 4.56x10⁵ N/C
- E. 5.4x10⁵ N/C
- Sebuah pelat konduktor 8 cm x 8 cm bermuatan listrik 1.2 μC. Berapakah besar medan listrik pada titik 0.5 cm di depan pelat konduktor?
- A. 1.06x10⁶ N/C
- B. 2.14x10⁶ N/C
- C. 3.25x10⁶ N/C
- D. 4.25x10⁶ N/C
- E. 5.36x10⁶ N/C
- Sebuah bola konduktor berjari-jari 8 cm memiliki muatan listrik 2.4 μC. Berapakah besar medan listrik pada suatu titik yang terletak: 12 cm dari pusat bola konduktor?
- A. 0.5x10⁶ N/C
- B. 1.5x10⁶ N/C
- C. 2.5x10⁶ N/C
- D. 3.5x10⁶ N/C
- E. 4.5x10⁶ N/C
- Sebuah bola isolator berjari-jari 8 cm memiliki muatan listrik 2.4 μC. Berapakah besar medan listrik pada suatu titik yang terletak 4 cm dari pusat bola isolator?
- A. 1.08x10⁴ N/C
- B. 2.51x10⁴ N/C
- C. 3.60x10⁴ N/C
- D. 4.85x10⁴ N/C
- E. 5.60x10⁴ N/C
Komentar
Posting Komentar