Apa itu Garis Medan Listrik: Properti dan Representasinya

Konsep Garis Medan Listrik diperkenalkan oleh Michael Faraday, ia lahir pada tanggal 22 September 1791 di London dan meninggal pada tanggal 25 Agustus 1867 di Hampton Court Palace, Molesey. Di banyak bidang fisika, medan listrik penting dan dalam teknologi kelistrikan, bidang ini dieksploitasi secara praktis.

Gaya tarik antara elektron dan inti atom, medan listrik bertanggung jawab. Satuan SI kekuatan sinyal medan listrik adalah v/m (volt per meter) dan dengan medan magnet yang berubah-ubah waktu atau dengan muatan listrik, medan listrik dibuat. Penjelasan singkat tentang garis-garis medan listrik dan representasi garis-garis medan akan dibahas.

Apa itu Garis Medan Listrik?

Definisi: Garis medan listrik didefinisikan sebagai wilayah di mana muatan listrik mengalami gaya. Benda-benda bermuatan bisa positif atau negatif, muatan berlawanan menarik satu sama lain dan seperti muatan tolak. Garis medan adalah representasi visual dari medan listrik yang dibuat oleh satu muatan atau sekelompok muatan dan disingkat sebagai E-medan.

Ini adalah konsep tiga dimensi dan oleh karena itu tidak dapat divisualisasikan dengan sangat tepat dalam bidang. Huruf E melambangkan vektor medan listrik dan bersinggungan dengan garis medan di setiap titik. Arah garis-garis tersebut sama dengan arah vektor medan listrik.

Intensitas Medan Listrik karena Titik Pengisian dan Kelompok Pengisian

Intensitas medan listrik akibat muatan titik dapat diperoleh dengan menggunakan hukum coulomb. Intensitas medan listrik akibat muatan titik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Menurut hukum coulomb, gaya 'F' dinyatakan sebagai

F = q*q₀/4Πε₀ r² r ̂ ... persamaan (1)

Intensitas medan listrik karena titik muatan dinyatakan sebagai.

E = F/q₀ r ̂ ... persamaan (2)

Substitusi persamaan (1) pada persamaan (2) akan mendapatkan ekspresi intensitas medan listrik beserta muatan titik dan muatan uji

E = q*q₀ /4Πε₀ r² *1/q₀ r ̂

E = q/4Πε₀ r² r ̂ ... persamaan (3)

Dimana r ̂ adalah vektor satuan

Persamaan (3) adalah intensitas medan listrik akibat muatan titik beserta muatan titik dan muatan uji. Intensitas medan listrik kelompok muatan ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Dimana q₁, q₂, q₃, q₄, q₅, q₆ ... q_n adalah biaya dan r₁, r₂, r₃, r₄, r₅, r₆ ... r_n adalah jarak.

Intensitas medan listrik karena kelompok muatan di titik p diberikan oleh

E = E₁ + E₂ + E₃ + E₄ + ... + E_n ... persamaan (4)

Seperti yang kita ketahui bahwa intensitas medan listrik akibat muatan titik dinyatakan dalam persamaan di atas (3)

E₁ = q₁ / 4Πε₀ r₁² r ̂₁

E₂ = q₂ / 4Πε₀ r₂² r ̂₂

E₃ = q₃ / 4Πε₀ r₃² r ̂₃ ... E_n = q_n / 4Πε₀ r_n² r ̂_n

Substitusi nilai E₁ + E₂ + E₃ + E₄ + ... + E_n  pada persamaan (4) akan mendapatkan

E = q₁/4Πε₀ r₁² r ̂₁ + q₂/4Πε₀ r₂² r ̂₂ + q₃/4Πε₀ r₃² r ̂₃ + .... + q_n/4Πε₀ r_n² r ̂_n

E = 1/4Πε₀ [q₁/r₁² r ̂₁ + q₂/ r₂² r ̂₂ + q₃/ r₃³ r ̂₃ + .... + q_n/ r_nⁿ r ̂_n ] .... persamaan (5)

Persamaan (5) adalah intensitas medan listrik karena gugus muatan

Representasi Garis Bidang

Untuk q> 0: Jika q lebih besar dari nol (q> 0), muatannya positif dan garis medan mengarah ke luar secara radial. Garis medan untuk q> 0 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Untuk q <0: Jika q kurang dari nol (q <0), muatannya negatif dan garis medan mengarah ke dalam secara radial. Garis medan untuk q <0 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Tidak seperti Muatan atau Dipol: Representasi garis bidang untuk muatan atau dipol yang tidak sama ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Untuk Muatan Serupa

Jika |q1| = |q2|: Jika muatan q₁ dan q₂ sama, titik netral dan intensitas medan adalah nol untuk muatan serupa dan berada di pusat muatan q₁ dan q₂.

Jika |q1|> |q2|: Jika muatan q₁ lebih besar dari q₂, titik netral 'p' bergeser ke arah muatan q₂ yang besarnya lebih kecil.

Medan Listrik Seragam: Dalam medan listrik seragam, garis medan dimulai dari muatan positif dan menuju muatan negatif. Garis-garis medan memiliki jarak yang sama dan garis-garis tersebut sejajar dalam medan listrik yang seragam.

Properti

Sifat-sifat garis medan listrik adalah

• Garis medan dimulai dari muatan positif dan berakhir pada muatan negatif
• Garis bidang kontinu
• Garis medan tidak pernah berpotongan (Alasan: Jika saling berpotongan, akan ada dua arah medan listrik pada titik yang tidak memungkinkan)
• Di daerah medan listrik kuat, garis-garis sangat berdekatan sedangkan di daerah medan listrik lemah garis-garis jauh
• Di daerah garis medan listrik seragam, terdapat garis sejajar dengan jarak yang sama
• Garis medan selalu normal pada permukaan konduktor

Aturan untuk Menggambar Garis Medan Listrik

Aturan untuk menggambar garis bidang adalah

• Untuk kelompok muatan titik tertentu, garis medan selalu berasal dari muatan positif dan diakhiri dengan muatan negatif. Jika ada beberapa kelebihan muatan maka beberapa jalur akan dimulai atau diakhiri tanpa batas.
• Misalnya, pada gambar di atas, q₁ lebih besar dari q₂. Garis-garis tersebut berasal dari q₂, jadi muatan q₂ adalah positif dan pada muatan q₁ beberapa garis berasal dari jarak yang sangat jauh.
• Jumlah garis yang diakhiri dengan muatan negatif atau meninggalkan muatan positif sebanding dengan besarnya muatan.
• Jadi lebih tinggi muatannya lebih banyak garis akan meninggalkannya jika itu adalah muatan positif atau berakhir di dalamnya jika itu adalah muatan negatif.
• Garis bidang tidak pernah saling bersilangan

Pertanyaan

1). Apa saja jenis garis medan listrik?

Medan listrik seragam dan medan listrik tidak seragam adalah dua jenis garis medan listrik. Garis medan dikatakan medan listrik yang seragam bila medan listrik konstan dan dikatakan medan listrik tidak seragam bila medan tidak beraturan pada setiap titik.

2). Bagaimana cara membuat medan listrik?

Dengan muatan stasioner, medan listrik dihasilkan, dan dengan muatan bergerak medan magnet dihasilkan.

3). Bagaimana medan listrik dihasilkan?

Medan listrik dihasilkan oleh partikel bermuatan. Kearah medan, muatan positif dipercepat dan berlawanan dengan arah medan, partikel bermuatan negatif dipercepat.

4). Berapa intensitas medan listrik karena muatan titik?

Intensitas medan listrik akibat muatan titik beserta muatan titik dan muatan uji dinyatakan sebagai

E = q/4Πε₀ r² r ̂

Di mana E adalah intensitas medan listrik, r ̂ adalah vektor satuan dan q adalah muatan.

5). Bagaimana garis medan listrik menunjukkan kekuatan medan?

Kekuatan garis medan listrik tergantung pada sumber muatan dan medan listrik kuat ketika garis medan saling berdekatan.

Pada artikel ini dibahas mengenai intensitas medan listrik akibat muatan titik dan kelompok muatan, representasi garis medan, properti garis medan, dan aturan menggambar garis medan listrik.

Berbagi :