Medan listrik dapat didefinisikan secara sederhana sebagai area di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih mendapat pengaruh gaya listrik atau gaya Coulomb. Oleh karena itu setiap muatan listrik baik negatif (elektron) dan muatan listrik positif (proton) yang masih terpengaruh listrik disebut medan listrik.
Pengertian Medan Listrik
Medan listrik merupakan ruangan yang ada di sekitar benda bermuatan listrik tertentu. Ketika ada suatu benda dengan muatan listrik tertentu ditempatkan di dalam ruangan medan listrik, maka akan menyebabkan benda tersebut memperoleh gaya listrik atau gaya Coulomb.
Medan listrik termasuk ke dalam medan vektor karena mempertimbangkan arah medan listrik tersebut. Untuk menyatakan arah medan listrik, maka arahnya sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif apabila berada di dalam sembarang tempat di dalam medan listrik tersebut.
Arah medan listrik yang dihasilkan oleh benda dengan muatan listrik positif arahnya menuju keluar benda.
Sementara arah medan listrik yang dihasilkan oleh benda bermuatan listrik negatif akan menuju ke benda atau masuk ke benda.
Medan listrik digambarkan menggunakan garis-garis gaya listrik. Garis-garis gaya listrik berupa garis lengkung yang diimajinasikan seperti lintasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak di dalam medan listrik.
Patut dicatat bahwa garis gaya listrik tidak akan saling berpotongan karena garis gaya listrik sendiri merupakan garis khayal yang berasal dari benda dengan muatan listrik positif menuju ke benda dengan muatan listrik negatif. Di bawah ini adalah gambar yang menunjukkan garis khayal gaya listrik.
Kuat Medan Listrik
Besar medan listrik lebih dikenal sebagai kuat medan listrik. Kuat medan listrik pada suatu titik yang ada di dalam medan listrik merupakan gaya per satuan muatan listrik pada titik tersebut. Kuat medan listrik menunjukkan suatu benda bermuatan q yang menghasilkan medan listrik di sekitarnya.
Kuat medan listrik dituliskan menggunakan lambang E. Misalnya suatu titik P berada pada jarak r dari benda bermuatan q. Untuk menghitung kuat medan listrik yang ada di titik P, maka ditaruh muatan penguji dengan besar q’.
Maka besar kuat medan listrik pada titik P tersebut dihitung dengan rumus:
Keterangan:
Rumus Resultan Medan Listrik
Gaya listrik sebagaimana medan listrik adalah besaran vektor. Jika pada suatu titik dipengaruhi oleh medan listrik yang bersumber dari lebih dari satu buah benda bermuatan listrik tertentu, maka besar kuat medan listrik pada titik tersebut besarnya sama dengan jumlah vektor dari masing-masing kuat medan.
Untuk menghitung jumlah vektor dari masing-masing kuat medan ditentukan oleh letak benda bermuatan listrik. Secara umum, berdasarkan letak benda bermuatan listrik, resultan medan listrik dibedakan menjadi dua jenis yakni medan listrik segaris dan medan listrik tak segaris.
Resultan Medan Listrik Segaris
Jika letak benda bermuatan listrik dalam satu garis lurus, maka untuk menghitung kuat medan listrik di titik C seperti pada Gambar 4 di bawah ini adalah dengan menjumlahkan masing-masing kuat medan listriknya:
EC = EA + EB
Jika muatan listrik sejenis, maka resultan titik tertentu di antara kedua muatan akan bernilai sama dengan nol karena arah medan listrik di titik tersebut berlawanan arah.
Resultan Medan Listrik Tak Segaris
Adakalanya letak benda bermutan listrik tidak dalam satu garis lurus. Untuk menghitung kuat medan listrik yang dipengaruhi oleh benda bermuatan listrik tidak dalam satu garis lurus menggunakan rumus di bawah ini:
Keterangan:
Contoh Soal Medan Listrik
- Soal 1
Diketahui terdapat dua buah muatan listrik q1 = 10 μC serta q2 = 15 μC diletakkan di titik-titik sudut segitiga siku-siku seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.
Jarak antara muatan listrik q1 ke titik A adalah 4 cm sementara jarak antara titik A ke muatan listrik q2 adalah 3 cm. Tentukan besar kuat medan listrik pada titik A.
Diketahui:
q1 = 10 μC = 10 x 10ˉ⁶ C
q2 = 15 μC = 15 x 10ˉ⁶ C
R2 = 3 cm = 3 x 10ˉ² m
R1 = 4 cm = 4 x 10ˉ² m
Jawab:
Titik A dipengaruhi oleh dua buah medan listrik yakni dari muatan q1 dan q2. Maka untuk menghitung besar Etotal adalah dengan menghitung besar kuat medan listrik dari muatan q1 dan q2:
E1 dan E2 saling tegak lurus sehingga untuk menghitung Etot bisa menggunakan dalil Pythagoras:
- Soal 2
Tentukan berapakah kuat medan listrik yang ada di titik P yang berjarak sejauh 10 cm dari muatan listrik q = +15 x 10ˉ⁹ C?
Diketahui:
q = +15 x 10ˉ⁹ C
r = 10 cm = 0,1 m
Jawab:
- Soal 3
Benda C memiliki muatan listrik sebesar +8 x 10ˉ⁶ C terletak pada jarak sejauh 12 cm dari titik D. Tentukan berapa kuat medan listrik di titik D?
Diketahui:
Jawab:
Maka kuat medan listrik pada titik D sebesar 5,5 x10ˉ⁴ N/C
Setiap muatan listrik baik negatif (elektron) dan muatan listrik positif (proton) yang masih terpengaruh listrik atau gaya Coulomb disebut medan listrik. Jika sumber medan listrik lebih dari satu muatan listrik, maka untuk menghitung kuat medan listrik pada titik tersebut adalah dengan menghitung resultan vektor gaya.