Medan Listrik

Dalam membahas interaksi gaya Coulomb, dapat dipandang dari segi medan. Medan adalah suatu besaran yang mempunyai harga pada tiap titik dalam ruang. Secara matematis dapat dikatakan bahwa medan adalah sesuatu yang mempunyai fungsi kontinu dari posisi dalam ruang. Temperatur dalam ruang adalah suatu medan, yaitu medan temperatur, karena mempunyai harga pada tiap titik dalam ruang. Besaran medan dalam hal ini adalah skalar, sehingga medan temperatur adalah medan skalar. Gaya listrik disekiar suatu muatan listrik juga membentuk medan, yaitu medan listrik.

Medan listrik adalah ruang disekitar benda bermuatan listrik di mana benda-benda bermuatan listrik lainnya akan mengalami gaya listrik. Dalam membahas medan listrik seringkali digunakan istilah kuat medan. Kuat medan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini.

Muatan yang menghasilkan suatu medan listrik disebut muatan sumber dan disimbolkan dengan q. Bila ditempatkan muatan uji yang kecil q₀ pada vektor posisi r̂ relatif terhadap muatan sumber, maka kuat medan listrik yang dihasilkan muatan sumber terhadap muatan uji adalah :

bila disubstitusikan gaya Coulomb F, maka kuat medan listrik menjadi :

 

di mana r̂ vektor satuan arah radial ke luar seperti yang terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1 Vektor medan gaya suatu muatan titik

Dalam Persamaan (2) perlu diingat bahwa :

1. hubungan ini hanya berlaku bila muatan sumber berupa titik.

2. pusat pada sistem koordinat ada pada muatan sumber.

3. besaran yang digunakan harus dalam MKS.

4. hubungan di atas hanya berlaku di dalam vakum atau di udara.

Pada Gambar 2, muatan sumber q berupa muatan titik seharga q dan terletak pada vektor posisi r̄₀. Titik P berada pada posisi r̄, sehingga posisi relatif P terhadap muatan sumber adalah (r̄ - r̄₀). Sehingga vektor satuan arah SP sama dengan :

 Jadi kuat medan listrik pada titik r̄ oleh muatan titik q pada r̄₀ harus sama dengan :

atau 

  Gambar 2 Muatan sumber q berada pada posisi r̄

Referensi :

1.    Sutrisno dan Tan, “Fisika Dasar : Listrik, Magnet dan Termofisika”, bandung, ITB, 1986. 

2.  Jr., William H. Hayt, “Elektromagnetika Teknologi”, Diterjemahkan oleh: The Houw Liong, Ph.D., Jakarta: Erlangga, 1982.