Apa Itu Medan Listrik? Definisi, Formula, Contoh

Ketika balon digesekkan ke sweater, balon menjadi terisi. Karena muatan ini, balon dapat menempel di dinding, tetapi ketika ditempatkan di samping balon lain yang juga telah digosok, balon pertama akan terbang ke arah yang berlawanan.

Pengambilan Kunci: Bidang Listrik

Fenomena ini adalah hasil dari sifat materi yang disebut muatan listrik. Muatan listrik menghasilkan medan listrik: daerah ruang di sekitar partikel atau benda yang bermuatan listrik di mana partikel atau benda bermuatan listrik lainnya akan merasakan kekuatan.

Muatan listrik, yang dapat berupa positif atau negatif, adalah properti dari materi yang menyebabkan dua objek menarik atau menolak. Jika benda-benda itu dibebankan sebaliknya (positif-negatif), mereka akan menarik; jika mereka dikenakan biaya yang sama (positif-positif atau negatif-negatif), mereka akan menolak.

Satuan muatan listrik adalah coulomb, yang didefinisikan sebagai jumlah listrik yang disampaikan oleh suatu arus listrik 1 ampere dalam 1 detik.

Atom, yang merupakan unit dasar dari masalah, Terbuat dari tiga jenis partikel: elektron, neutron, dan proton. Elektron dan proton sendiri bermuatan listrik dan masing-masing memiliki muatan negatif dan positif. Neutron tidak bermuatan listrik.

Banyak objek yang netral secara listrik dan memiliki muatan total bersih nol. Jika ada kelebihan baik elektron atau proton, sehingga menghasilkan muatan bersih yang tidak nol, objek dianggap bermuatan.

Salah satu cara untuk mengukur muatan listrik adalah dengan menggunakan konstanta e = 1.602 * 10^-19 coulomb. Sebuah elektron, yang merupakan jumlah terkecil dari muatan listrik negatif, memiliki muatan -1,602 * 10^-19 coulomb. Proton, yang merupakan jumlah terkecil dari muatan listrik positif, memiliki muatan +1.602 * 10^-19 coulomb. Dengan demikian, 10 elektron akan memiliki muatan -10 e, dan 10 proton akan memiliki muatan +10 e.

Muatan listrik menarik atau mengusir satu sama lain karena mereka melakukan kekuatan satu sama lain. Gaya antara dua muatan titik listrik - muatan ideal yang terkonsentrasi pada satu titik di ruang angkasa - dijelaskan oleh Hukum Coulomb. Hukum Coulomb menyatakan bahwa kekuatan, atau besarnya, kekuatan antara muatan dua titik tidak sebanding dengan besarnya muatan dan berbanding terbalik ke jarak antara dua tuduhan.

Secara matematis, ini diberikan sebagai:

F = (k | q₁q₂|) / r²

dimana q₁ adalah muatan dari muatan titik pertama, q₂ adalah muatan dari muatan titik kedua, k = 8.988 * 10⁹ Nm²/ C² adalah konstanta Coulomb, dan r adalah jarak antara dua titik muatan.

Meskipun secara teknis tidak ada muatan titik sungguhan, elektron, proton, dan partikel lainnya sangat kecil sehingga dapat menjadi begitu besar diperkirakan oleh muatan titik.

Muatan listrik menghasilkan medan listrik, yang merupakan wilayah ruang di sekitar partikel atau benda bermuatan listrik di mana muatan listrik akan merasakan kekuatan. Medan listrik ada di semua titik di ruang angkasa dan dapat diamati dengan membawa muatan lain ke medan listrik. Namun, medan listrik dapat diperkirakan nol untuk keperluan praktis jika muatannya cukup jauh satu sama lain.

Medan listrik adalah a kuantitas vektor dan dapat divisualisasikan sebagai panah menuju atau menjauh dari tuduhan. Garis-garis didefinisikan sebagai menunjuk radial ke luar, jauh dari muatan positif, atau radial ke dalam, menuju muatan negatif.

Besarnya medan listrik diberikan oleh rumus E = F / q, di mana E adalah kekuatan medan listrik, F adalah gaya listrik, dan q adalah muatan uji yang digunakan untuk "merasakan" listrik bidang.

Untuk biaya dua poin, F diberikan oleh hukum Coulomb di atas.

• Jadi, F = (k | q₁q₂|) / r², dimana q₂ didefinisikan sebagai target yang digunakan untuk "merasakan" medan listrik.
• Kami kemudian menggunakan rumus medan listrik untuk mendapatkan E = F / q₂, karena q₂ telah didefinisikan sebagai biaya pengujian.
• Setelah mengganti dengan F, E = (k | q₁|) / r².

• Fitzpatrick, Richard. “Medan Listrik.” Universitas Texas di Austin, 2007.
• Lewandowski, Heather, dan Chuck Rogers. "Medan Listrik." Universitas Colorado di Boulder, 2008.
• Richmond, Michael. “Muatan Listrik dan Hukum Coulomb.” Institut Teknologi Rochester.