Medan Listrik

Jika pada suatu tempat diletakkan sebuah muatan listrik, maka daerah di sekitar tempat tersebut akan timbul medan listrik. Medan listrik yaitu daerah di sekitar muatan yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Jika di daerah tersebut diletakkan muatan lain, maka akan timbul gaya listrik. Gaya listrik timbul karena muatan yang berada pada medan listrik. Interaksi antara muatan yang sejenis akan timbul gaya listrik tolak-menolak, sedangkan interaksi antara muatan yang berlainan jenis akan timbul gaya listrik tarik-menarik.

Menurut Faraday, medan listrik digambarkan sebagai garis gaya listrik yang keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif.

Untuk menyatakan besarnya kekuatan medan listrik di suatu tempat digunakan istilah kuat medan listrik. Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya Coulomb yang bekerja pada satu suatu muatan listrik yang berada di titik medan listrik.

Misalkan terdapat muatan Q sebagai muatan sumber dan ditempatkan suatu muatan lain q sebagai muatan uji, maka besarnya gaya Coulomb dituliskan :

Berdasarkan definisi dari kuat medan listrik, maka dapat diperoleh :

dengan E adalah kuat medan listrik (N/C).

Kuat medan listrik termasuk besaran vektor. Arah medan listrik ditentukan dengan ketentuan jika q positif maka arah E searah dengan F, jika q negatif maka E berlawanan arah dengan F.

Bila terdapat muatan sumber Q dan diletakkan muatan uji q sejauh r, besarnya medan listrik :

Sehingga grafik hubungan E dan r adalah :

Contoh Soal :

Dua muatan listrik yang tidak sejenis mempunyai besar muatan yang sama \(3 \times 10^{-7} \) C terpisah sejauh 6 cm satu sama lain. Tentukan besar dan arah kuat medan listrik di titik P yang berada di tengah-tengah garis penghubung kedua muatan tersebut.

Penyelesaian :

\begin{aligned}
E_1 &= k\frac{Q}{r^2} \\
&= 9\times 10^9 \frac{3\times 10^{-7}}{(3\times 10^{-2})^2} \\
&= 3 \times 10^6 \quad \textrm{N/C}
\end{aligned}

\(E_2 = E_1 = 3\times 10^{6} \quad \textrm{N/C}\)

Karena E₁ dan E₂ searah, maka E_total di titik P adalah :

\begin{aligned}
E_{total} &= E_1 + E_2 \\
&= 3\times 10^6 + 3\times 10^6 \\
&= 6 \times 10^6 \quad \textrm{N/C dengan arah menuju Q}_2
\end{aligned}