Medan Listrik | Rangkuman Materi Fisika Kelas 12 | Bab 1 | SMA | Kurikulum Merdeka | Wislah Indonesia |
Medan Listrik
Medan Listrik Muatan Titik
Gaya dalam kehidupan sehari-hari dapat terdiri dari “gaya sentuh,” seperti mendorong atau menarik benda, dan “gaya tak sentuh,” seperti gaya gravitasi dan gaya listrik. Gaya gravitasi, misalnya, menyebabkan benda jatuh menuju pusat Bumi karena tarikan gravitasi yang ada pada medan gravitasi Bumi.
Gagasan tentang “medan” pertama kali dikemukakan oleh ilmuwan Michael Faraday. Medan gravitasi Bumi menyebabkan benda yang berada di dalamnya mengalami gaya gravitasi yang selalu mengarah ke pusat Bumi.
Demikian pula, medan listrik menyebabkan sebuah muatan mendapatkan gaya listrik ketika berada dalam medan tersebut. Gaya pada muatan positif searah dengan arah medan listriknya, sementara gaya pada muatan negatif berlawanan arah dengan arah medan listriknya. Medan listrik pada suatu titik dapat diketahui dari adanya gaya listrik terhadap muatan uji di titik tersebut. Daerah di sekitar muatan listrik yang menyebabkan timbulnya gaya listrik pada muatan uji disebut sebagai medan listrik, yang digambarkan dengan garis-garis di sekitar muatan listriknya, disebut sebagai garis gaya listrik. Arah garis gaya listrik menunjukkan arah dari medan listriknya dan bergantung pada jenis muatan.
Semakin rapat garis gaya listrik, semakin besar kuat medan listriknya. Kuat medan listrik (E) pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan Q dapat didefinisikan sebagai gaya listrik tiap satuan muatan uji pada titik tersebut. Medan listrik merupakan besaran vektor seperti gaya listrik, sehingga dalam menentukan resultan medan listrik, harus memperhatikan arahnya.
Dengan menggantikan persamaan gaya listrik untuk dua muatan, kuat medan listrik pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan Q dapat dihitung.
Medan Listrik pada Pelat Paralel
Pelat paralel atau pelat konduktor sejajar sering digunakan dalam peralatan elektronik canggih untuk menciptakan medan listrik terhadap muatan. Dalam pelat paralel, masing-masing pelat diberi muatan yang sama besar namun berlawanan jenis. Arah medan listrik dari pelat positif menuju ke pelat negatif, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.13.
Kuat medan listrik di dalam pelat paralel, yang dapat dinyatakan dalam persamaan E = k * (Q/r^2), bersifat homogen atau sama besar di setiap titik. Di dalam pelat, kuat medan listrik tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rapat muatan per satuan luas (σ) dan permitivitas bahan di dalam pelat (ε), yaitu E = σ/ε. Namun, di luar pelat, medan listriknya nol.
Saat sebuah muatan bergerak dan memasuki medan listrik, muatan tersebut akan mengalami perubahan gerak baik arah maupun besar kecepatannya. Contoh penerapan prinsip listrik statis dapat ditemui pada teknologi printer inkjet. Di printer inkjet, tinta didorong keluar dari nozzle dalam bentuk tetesan kecil dengan diameter sekitar 9 x 10^-6 m. Sekitar 150.000 tetesan tinta meninggalkan nozzle setiap detik dan bergerak menuju kertas dengan kecepatan sekitar 18 m/s.
Printer inkjet memiliki dua jenis sistem defleksi seperti yang terlihat pada Gambar 1.15. Perbedaan cara kerja kedua sistem ini didasarkan pada prinsip listrik statis. Melalui analisis, dapat ditentukan sistem defleksi mana yang paling efisien dan sesuai dengan kebutuhan.
Penggunaan pelat paralel dan pemahaman tentang medan listrik merupakan dasar penting dalam berbagai aplikasi teknologi dan perangkat elektronik yang memanfaatkan gaya listrik untuk mengontrol muatan dan menghasilkan hasil yang diinginkan. Dengan pemahaman lebih lanjut tentang prinsip listrik statis, berbagai inovasi teknologi dapat terus dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat.
