Terkadang saat memegang gagang pintu, Anda merasa seperti tersengat listrik. Mengapa terasa seperti itu? Hal ini dikarenakan adanya muatan listrik di gagang pintu tersebut, sehingga Anda merasa seperti kesetrum.

Muatan listrik tersebut berhubungan dengan medan listrik yang akan dibahas pada ulasan ini. Jika Anda ingin mengetahui tentang medan listrik lebih detail, simak ulasan ini lebih lanjut, yuk!
Pengertian Medan Listrik
Apa itu medan listrik? Pengertian medan listrik adalah sebuah area di sekitar suatu benda yang memiliki muatan listrik hingga menimbulkan suatu efek, seperti rasa kesetrum saat menyentuh gagang pintu.
Hal ini terjadi karena adanya muatan positif (proton) atau muatan negatif (elektron) yang berada dalam ruangan bersama dengan benda tersebut sehingga dapat mempengaruhi gaya listrik.
Perlu diketahui, medan listrik termasuk ke dalam medan vektor yang memiliki arah gaya seperti yang dialami juga dengan benda dengan muatan.
Medan listrik memiliki satuan yang disebut sebagai N/C yang dimaksud dengan Newton atau Coloumb. Biasanya kita dapat menemukan materi medan listrik yang berada dalam bidang ilmu fisika.
Suatu muatan listrik dapat bernilai positif ataupun negatif yang memberikan pengaruh pada perhitungan medan listrik.
Bagi Anda yang melakukan perhitungan pada setiap titik di sekitar muatan, maka Anda akan melihat garis medan listrik yang memiliki hubungan antara satu sama lain.
Jika muatan positif, maka medan listrik akan memberikan tanda garis medan yang mengarah keluar. Sedangkan bila ada muatan negatif, maka akan terlihat tanda garis medan yang mengarah ke dalam, serta muatan nol tidak memberikan hasil pada garis medan listrik.
Kuat Medan Listrik
Sederhananya, kuat medan listrik yaitu ukuran kekuatan yang dihasilkan dari medan listrik. Jika diartikan secara teknis, kuat medan listrik yaitu besarnya gaya listrik yang berada dalam tiap satuan muatan.
Biasanya kuat medan listrik juga bisa disebut sebagai intensitas medan listrik. Jika Anda ingin mengetahui seberapa besarnya kuat medan listrik, maka Anda perlu meletakkan muatan uji di tempat tersebut.
Maksud dari muatan uji yaitu sebuah muatan yang dihasilkan dari medan listrik yang lebih kecil daripada muatan yang hendak dihitung kuat medannya.
Suatu muatan listrik semakin besar dan dikandung dalam sebuah benda, maka semakin besar gaya listrik hingga akan menghasilkan medan listrik yang besar juga.
Hal ini berlaku sebaliknya, jika muatan listrik pada suatu benda semakin kecil, maka gaya listrik dan medan listrik akan semakin kecil juga.
Konsep Medan Listrik
Secara konsep, medan listrik dapat menimbulkan efek seperti kesetrum ketika memegang suatu benda, seperti Anda memegang gagang pintu.
Hal ini terjadi karena adanya ketidakseimbangan antara jumlah proton dan elektron yang berada di tangan kita dan gagang pintu.
Hal ini bisa terjadi pada setiap orang, sebab peristiwa kesetrum saat memegang pintu terjadi dikarenakan tangan Anda memeiliki kelebihan elektron, sehingga elektron yang mengalir tersebut lompat dari tangan kita ke gagang pintu.
Seperti yang kita ketahui, sebagian besar gagang pintu terbuat dari bahan logam yang memiliki sifat mudah mengalirkan elektron.
Penyebab dari kelebihan elektron dikarenakan beberapa faktor tertentu, seperti cuaca dingin yang membuat permukaan kulit kita menyentuh sesuatu hingga membuat elektron dengan mudah.
Contohnya saja, Anda sedang membersihkan kasur yang telah dilapisi dengan sprei yang memiliki sedikit kotoran, otomatis tangan Anda akan menggosok sprei secara perlahan, sehingga elektron dari sprei berpindah ke tangan Anda atau ke bagian permukaan tubuh lainnya.
Setiap perpindahan elektron dapat terjadi dari tubuh Anda ke suatu benda, serta bisa terjadi dari benda ke tubuh Anda.
Perpindahan elektron yang paling umum terjadi yaitu ketika Anda memiliki elektron di tangan Anda yang berpindah ke gagang pintu, sehingga Anda merasa kesetrum.
Sebenarnya peristiwa perpindahan elektron dari barang ke permukaan kulit Anda cukup jarang terjadi. Sebab Anda perlu gosok-gosokan gagang pintu dengan menggunakan suatu benda lainnya, misalnya kain wol, ke gagang pintu, hingga menimbulkan elektron benda secara berlebih.
Jenis Medan Listrik
Setelah mengetahui pengertian medan listrik, Anda perlu mengetahui tentang jenis dari garis medan listrik. Berikut ini terdapat jenis garis medan listrik, antara lain:
- Jika arah garis keluar, maka akan menghasilkan muatan positif atau proton. Sedangkan arah garis yang masuk ke dalam, menghasilkan muatan negatif atau elektron.
- Setiap garis medan listrik tidak boleh saling berpotongan, karena setiap garis telah memiliki jalur lintasnya tersendiri.
- Jika kita ingin mengukur seberapa kuat medan listrik, maka dilihat dari seberapa rapat garis medan listrik. Medan listrik yang kuat akan terlihat memiliki jarang yang lebih dikit atau lebih rapat dengan satu sama lain, sedangkan medan listrik yang lemah akan lebih renggang dengan garis satu sama lain.
Ciri-Ciri Medan Listrik
Selanjutnya terdapat ciri-ciri yang perlu dipahami dari medan listrik. Berikut ini terdapat 5 ciri medan listrik yang perlu Anda ketahui, yaitu:
1. Sebuah garis gaya listrik yang bermuatan positif akan mengarah ke luar
Setiap arah medan listrik akan mendapatkan pengaruh dari jenis muatan listriknya. Jika memiliki muatan positif, maka garis gaya akan mengarah ke luar, sehingga akan menjauhi muatan listrik.
Jika muatan bersifat negatif, maka garis gaya listrik akan menuju ke dalam. Dengan begitu, setiap garis gaya listrik yang negatif akan mendekati pusat medannya.
Untuk muatan positif yang tunggal, maka garis dari medan listrik akan diawali dengan muatan positif, sehingga tidak akan terhingga.
2. Jika muatan berlawanan, maka akan tarik menarik
Bila kedua muatan berbeda jenis, maka yang akan terjadi yaitu keduanya akan saling tarik menarik, serta garis gaya listrik juga akan ikut menarik.
Garis gaya listrik yang berada pada muatan akan berlawan hingga terlihat akan menuju ke arah luar dari pusat muatan positif yang menuju ke muatan negatif.
Tetapi, bila terdapat dua muatan yang sejenis dan memiliki jarak berdekatan, maka garis gaya listik akan saling tolak menolak, sehingga akan saling menjauh.
3. Semakin rapat garisnya, maka medan listrik semakin kuat
Setiap garis yang memiliki kerapatan tinggi akan memiliki medan listrik yang semakin kuat. Sebab kerapatan setiap garis memiliki medan listrik yang terdiri dari perbandingan lurus dengan kekuatan dari medan listrik.
Sedangkan garis medan listrik yang terlihat berjauhan atau terlebih renggang, maka dapat dipastikan medan listriknya lebih lemah.
4. Medan listrik bisa bersatu bila adanya medan magnet
Jika terdapat medan listrik dan medan magnet, maka keduanya bisa bersatu. Hal ini dikarenakan gaya listrik akan selalu memiliki garis tegak lurus, sedangkan garis magnet memiliki bentuk seperti gelombang elektromagnetik.
Setiap arah gelombang elektromagnetik dapat dilihat berdasarkan pada kaidah tangan kanan.
Rumus Medan Listrik
Setiap medan listrik memiliki pengaruh dari jarak (r), bila suatu titik memiliki jarak yang semakin jauh dari muatan sumber (Q), maka medan listrik (E) yang dapat dirasakan oleh titik tersebut akan terasa semakin lemah. Hal ini juga berlaku untuk sebaliknya.
Kuat medan listrik (E) di sebuah titik yang berada di sebuah muatan akan memiliki perbandingan terbalik dengan kuadrat jarak (r) dengan titik yang memiliki muatan atau biasa ditulis dengan E~1/r2.
Jika suatu muatan sumber (Q) terlihat semakin besar, maka medan listrik (E) akan semakin besar atau bisa ditulis dengan E~Q.
Medan Listrik dan Hukum Gauss
Hukum Gauss berdasarkan dengan konsep fluks. Maksud dari fluks yaitu kuantitas yang menggambarkan jumlah vektor medan di suatu permukaan yang arahnya tegak lurus.
Terdapat beberapa garis gaya yang berada di medan listrik homogen yang dapat menembus dengan arah tegak lurus di suatu bidang seluas A, maka jumlah garis medan yang akan menembus tegak lurus pada suatu bidang dapat disebut sama dengan perkalian E dan A.
Sebutan untuk perkalian antara E dan A yaitu fluks listrik atau memiliki simbol Φ. Maka dari itu, secara matematis memiliki rumus seperti Φ = E x A
Keteragan yang perlu dipahami:
- Φ = fluks listrik (Wb atau nm2/c)
- E = kuat medan listrik (N/c)
- A = Luas bidang yang dapat menembus medan listrik (m2)
Bila garis gaya menembus pada suatu bidang tetapi tidak secara tegak lurus atau membentuk sebuah sudut, maka rumus fluks aliran listrik yang digunakan yaitu: Φ = E x A Cos θ.
θ merupakan sudut antara vektor medan dan luas permukaan yang telah ditembus. Dalam konsep fluks ini, Gauss menyatakan bahwa jumlah garis gaya yang telah keluar dari suatu permukaan yang terlihat tertutup, maka sebanding dengan besaran muatan listrik yang sudah dilengkapi dengan permukaan tertutup yang telah disebutkan.
Secara matematis, pernyataan tersebut disebut sebagai hukum Gauss dan memiliki rumus seperti Φtertutup = q/ε0.
Persamaan Medan Listrik
Persamaan medan listrik dapat dilihat dari satuan medan listrik. Medan listrik yang menggunakan rumus matematika akan menggunakan turunan dari Hukum Coloumb.
Persamaan medan listrik dapat memberikan gaya pada suatu titik muatan menjadi berbanding lurus dengan besarnya muatan.
Medan listrik tersebut tidak akan mengalami perubahan terdapat perbandingan gaya dan muatan. Terdapat beberapa contoh mengenai penerapan medan listrik dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:
- Generator van de graff menghasilkan gesekan dibagian pita karet dan roda pemutar yang memberikan akibat pada pita karet yang memiliki muatan listrik akan tertampung pada bola logam.
- Terdapat drum yang berada di printer laser yang memiliki muatan positif, sehingga dapat melintasi bagian permukaan yang tidak memiliki muatan. Seperti yang kita ketahui, laser printer akan menghasilkan gambar di atas kertas melalui fuser, sehingga kertas tersebut mengalami pemanasan.
- Cat semprot akan memiliki butiran cat yang akan memiliki muatan ketika sedang bergesakan dengan mulut pipa dan udara. Jika benda yang sedang Anda cat memberikan muatan berlawan, maka butiran cat akan tertarik ke bagian badan benda yang memiliki muatan secara otomatis.
Contoh Medan Listrik
Bagi Anda yang ingin mengetahui tentang contoh soal mengenai medan listrik, berikut ini terdapat beberapa contoh soal yang dapat disimak secara seksama, antara lain:
1. Contoh Soal 1
Terdapat kuat medan listrik homogen yang memiliki besaran sekitar 200 n/c yang menembus bidang yang panjangnya sekitar 30 cm, lebar 20 cm, dan sudut 60o. Berapa fluks dari medan listrik?
Jawaban:
Diketahui:
E = 200 n/c
A = 30 x 20 cm = 600 cm2 = 0,06 m2
θ = 60o
Ditanyakan:
Tentukan berapa fluks medan listrik dari soal diatas.
Penyelesaian:
θ = E.A Cos θ
= 200 . 0,06 . cos 60o
= 12 . 0,5
= 6 Wb
Menurut penyelesaian di atas, besar fluks medan listrik yaitu 6 Wb.
2. Contoh Soal 2
Terdapat dua buah titik yang memiliki jarak 4 meter dengan muatan +q1 dan +q2. Tentukan perbandingan antara q1 dan q1 jika titik yang berada pada medan listrik memiliki jarak 1 meter dari q1 bernilai 0.
Diketahui:
Pada titik A memiliki medan listrik sama dengan nol, maka rumus yang dapat digunakan pada soal ini yaitu E1-E2 = 0, E1 = E2.
Sehingga persamaan yang akan diperoleh, yaitu:
EA = EA
k Q1/〖r1〗^2 = k Q1/〖r1〗^2
Q1/1^2 = Q1/1^2 - Q2 = 9Q1
3. Contoh Soal 3
Terdapat medan listrik sebesar 5.000 N/c yang melewati permukaan persegi, lalu membentuk sudut sekitar 60o terhadap garis normal. Terdapat luas permukaan pergi sekitar 2 m2. Berapa fluks listrik yang melalui permukaan persegi yang telah disebutkan?
Jawaban:
Diketahui:
E = 5.000 N/c
A = 2 m2
θ = 60o
Pertanyaan:
Berapakah fluks listrik yang melalui permukaan persegi?
Penyelesaian:
Φ = E.A Cos θ
= 5.000 . 2 . cos 60o
= 10.000 . 0,5
= 5.000 Wb.
Fluks medan listrik sebesar 5.000 Wb.
4. Contoh Soal 4
Terdapat muatan listrik sebesar 20 mC dengan jarak sekitar 10 cm. Anda perlu tentukan kuat medan listrik pada muatan.
Diketahui:
q = 20 mC = 20 x 10-3 C
r = 10 cm = 0,1 m = 10-1 m
k = 9 x 109 N/m2C2
Pertanyaan:
Berapa E dalam soal?
Penyelesaian:
E = k x Q/r2
= 9 x 109 . 20 x 10-3/(10-1)2
= 9 x 109 . 20 x 10-3 . 102
= 9 x 109 . 20 x 10-1
= 9 . 20 x 109-1
= 180 x 108
= 1,8 x 106 N/C
Jadi, dapat disimpulkan bahwa kuat medan listrik yang dihasilkan dari muatan yaitu 1,8 x 106 N/C.
Kesimpulan
Setelah melalui berbagai pembahasan, terdapat kesimpulan mengenai medan listrik, yakni suatu are disekitar benda dengan bermuatan listrik yang mendapatkan pengaruh dari gaya listrik, sehingga rumusnya yaitu E = F/q. F tersebut merupakan gaya coloumb, sedangkan q yaitu besar muatan uji.
Itulah ulasan yang perlu diketahui tentang pengertian medan listrik yang terdapat dalam pelajaran fisika di kelas 9. Melalui ulasan diatas, Anda bisa lebih memahami mengenai pengertian hingga contoh soal, sehingga jika berada di kelas, Anda bisa menjawab pertanyaan dengan baik dan benar.

Perkenalkan nama saya Rita Elfianis, Seorang tenaga pengajar di Universitas Islam Negeri Suska RIAU. Semoga artikel yang dibuat bermanfaat