Rumus medan listrik, pahami pengertian, sifat dan cara pengerjaan soalnya

Sifat-sifat medan listrik.

foto: freepik.com

1. Arah garis medan listrik keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif. Ini menunjukkan arah gaya listrik yang dialami oleh muatan uji positif di daerah tersebut.

2. Garis medan listrik tidak saling berpotongan. Ini karena setiap titik di medan listrik hanya memiliki satu arah gaya listrik.

3. Kerapatan garis medan listrik menunjukkan kuat medan listrik. Semakin rapat garis-garis medan listrik, semakin besar gaya listrik yang bekerja pada muatan uji.

Rumus medan listrik.

foto: freepik.com

Jika dikethui gaya coulomb antara muatan sumber (Q) dengan muatan uji (q) adalah:

E = F/q = k.Q.q/r²/q = K.Q/r²

Maka rumus medan listrik menjadi:

E = K.Q/r²

E = Kuat medan listrik (N/C)
Q = Muatan sumber (C)
q = muatan uji (C)
r = Jarak muatan uji dengan muatan sumber (m)
k = Konstanta kesetaraan gaya listrik 9 x 10 pangkat 9 Nm²C²

Contoh soal dan cara pengerjaannya.

foto: freepik.com

1. Sebuah muatan titik Q=2×10−6 C berada di titik (0,0). Tentukan kuat medan listrik di titik (3,4).

Jawaban:

Jarak antara titik muatan dan titik pengamatan adalah:

r = √(3 − 0)² + (4 − 0)² = 5 m

Maka, kuat medan listrik di titik (3,4) adalah:

E = kQ/r² = (9 x 10^9)(2 x 10^-6)/ (5)² = 7.2 x 10^ N/C

2. Dua muatan titik Q1= −3 × 10^−6 C dan Q2 = 6 × 10^−6 C berada pada sumbu x dengan jarak d = 4 m. Tentukan kuat medan listrik di titik P yang berjarak a = 3 m dari Q1 ke arah Q2.

Jawaban:

Kuat medan listrik di titik P adalah hasil vektor dari kuat medan listrik akibat Q1 dan Q2. Arah kuat medan listrik akibat Q1 adalah ke kiri, sedangkan arah kuat medan listrik akibat Q2 adalah ke kanan. Maka, kuat medan listrik di titik P adalah:

E = E1 + E2 = kQ1/a² + kQ2/(d - a)²

E = (9 x 10^9)(-3 x 10^-6)/(3)² + (9 x 10^9)(6 x 10^-6)/(4 - 3)²

E = -3 x 10^3 + 5.4 x 10^4 = 5.1 x 10^4 N/C

3. Sebuah muatan titik Q = −5 × 10^−6 C berada di pusat lingkaran berjari-jari R=2 m. Tentukan kuat medan listrik di sepanjang lingkaran tersebut.

Jawaban:

Kuat medan listrik di sepanjang lingkaran tersebut adalah konstan dan searah dengan garis singgung lingkaran. Kuat medan listrik tersebut adalah:

E = kQ/R² = (9 x 10^9)(-5 x 10^-6)/(2)^2 = -1.125 x 10^4 N/C

4. Sebuah muatan titik Q = −8 × 10^−6 C berada di titik (0,0). Tentukan kuat medan listrik di titik (4,3).

Jawaban:

Jarak antara titik muatan dan titik pengamatan adalah:

r = √(4 - 0)^2 + (3 - 0)^2 = 5 m

Maka, kuat medan listrik di titik (4,3) adalah:

E = kQ/r² = (9 x 10^9)(-8 x 10^-6)/(5)^2 = -2.88 x 10^3 N/C

5. Sebuah muatan titik Q = 4 × 10^−6 C berada di titik (2,3). Tentukan kuat medan listrik di titik (5,0).

Jawaban:

Jarak antara titik muatan dan titik pengamatan adalah:

r = √(5 - 2)^2 + (0 - 3)^2 = √18 m

Maka, kuat medan listrik di titik (5,0) adalah:

E = kQ/r² = (9 x 10^9)(4 x 10^-6)/(18) = 2 x 10^3 N/C