Fluks Listrik dan Hukum Gaus

A. Fluks Listrik

Fluks Listrik ɸ yang kita ketahui secara singkatnya adalah Medan listrik yang melalui

sebuah permukaan tertutup. Arah Fluks listrik yang berlaku adalah tergantung pada tanda

muatan netto. Untuk menghitung fluks listrik ɸ dalam keadaan menembus bidang tegak lurus

dapat didefinisikan dengan Pernyataan 1 :

1. [ɸE = E.A] 

dengan:

Φ = fluks listrik (N m2/C)

E = medan listrik

A = luasan (m2 )

Sedangkan pernyataan 2 dalam keadaan yag berlainan (Tidak dalam keadaan menembus

bidang tegak lurus) dapat dinyatakan dengan pernyataan sebagai berikut:

2.     [ɸE = E.A Cos sudut ɵ]

Dengan θ adalah sudut antara arah E dan arah normal bidang n. Arah normal bidang adalah

arah yang tegaklurus terhadap bidang, lihat gambar dibawah:

(a) Garis-garis medan  medan antara listrik menembus bidang,

(b) Garis-garis medan listrik   menembus bidang dengan sudut  θ,

(c)  θ adalah sudut antara arah medan listrik dan arah normal bidang n.

Untuk Fluks Listrik pada sembarang bidang sama dengan hasil perkalian elemen luas

dankomponen tegak lurus dari vektor medan listrik E yang diintegralkan pada sebuah

permukaan:

B. Hukum Gaus

Berbunyi:

“Fluks total yang melalui sebuah permukaan tertutup sama dengan sebuah konstanta

kali muatan total yang tercakup”

Perbandingan Hukum Gaus dan Hukum Coulomb

• Ekivalen dengan hukum Coulomb

• Sama‐sama menghitung medan listrik di sekitar muatan.

• Kelebihan HG: dpt menyederhanakan perhitungan untuk soal2 yg memiliki derjat

simetris yg tinggi.

Muatan Pada Konduktor Listrik/Logam

a) Muatan pada konduktor padat berada di permukaan luarnya.

b) Jika tidak ada muatan dalam rongga konduktor, muatan netto pada permukaan

rongga itu NOL.

c) Jika ada muatan +q, maka muatan netto pada permukaan rongga itu -q.

Bila muatan yang berlebih ditempatkan pada sebuah konduktor dan berada dalam keadaan

diam, maka muatan berlebih itu seluruhnya terdapat pada permukaan, dan besarnya E = 0 di

setiap tempat dalam material konduktor tersebut.

Besar Medan Listrik pada Benda

C. Contoh Soal Fluks Listrik dan Hukum Gaus

1.  Hitunglah fluks listrik yang melewati permukaan bola dengan jari-jari 5,0 m dan

membawa muatan +10,0 μC di pusatnya (k = 9x109Nm2/C2)

E = kq

r2 = (9x109Nm2/C2)(10,0 x10¿¿−6C)

5,0m2 ¿ = 3.6x103N/C

2. Fluks listrik melalui sebuah bola Sebuah muatan titik positif q = 4,0 μC dikelilingi oleh sebuah bola dengan jari-jari 0,40 m yang berpusat pada muatan itu. Carilah fluks listrik yang melalui bola yang ditimbulkan muatan itu!! 

Diketahui :   r  = 0,60 m;                     q = 4,0 μC

Ditanya:     FE =  ?

Jawab      : Besar E pada setiap titik adalah

E = kq

r2 = (9x109Nm2/C2)(4,0x 10¿¿−6C)

0,40m2 ¿ = 2,25x105N/C

Fluks total yang keluar dari bola itu adalah:

ɸE = E.A = (2,25x105N/C)(4π)(0,40m)2 = 1,44x105Nm2/C