KERAPATAN FLUKS LISTRIK DAN HUKUM GAUSS

 

Hukum Gauss adalah hukum yang dikemukakan oleh seorang ahli matematika dan fisika asal Jerman, Carl Friedrich Gauss.

Pada hakikatnya, hukum ini berhubungan dengan distribusi muatan listrik yang kemudian menghasilkan medan listrik.

Simpelnya nih, menurut hukum ini, ada garis muatan listrik pada benda yang membentuk medan listrik dengan bentuk tertentu. Umumnya, Hukum Gauss ini digunakan untuk menghitung kekuatan medan listrik pada objek simetris.

 

Bisa dilihat di situ, Gauss menggunakan istilah “fluks listrik”, apa itu? Fluks listrik di sini dapat didefinisikan sebagai banyaknya garis medan listrik yang menembus permukaan luas. Tanda panah kuning yang bisa dilihat di ilustrasi tersebut, merupakan fluks listrik. Fluks listrik ini dipengaruhi oleh besar medan listrik.

Nah, fluks listrik ini bisa digunakan buat mengukur kekuatan medan listrik pada luas tertentu yang disebut permukaan Gauss. Permukaan tiga dimensi tersebut biasa disebut sebagai permukaan Gauss. Gampangnya, permukaan inilah tempat fluks listrik dihitung.

 

Contoh Soal

1. Jika terdapat persegi dengan panjang sisi 20 cm, lalu bila sebuah medan listrik homogen sebesar 200 N/C ditembakkan ke arahnya dengan arah yang tegak lurus bidang persegi tersebut, berapa jumlah garis medan listrik yang menembus bidang persegi tersebut (fluks listrik)?

Jawab :

Diketahui:

Luas Persegi = 20 x 20 = 400 cm² = 4 x 10^-2 m²
Ditanya : Jumlah Garis yang menembus bidang adalah ….
Φ = E. A
Φ = 200. 4 x 10^-2 m
Φ = 8 weber

2. Medan listrik sebesar 5000 N/C melewati permukaan persegi dan membentuk sudut 60^o terhadap garis normal. Luas permukaan persegi adalah 2 m². Tentukan fluks listrik yang melalui permukaan persegi!

Pembahasan:

 

Diketahui :

Medan listrik (E) = 5000 N/C

Luas permukaan (A) = 2 m²

θ = 60^o

Ditanya :

Fluks listrik (Φ)

Jawab :

Fluks listrik :

Φ = E A cos θ

= (5000)(2)(cos 60)

= (5000)(2)(0,5)

= 5000 = 5 x 10³ Nm²/C

 

3. Sebuah bola berjari-jari 0,5 meter dan di pusat bola terdapat muatan listrik 10 μC. Tentukan fluks   listrik yang melalui bola!
   Pembahasan

 

 

Diketahui :

Jari-jari bola (r) = 0,5 meter

Muatan listrik (Q) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Ditanya : Fluks listrik (Φ)

Jawab :

Medan listrik :

E = k q/r²

E = (9 x 10⁹ Nm²/C²)(10 x 10^-6 C) / 0,5²

E = (90 x 10³) / 0,25

E = 360 x 10³

E = 3,60 x 10⁵ N/C

Luas permukaan bola :

A = 4 π r² = 4 (3,14)(0,5)² = (12,56)(0,25) = 3,14 m²

Fluks listrik : 

Garis medan listrik tegak lurus dengan permukaan dan berhimpit dengan garis normal sehingga sudut yang terbentuk 0^o.

Φ = E A cos θ

Φ = (3,60 x 10⁵)(3,14)(cos 0)

Φ = (11,304 x 10⁵)(1)

Φ = 11,304 x 10⁵

Φ = 1,13 x 10⁶ Nm²/C