Hukum Gauss Dan Medan Listrik

Hukum Gauss Dan Medan Listrik – Sebelumnya, apakah Grameds telah mengetahui perihal listrik itu apa, apa saja manfaat listrik, serta sejarah listrik itu bagaimana? Ada baiknya ketiga hal tersebut kita bahas di dalam artikel kali ini, Mari simak pembahasan singkatnya!

https://www.pexels.com

Listrik ialah sebuah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan serta penolakan gaya di antaranya. Menurut pengertian lainnya, Listrik ialah sumber energi yang dapat disalurkan dengan menggunakan kabel. Listrik memungkinkan terciptanya berbagai fenomena fisika yang dikenal dengan luas, misalnya seperti petir, arus listrik, dan medan listrik. Listrik dapat digunakan dengan luas di dalam berbagai aplikasi industri seperti untuk sumber tenaga listrik dan alat-alat elektronik.

Listrik memberi kenaikan terhadap empat gaya dasar alami (gaya gravitasi, gaya elektromagnetisme, gaya nuklir lemah dan gaya nuklir kuat). “Jumlah listrik” juga dikenal dengan istilah “Muatan Listrik” atau “Jumlah Muatan”. Ada dua jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui eksperimen, muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu sama lain.

Apabila listrik mengalir melalui bahan khusus, misalnya seperti tungsten dan wolfram, cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam tersebut. Bahan-bahan seperti itu digunakan di dalam bola lampu (bulblamp atau bohlam). Tiap kali listrik mengalir melalui bahan yang memiliki hambatan, maka listrik tersebut akan melepaskan energi panas. Semakin besar dari arus listrik, maka energi panas yang timbul akan semakin berlipat. Sifat ini digunakan untuk elemen kompor listrik, setrika, dan lain sebagainya.

Aliran listrik mengalir dari saluran bermuatan positif ke saluran bermuatan negatif. Dengan listrik arus searah, apabila Grameds hanya memegang bagian kabel positif (tapi tidak sekaligus memegang kabel negatif), maka listrik tak akan mengalir ke tubuh Grameds (tidak terkena setrum). Hal tersebut juga belaku sebaliknya seperti saat Grameds hanya memegang saluran negatif saja.

Sedangkan pada listrik yang memiliki arus bolak-balik, listrik juga dapat mengalir ke lantai rumah (atau bumi). Hal ini dapat terjadi karena disebabkan oleh sistem perlistrikan yang memakai bumi sebagai acuan atas tegangan netral (ground). Maka dari itu, apabila Grameds menyentuh sumber listrik dan posisi kaki sedang menginjak bumi atau tangan sedang menyentuh dinding, maka membuat listrik mengalir dari tangan ke kaki dan Grameds akan mendapatkan kejutan listrik (terkena setrum).

Daya listrik bisa disimpan, misalnya pada sebuah baterai atau aki. Daya listrik yang berkekuatan kecil, misalnya yang tersimpan dalam baterai, tak akan memberikan efek kejut pada tubuh. Sedangkan pada aki mobil yang besar, kerap kali ada sedikit efek kejut, meskipun tak terlalu besar dan berbahaya. Listrik akan mengalir dari kutub positif baterai/aki ke kutub negatif.

MANFAAT LISTRIK

Listrik tak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Sebagian besar kegiatan manusia pada masa kini sangat bergantung pada listrik, baik yang kebutuhan primer maupun kebutuhan sekunder. Listrik juga sangat berguna dalam kehidupan pribadi, sosial, perdaganan, pendidikan, dan berbagai lini kehidupan yang lainnya. Kebutuhan rrimer misalnya untuk penggunaan pompa air, handphone, alat penerangan, magic jar, alat setrika listrik, bahkan oada masa kini banyak juga kendaraan yang menggunakan tenaga listrik. Sedangkan kebutuhan sekunder misalnya yakni televisi, komputer, peralatan media pendidikan, dan lain sebagainya.

SEJARAH PENEMUAN LISTRIK

https//www.pexels.com

Sejarah tentang penemu listrik ada beberapa versi. Versi yang pertama, listrik sudah ditemukan pada zaman mesir kuno. Versi yang kedua, Listrik ditemukan oleh Thales dari Melitus. Dan Versi yang ketiga, Listrik ditemukan oleh Faraday.

Versi Pertama (Zaman Mesir Kuno)

Teori ,mengenai listrik yang dikenal dan digunakan pada masa zaman kejayaan Eropa ternyata keliru, orang Mesir zaman mesir kuno lah yang menemukannya dan orang Eropa hanya mempopulerkannya saja. Kunci bagi semua teori ini terletak pada beberapa ratus kilometer timur Mesir, di Irak. Ada beberapa pot berbentuk aneh yang ditemukan. Beberapa pot tersebut bersifat kedap air dan isinya ialah silinder yang terbuat dari tembaga, dan dilem ke dalam lubang dengan menggunakan aspal. Di tengah silinder tersebut terdapat sebuah batang besi. Para peneliti menemukan pot tersebut pertama kali pada tahun 1936. Para peneliti meyakini bahwa pot tersebut adalah elemen galvanic yang juga dikenal sebagai baterai yang primitif. Rekonstruksi memang menunjukkan bahwa ada kemungkinan untuk menciptakan listrik dengan menggunakan alat tersebut.

Sebuah fakta kembali ditemukan di dalam sebelah kuil di daerah Dendera, berjarak sekitar beberapa puluh kilometer utara Luxor, para ahli menemukan sebuah cahaya. Seorang insinyur listrik yang berasal dari Norwegia melihat objek yang ditampilkan pada relief pada bagian atas halaman ini dapat berguna sebagai lampu.

Versi Kedua (Thales)

Sejarah awal ditemukannya listrik ialah dilakukan oleh seorang cendikiawan asal Yunani yang bernama Thales. Theles mengemungkakan bahwa fenomena batu ambar yang apabila digosokan secara berulang akan memiliki kekuatan untuk menarik bulu adalah sebuah fenomena kelistrikan. Kemudian setelah bertahun – tahun sejak ide dari Thales dikemukakan, baru kemudian muncul kembali berbagai penapat dan bermacam-macam teori baru perihal listrik seperti yang telah diteliti dan dikemukakan oleh William Gilbert, Oersted, Charles De Coulomb, Joseph Priestley, Ampere Michael Farraday, dll.

Versi Ketiga (Faraday)

Michael Faraday ialah seorang ilmuwan yang berasal dari Inggris dan mendapat julukan sebagai “Bapak Listrik”, berkat usahanya, listrik kini menjadi teknologi yang banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Faraday lahir pada 22 September 1791 di Newington, Inggris. Ia mempelajari berbagai macam bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektrokimia dan elektromagnetisme. Faraday juga menemukan alat yang nantinya digunakan untuk menjadi pembakar Bunsen, Pembakar Bunsen digunakan hampir di seluruh laboratorium sains yang gunanya yaitu sebagai sumber panas yang praktis.

Guna untuk membantu ekonomi keluarga, pada usia 14 tahun Faraday telah bekerja sebagai penjual sekaligus penjual buku. Di sela-sela pekerjaannya ia memanfaatkan waktunya untuk membaca berbagai jenis buku, terutama buku bertema ilmu pengetahuan alam, kimia, dan fisika.

Saat usianya telah menginjak 20 tahun, Faraday mengikuti berbagai kelas yang diberikan oleh ilmuwan Inggris kenamaan. Salah satunya ialah Sir Humphry Davy, seorang ahli kimia yang juga berprofesi sebagai kepala laboratorium Royal Institution. Selama mengikuti kelas, Faraday membuat catatan secara teliti lalu menyalinnya kembali secara rapi perihal apa yang telah didengarnya.

Kemudian, berkas catatan tersebut ia kirimkan kepada Sir Humphry Davy yang disertai dengan lampiran lamaran pekerjaan. Ternyata sang dosen tertarik untuk mengangkat Faraday sebagai asistennya di Laboratorium Universitas terkenal di London. Saat itu Faraday berusia 21 tahun.

Di bawah bimbingan Davy, Faraday menunjukkan kemampuan yang berkembang pesat. Awalnya, ia hanya diberi pekerjaan sebagai pencuci botol. Meski demikian, berkat kegigihannya dalam belajar, hanya dalam waktu yang cenderung singkat, Faraday dapat membuat berbagai macam penemuan baru atas hasil idenya sendiri, yakni menemukan dua senyawa klorokarbon dan juga berhasil mencairkan gas klorin serta beberapa jenis gas lainnya. Berkat kepandainnya, Faraday dapat menjalin relasi dengan para ahli ternama, seperti Andre Marie Ampere.

Selain itu, Faraday juga mendapatkan kesempatan untuk berkeliling Eropa bersama Davy. Pada kesempatan tersebut, Faraday mulai mengembangkan pengetahuannya yang praktis sekaligus teoritis.

Davy mempunyai pengaruh yang besar dalam pemikiran Faraday dan telah membantu Faraday pada tiap penemuannya. Penemuan Faraday pertama yang sangat berpengaruh di bidang listrik terjadi tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum magnet kompas biasa bisa meringsut apabila arus listrik dialirkan dalam kawat dengan posisi tidak berjauhan. Dari temuan tersebut, Faraday membuat kesimpulan, apabila magnet diketatkan, yang bergerak justru adalah kawatnya.

Atas dasar dugaan ini, Faraday berhasil membuat sebuah skema yang jelas di mana kawat akan berputar sevara terus-menerus berdekatan dengan magnet sepanjang arus listrik yang dialirkan ke kawat.

PENGERTIAN MEDAN LISTRIK

Medan listrik ialah sebiah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik seperti elekton dan ionatau proton dalam ruangan yang berada di sekitarnya. Ditinjau dari pengertian medan listrik, maka dapat dicontohkan oleh benda yang memiliki muatan listrik. Apabila benda A yang memiliki muatan listrik diletakkan di suatu ruang yang di dalamnya telah terdapat benda B.

Apabila benda B memiliki muatan listrik, maka benda A akan mengalami gaya listrik juga. Ruang di sekitar benda A maupun benda B disebut dengan medan listrik. Jadi, yang dimaksud dengan medan listrik (E) ialah sebuah ruangan yang berada di sekitar benda dengan muatan listrik yang mengalami gaya listrik.
Apabila suatu benda yang memiliki muatan listrik diletakkan di suatu ruangan, maka di dalam ruangan tersebut akan terdapat sebuah medan listrik.

Untuk menggambarkan sebuah medan listrik, akan digunakan garis-garis gaya listrik. Garis-garis gaya listrik yakni garis lengkung yang diandaikan sebagai lintasan yang dilalui oleh muatan positif yang bergerak di dalam sebuah medan listrik. Garis gaya listrik tak mungkin berpotongan, karena garis gaya listrik adalah sebuah garis khayal yang berawal dari benda dengan memiliki muatan positif dan akan berakhir di benda yang memiliki muatan negatif. Gambar berikut menggambarkan garis-garis gaya listrik yang berada di sekitar benda yang mengandung muatan listrik.

Medan listrik digambarkan dengan garis-garis gaya listrik yang arahnya berawal dari kutub positif ke kutub negatif.

Lalu seberapa kuatkah sebuah medan listrik mempengaruhi sebuah benda? Semua bergantung pada besarnya muatan sumber serta jarak dari benda tersebut (muatan uji). Kuat medan listrik di rumuskan sebagai besarnya gaya Coulomb untuk tiap-tiap satuan muatan. Secara matematis rumus medan listrik adalah :

Keterangan
E =kuat medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (F)
q = muatan uji (C)

Arah kuat medan listrik yang dialami oleh muatan uji tergantung berdasarkan pada jenis muatan uji dan muatan sumber. Apabila muatannya yakni positif dan negatif maka akan terjadi gaya Tarik-menarik tetapi apabila jenis muatannya sama akan terjadi gaya tolak-menolak.

Apabila diketahui dengan menggunkan rumus gaya coulomb antara muatan sumber Q dengan muatan uji q ialah

maka rumus medan listrik menjadi

keterangan
E = kuat mendan litrik (N/C)
Q = muatan sumber (C)
r = jarak muatan uji dengan muatan sumber (m)

HUKUM GAUSS

Hukum gauss diciptakan oleh Carl Fredrich (1777-1855) yakni seorang matematikawan sepanjang masa. Tahukah Grameds apa itu hukum gauss? Pada umumnya, hukum gauss kita pelajari di sekolah dalam pelajaran Fisika. Dalam bagian ini, akan membahas perihal pengertian hukum gauss beserta rumusnya. Silahkan disimak penjelasannya hingga selesai berikut ini.

Pengertian Hukum Gauss

Hukum Gauss ialah sebuah hukum yang menyatakan bahwa jumlah dari garis medan yang melewati sebuah permukaan sebanding dengan jumlah muatan yang berada di permukaannya. Hukum Gauss menghubungkan antara medan listrik yang ada pada permukaan tertutup dengan muatan total yang berada di dalam permukaan tersebut.

Hukum gauss yaitu hukum yang digunakan untuk menghitung jumlah besarnya sebuah fluks listrik melewati sebuah bidang. Hukum gauss menyatakan bahwa besar fluks listrik yang melalui sebuah bidang akan berbanding lurus.

Bunyi Hukum Gauss yaitu: “Bahwa fluks listrik total yang melewati sembarang permukaan tertutup (sebuah permukaan yang mencakup volume tertentu) berjumlah sebanding dengan muatan listrik (netto) total yang berada di dalam permukaan tersebut”.

Hukum Gauss pada umumnya digunakan untuk menghitung medan listrik yang telah dihasilkan dari muatan yang bergerak dengan sangat cepat dan juga muatan yang pergerakannya dipercepat. Hukum Gauss dapat dipakai untuk menghitung medan listrik dari sistem yang mempunyai kesimetrisan yang cenderung tinggi (misalnya simetri silinder, kotak, dan juga bola). Dalam menggunakan hukum gauss Grameds perlu untuk memilih suatu permukaan khayal yang tertutup (permukaan gauss). Bentuk dari permukaan tertutup tersebut dapat berupa apa saja.

Hukum Gauss didasarkan pada konsep garis-garis medan listrik yang mempunyai arah atau anak panah seperti yang ada di dalam gambar berikut ini.

FLUKS LISTRIK

Fulks mempunyai hubungan terhadap besaran medan yang menembus kepada arah yang tegak lurus di dalam suatu permukaan tertentu. Fluks listrik menyatakan bahwa apabila medan listrik yang menembus dalam arah yang tegak lurus dari sebuah permukaan. Akan lebih mudah pengilustrasiannya apabila menggunakan deskripsi visual untuk medan listrik yaitu penggambaran medan listrik dengan bentuk garis-garis. Melalui penggambaran medan listrik tersebut (garis), maka fluks listrik dapat diilustrasikan sebagai banyaknya “garis” medan yang menembus di sebuah permukaan. Mari, perhatikan gambar berikut ini :

Berikut ini adalah Rumus Fluks listrik :

Apabila garis-garis di medan listrik yang menembus sebuah bidang memiliki sudut, maka rumus fluks listrinya yakni sebagai berikut.

Rumus Hukum Gauss

Penggunaan Hukum Gauss

Apabila Grameds hendak menerapakann hukum gauss untuk menentukan seberapa kuat medan listrik disekitar sebuah distribusi muatan, maka perlu memperhatikan beberapa hal berikut ini.

Simetri apa yang dipunya oleh sistem ini, dari simetri akan didapatkan gambaran kualitatif perihal medan tersebut.
Pilih sebuah permukaan (khayal) yang akan disebut dengan permukaan Gauss sesuai dengan bentuk simetri, melewati titik yang akan dicari seberapa kuat medannya tersebut.
Pemilihan permukaan Gauss dengan tepat dapat menghasilkan E yang sama besar serta berbentuk tegak lurus pada sebagian maupun pada seluruh permukaan tertutup tersebut dan nol terhadap permukaan yang lain.