KATA PENGANTAR
Puji
serta syukur penyusun panjatkan kehadirat allah, SWT . karena berkat limpahan
rahmat dan nikmatnya penyusun dapat menyelesaikan tugas makalah tentang “ Medan
listrik Dan Arus Listrik ” ini.
Dalam makalah ini banyak membahas tentang medan listrik dan juga arus
listrik ini, diharapkan penyusun makalah ini dapat menambah informasi terhadap
pembaca terutama para pelajar yang kesulitan memahami materi pada kali ini.
Alhamdulillah pada tugas kali ini penyusun mendapat banyak revisi dan juga
banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penyusun mengucapkan banyak
terimakasih kepada pihak pihak yang bersangkutan karena telah membantu penyusun
dalam mengerjakan dan menyelesaikan tugas dengan tepat waktu.
Akhir kata penyusun ucapkan banyak terimakasih, dan penyusun mnyadari
bahwa masih banyak yang kurang dalam makalah ini. Oleh karena itu kritik saran
dan masukkan diharapkan yang bersifat membangun agar bisa menyempurnakan
makalah ini.
Depok, 27 september 2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
belakang
Sebuah
muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik
adalah
daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik.
Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan
listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau
gaya tolak. Listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.
Dengan listrik arus searah jika kita memegang
hanya kabel positif (tapi tidak memegang kabel negatif), listrik tidak akan
mengalir ke tubuh kita (kita tidak terkenasetrum). Hal ini berarti kuat medan
listrik dari beberapa muatan titik adalah jumlah vektor kuat medan listrik dari
masing – masing muatan titik. Pada pokok bahasan muatan
listrik dipelajari
bahwa benda bermuatan listrik sejenis tolak menolak sedangkan benda bermuatan
listrik tak sejenis tarik menarik.
Sebaliknya jika benda bermuatan positif
didekatkan dengan benda bermuatan positif maka kedua benda saling tolak menolak
sehingga bergerak saling menjauhi. Sebagaimana dipelajari pada pokok bahasan hukum
Coulomb, benda
bermuatan listrik bisa menggerakan benda bermuatan listrik lainnya karena
terdapat gaya listrik yang bekerja di antara benda-benda bermuatan listrik
tersebut.
Gaya gesek, gaya dorong, gaya normal merupakan
contoh gaya yang mudah dipahami karena gaya-gaya ini bekerja ketika terjadi
sentuhan atau kontak. Sebaliknya gaya listrik merupakan contoh gaya yang sulit
dipahami karena gaya ini dapat bekerja dari jarak tertentu tanpa ada sentuhan.
Untuk memudahkan pemahaman mengenai gaya listrik yang dapat bekerja dari jarak
tertentu maka dimunculkan konsep medan listrik. Konsep medan listrik dikembangkan
oleh ilmuwan Inggris Michael Faraday (1791-1867).
BABII
PEMBAHASAN TEORI
Pengertian Listrik
Kelistrikan adalah sifat
benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga
diartikan sebagai berikut:
Ø
Listrik adalah kondisi
dari partikel sub atomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang
menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.
Ø
Listrik adalah sumber
energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik
mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.
Bersama dengan
magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal sebagai
elektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang
dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan
dengan luas di dalam aplikasiaplikasi industri seperti elektronik dan tenaga
listrik.
Gaya listrik adalah gaya yang dialami oleh obyek bermuatan
yang berada dalam medan listrik. Rumusan gaya listrik kadang sering
dipertukarkan dengan hukum Coulomb, padahal gaya listrik bersifat lebih umum
ketimbang hukum tersebut, yang hanya berlaku untuk dua buah muatan titik.
Jadi suatu titik
dikatakan berada dalam medan listrik apabila suatu benda yang bermuatan listrik
ditempatkan pada titik tersebut akan mengalami gaya listrik.
Sifat-sifat Listrik
Listrik memberi
kenaikan terhadap 4 gaya dasar alami, dan sifatnya yang tetap dalam benda yang
dapat diukur. Dalam kasus ini, frase "jumlah listrik" digunakan juga
dengan frase "muatan listrik" dan juga "jumlah muatan". Ada
2 jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui eksperimen, muatan-sejenis
saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu sama lain. Besarnya
gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh hukum Coulomb. Beberapa efek dari
listrik didiskusikan dalam fenomena listrik dan elektromagnetik.
Satuan unit SI dari
muatan listrik adalah coulomb, yang memiliki singkatan "C". Simbol Q
digunakan dalam persamaan untuk mewakili kuantitas listrik atau muatan.
Contohnya, "Q=0,5 C" berarti "kuantitas muatan
listrik adalah 0,5 coulomb".
Jika listrik mengalir melalui bahan khusus, misalnya dari wolfram
dan tungsten, cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam itu. Bahan-bahan seperti
itu dipakai dalam bola lampu (bulblamp atau bohlam).
Teori Dasar Medan Gaya Listrik
Ø
Garis medannya memiliki
awal dan akhir, berawal dari penghantar bertegangan sebagai sumbernya dan
berakhir pada struktur konduktif.
Ø
Besaran medan listrik
Ø
kuat medan listrik E,
satuan kV/m.
Medan Listrik
Medan
listrik adalah suatu medan yang disebabkan oleh adanya muatan listrik yang representasi
dalam dalam kehidupan sehari-hari berupa medan yang disebabkan oleh suatu benda
yang bertegangan. Hal ini dengan jelas diterangkan dalam persamaan Maxwell I
yang diturunkan dari hokum Gauss untuk medan listrik dan medan magnetik.
V ⋅ ε ⋅ E = ρ
V ⋅D = ρ
V ⋅ B = 0
=
operator del (vektor differensial)
E =
kuat medan listrik
D =
kerapatan flux listrik
ρ
= kerapatan muatan yang menyebabkan
timbulnya D dan Eρ
B =
kerapatan fluks magnetic
Jadi
suatu titik dikatakan berada dalam medan listrik apabila suatu benda yang
bermuatan listrik ditempatkan pada titik tersebut akan mengalami gaya listrik.
Garis-garis
Medan Listrik
1.
Memvisualisasikan
pola pola-pola medan listrik adalah dengan menggambarkan garis-garis dalam arah
medan listrik listrik.
2.
Vector medan listrik di sebuah titik titik, ,
tangensial tangensial terhadap garis garis medan listrik.
3.
Jumlah garis garis-garis per satuan luas
permukaan yang tegak lurus garis garis-garis medan listrik listrik, , sebanding
dengan medan listrik di daerah tersebut.
Gambar
2. Pola radiasi medan listrik
Arah
medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan
menggunakan
garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik
dengan
arah keluar dari muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis
gaya listrik dengan arah masuk ke muatan tersebut. Besar medan listrik dari sebuah
benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Jika sebuah muatan uji q’
diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan, kuat medan
listrik E benda tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul di antara
keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan
Kuat
medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka
penjumlahan
antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah
medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah keluar atau
meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari sebuah muatan
negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan tersebut.
Kuat Medan
Listrik
Kuat
Medan Listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di
suatu titik. Misalnya di titik P, Lihat gambar.
–
Jika titik P di beri
muatan , maka muatannya dinamakan muatan penguji (q), dan selalu bermuatan positif
–
Q = Sumber muatan
–
Arah Kuat Medan Listrik
(E), searah dengan arah gaya (F)
Secara
matematik kuat medan Listrik dirumuskan :
atau
atau
Karena
Besar gaya Columb antara muatan sumber Q dan muatan uji q, maka Rumus Kuat
Medan Listrik adalah sebagai berikut :
dengan
: E = kuat medan listrik (N/C)
Q
= muatan sumber (C)
r
= jarak muatan uji trhadap muatan sumber (m)
k
= konstanta = =9×109 Nm2/C2
ε0
= permitivitas listrik vakum = 8,85 . 10-12 C2/Nm2
Gaya Coulomb di sekitar suatu muatan
listrik akan membentuk medan listrik. Dalam
membahas
medan listrik, digunakan pengertian kuat medan. Untuk medan gaya Coulomb, kuat
medan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan
yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini, dan dinyatakan dengan
Muatan yang menghasilkan medan listrik
disebut muatan sumber. Misalkan muatan sumber berupa muatan titik q. Kuat medan
listrik yang dinyatakan pada suatu vektor posisi terhadap muatan sumber tsb,
adalah medan pada satu satuan muatan uji. Bila kita gunakan Muatan yang
menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber. Misalkan muatan sumber berupa
muatan titik q.
Kuat medan listrik yang dinyatakan pada suatu
vektor posisi terhadap muatan sumber tsb, adalah medan pada satu satuan muatan
uji. Bila kita gunakan Muatan yang menghasilkan medan listrik disebut muatan
sumber. Misalkan muatan sumber berupa muatan titik q. Kuat medan listrik yang
dinyatakan pada suatu vektor posisi terhadap muatan sumber tsb, adalah medan
pada satu satuan muatan uji. Bila kita gunakan pada vector posisi relatif
terhadap muatan sumber, kuat medan harus sama dengan Muatan sumber q berupa
muatan titik seharga q dan terletak pada posisi Titik P berada pada posisi
sehingga posisi relatif P terhadap muatan sumber adalah Vektor satuan arah SP
haruslah sama dengan,Jadi kuat medan listrik pada titik oleh muatan titik q
pada harus sama dengan
Gambar
5. Arah muatan listrik
Kuat medan listrik juga merupakan besaran
vektor karena memiliki arah, maka penjumlahan antara dua medan listrik atau
lebih harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah
muatan positif di suatu titik adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun,
arah medan listrik dari sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju
ke muatan tersebut.
Hubungan Medan Listrik Dengan Medan Magnet
Arus yang mengalir pada batang konduktor akamn menghasilakn medan magnet sekitarnya
(hukum Biot Savart). Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik (hokum
Faraday). Perubahan medan listrik diduga menghasilkan medan magnet (hipotesa James
Clark Maxwell, 1864) hipotesa tersebut dibuktikan oleh Heinrich Rudolph Hertz
(1857 …1894) dari jerman, dengan menghasilkan gelombang elektromagnetik /
gelombang radio. Gelombang elektromagnet terdiri atas gelombang listrik dan
gelombang magnet, yang saling tegak lurus. Keduanya terletak secara tegak lurus
pada arah rambatan gelombang.
Gambar
3. Gelombang elektromagnetik
E =
Arah Medan Listrik
B =
Arah Medan Magnet
F =
Arah Rambatan Gelombang
Polarisasi
gelombang elektro magnetic bergantung pada medan listriknya. Jika dihadapkan pada
suatu antenna maka medan listrik sejajar dengan antenna , sedangkan medan
magnetnya tegak lurus terhadap antenna.
Gambar
4. Medan listrik dan medan magnet disekitar antenna pemancar
Dengan demikian dapat dikatakan pula
bahwa kuat medan listrik merupakan besar tegangan yang terinduksi pada
penghantar sepanjang 1 meter, kedudukannya sejajar dengan medan listrik dan
tegak lurus terhadap rambatan. Alat untuk mengukur kuat medan listrik adalah field
strength meter.
Dari
pengukuran tersebut didapatlah suatu hasil yang dapat menentukan arah pancar luas
daerah jangkauan dan juga dapat menentukan daya yang harus dikeluarkan pada
suatu antenna pemancar
Dimana:
Ein
= Tegangan masukan yang di induksikan pada suatu penghantar
E =
Kuat medan listrik pada suatu penghantar
F =
frekuensi
Tujuan
Pengukuran Kuat Medan Listrik
Di karenakan medan magnet dihasilkan oleh
medan listrik terutama pada sebuah antenna maka pengukuran dilakukan guna untuk
mendapatkan hasil dari jangkauan suatu antenna berdasarkan parameter yang
didalamnya tergantung pada medan listrik dan medan magnet.
Lalu dikarenakan medan magnet dan medan
listrik mempunyai arah maka untuk pemancaran suatu antenna baik itu untuk direksional
dan omni direksional maka pengukuran juga dilakukan untuk menilai kawasan mana
saja yang mendapat sinyal informasi.
KESIMPULAN
Gelombang elektromagnet terdiri atas
gelombang listrik dan gelombang magnet, yang saling tegak lurus. Keduanya
terletak secara tegak lurus pada arah rambatan gelombang. Dengan demikian dapat
dikatakan pula bahwa kuat medan listrik merupakan besar tegangan yang terinduksi
pada penghantar sepanjang 1 meter, kedudukannya sejajar dengan medan listrik dan
tegak lurus terhadap rambatan. Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor
karena memiliki arah, maka penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih
harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan
positif di suatu titik adalah keluar atau meninggalkan muatan
tersebut.
Listrik adalah gerakan perpindahan
elektron dari satu atom ke atom yang lain sehingga menimbulkan gaya listrik.
Listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari merupakan listrik dinamis.
Arus merupakan gerakan atau aliran
listrik (elektron) dari satu kutub ke kutub yang lain melalui kawat penghantar.
Tegangan adalah tekanan akibat arus dari titik potensial tinggi ke potensial
rendah. Daya adalah kemampuan menghantarkan arus listrik sehingga terjadi
perbedaan potensial dari tinggi ke rendah.
Hubungan antara arus (I),
tegangan (V) dan daya (P) dengan energi listrik (W) dinyatakan dalam rumusan :
P = W / t
P = V * I
W = P * t
W = V * I * t
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar