Dokumen tersebut membahas tentang medan listrik dan medan magnet, termasuk pengertian listrik, sifat-sifat listrik, tanda muatan listrik, medan gaya listrik, distribusi muatan listrik, garis-garis medan listrik, kuat medan gaya listrik, energi medan listrik, dan fluks listrik."
2. MEDAN LISTRIK DAN MEDAN MAGNET
Disusun Oleh:
1. Rohmat Rianto (5160711009)
2. Vxtor Robi Prakoso (5160711008)
3. Tomi Prabowo (5160711022)
4. Praditya Dwi Ramadhan(5160711037)
3. PENGERTIAN LISTRIK
Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya
muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut:
• Listrik adalah kondisi dari partikel sub atomik tertentu, seperti
elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan
penolakan gaya di antaranya.
• Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel.
Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran
positif ke saluran negatif.
4. 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 aplikasi - aplikasi industri
seperti elektronik dan tenaga listrik.
5. 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.
6. 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).
Setiap kali listrik mengalir melalui bahan yang mempunyai
hambatan, maka akan dilepaskan panas. Semakin besar arus
listrik, maka panas yang timbul akan berlipat. Sifat ini dipakai
pada elemen setrika dan kompor listrik.
8. Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol (tidak terdapat
muatan atau jumlah satuan muatan positif dan negatif sama)
dan negatif. Nilai muatan ini akan memengaruhi perhitungan
medan listrik dalam hal tandanya, yaitu positif atau negative
(nol). Apabila pada setiap titik di sekitar sebuah (beberapa)
muatan dihitung medan listriknya dan digambarkan vektor-
vektornya, akan terlihat garis-garis yang saling berhubungan,
yang disebut sebagai garis-garis medan listrik. Tanda muatan
menentukan apakah garis-garis medan listrik yang
disebabkannya berasal darinya atau menuju darinya. Telah
ditentukan (berdasarkan gaya yang dialami oleh muatan uji
positif), bahwa:
9. ~ Muatan positif (+) akan menyebabkan garis-garis
medan listrik berarah dari padanya menuju keluar,
~ Muatan negatif (-) akan menyebabkan garis-garis
medan listrik berarah menuju masuk padanya.
~ Muatan nol ( ) tidak menyebabkan adanya garis-
garis medan listrik.
10. MEDAN GAYA LISTRIK
Garis medannya memiliki awal dan akhir, berawal
dari penghantar bertegangan sebagai sumbernya
dan berakhir pada struktur konduktif.
Besaran medan listrik
kuat medan listrik E, satuan kV/m.
11. MEDAN
Medan adalah suatu besaran yang
mempunyai harga pada tiap titik dalam
ruang. Atau secara matematis, medan
merupakan sesuatu yang berfungsi continue
dari posisi dalam ruang.
12. MEDAN LISTRIK
Medan Listrik merupakan daerah atau ruang
di sekitar benda yang bermuatan listrik
dimana, jika sebuah benda bermuatan
lainnya diletakkan pada daerah itu masih
mengalami gaya elektrostatis (disebut juga
gaya coulomb).
13. GAYA 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 daripada 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.
14. Gambar diatas titik B berada didalam daerah medan listrik yang disebabkan oleh
benda bermuatan A.
15. Gaya listrik, sebagaimana umumnya gaya, dilambangkan
dengan huruf F atau biasa diberi indeks kecil di bawah E
(electric) atau L (listrik).
F = qE
Keterangan :
q = muatan listrik (coulomb)
E = medan listrik (N/C)
16. Medan Listrik sering juga di pakai istilah
kuat medan listrik atau intensitas medan
listrik. Kuat medan listrik di suatu titik
adalah gaya yang diderita oleh suatu
muatan percobaan yang diletakkan
itu dibagi oleh besar muatan percobaan.
17. Adanya medan gaya listrik digambarkan oleh Garis
Medan Listrik (Lines of Force) yang mempunyai sifat:
1. Garis Medan listrik keluar dari muatan positif
menuju ke muatan negatif
2. Garis medan listrik antara dua muatan tidak pernah
berpotongan
3. Jika medan listrik di daerah itu kuat, maka garis
medan listriknya rapat dan sebaliknya.
18. Ada dua jenis muatan listrik yang diberi nama positif
dan negatif. Muatan listrik selalu merupakan
kelipatan bulat dari satuan muatan dasar e. Muatan
dari elektron adalah - e dan proton + e. Benda
menjadi bermuatan akibat adanya perpindahan
muatan dari satu benda ke benda lainnya, biasanya
dalam bentuk elektron. Muatan bersifat kekal.
Muatan tidak diciptakan maupun dimusnahkan pada
proses pemberian muatan, tetapi hanya berpindah
tempat.
19. Gaya yang dilakukan oleh satu muatan kepada
muatan lainnya bekerja sepanjang garis yang
menghubungkan muatan-muatan. besarnya gaya
berbanding lurus dengan hasil kali muatanmuatan
dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.
Gaya akan tolak menolak jika muatanmuatan
mempunyai tanda yang sama dan akan tarik menarik
jika mempunyai tanda yang tidak sama.
21. Keterangan :
F = gaya tarik (N)
r = jarak muatan q1 dan q2 (m)
k = tetapan Coulumb = 8,99x109 (N.m2 /C2)
q1 dan q2 = muatan listrik (Coulumb)
22. 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.
23. 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.
24. 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 medanlistrik E benda
tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul di
antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi,
dituliskan:
F = E q’
25. 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.
26. DISTRIBUSI MUATAN LISTRIK
Medan listrik tidak perlu hanya ditimbulkan oleh satu muatan
listrik, melainkan dapat pula ditimbulkan oleh lebih dari satu
muatan listrik, bahkan oleh distribusi muatan listrik baik yang
diskrit maupun kontinu. Contoh-contoh distribusi muatan listrik
misalnya:
1. kumpulan titik-titik muatan
2. kawat panjang lurus berhingga dan tak-berhingga
3. lingkaran kawat
4. pelat lebar berhingga atau tak-berhingga
5. v cakram tipis dan cincin
27. GARIS-GARIS MEDAN LISTRIK
Memvisualisasikan pola-pola medan listrik adalah dengan
menggambarkan garis-garis dalam arah medan listrik.
Vector medan listrik di sebuah titik titik, tangensial terhadap
garis-garis medan listrik.
Jumlah garis-garis per satuan luas permukaan yang tegak
lurus garis-garis medan listrik, , sebanding dengan medan
listrik di daerah tersebut.
28. Gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrik akan membentuk medan listrik.
Dalam membahas medan listrik, digunakan pengertian kuat medan. Untuk
medan gaya Coulomb, kuatmedan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang
bekerja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam
medan gaya ini, dan dinyatakan dengan E (r).
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 uji sebesar q’→0 pada vektor posisi r
relatif terhadap muatan sumber, kuat medan
dimana adalah vektor satuan arah radial keluar.
29. KUAT MEDAN GAYA LISTRIK
Medan gaya listrik yaitu Gaya elektrostatik yang dialami oleh satu satuan muatan
positif yang diletakkan di titik itu setiap satuan muatannya. Didefinisikan sebagai hasil
bagi gaya listrik yang bekerja pada suatu muatan uji dengan besar muatan uji
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.
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.
30. Di Suatu Titik Akibat Suatu Muatan Sumber
Misalkan ada Sebuah Titik P yang berjarak r dari suatu muatan sumber q, maka
arah kuat medan listrik di titik P searah dengan gaya elektrostatis yang dialami oleh
sebuah muatan uji q’ yang bermuatan positif yang diletakkan di titik tersebut, dan
digambarkan sebagai berikut:
31. Akibat Beberapa Muatan
Medan listrik adalah gaya listrik persatuan muatan. Karena gaya listrik mengikuti
prinsip superposisi secara vektor, demikian juga yang terjadi pada medan listrik. Hal
ini berarti kuat medan listrik dari beberapa muatan titik adalah jumlah vektor kuat
medan listrik dari masing – masing muatan titik. Misalkan dua buah muatan listrik
+q1 dan –q2 terletak seperti terlihat dalam gambar:
Kuat medan listrik di P akibat muatan +q1 adalah E1 yang arahnya menjauhi q1
dan kuat medan listrik di P akibat ,muatan – q2 adalah E2 yang menuju q2.
Dengan metode penjumlahan vektor, maka kuat medan listrik total di titik P ( Ep )
adalah :
32. ENERGI MEDAN LISTRIK
Medan listrik menyimpan energi. Rapat energi suatu medan listrik diberikan oleh
Dengan :
ϵ adalah permittivitas medium di mana medan listrik terdapat, dalam ruang vakum ϵ =
ϵ0.
E adalah vektor medan listrik.
Total energi yang tersimpan pada medan listrik dalam suatu volum V adalah:
Dengan: dT adalah elemen diferensial volum.
33. FLUKS LISTRIK
Apabila terdapat garis-garis gaya dari suatu medan listrik homogen yang
menembus tegak lurus suatu bidang seluas A, maka hasil kali antara kuat medan
listrik E dan luas bidang A yang tegak lurus dengan medan listrik itu disebut
dengan fluks listrik (Φ).
Di mana Φ = fluks medan listrik
(N/C m2 = weber = Wb)
E = kuat medan listrik (N/C)
A = luas bidang yang ditembus listrik (m2)
θ = sudut antara vektor E dan garis normal bidang
34. Hubungan Medan Listrik dan Medan Magnet
dengan Kesehatan
Para ahli telah sepakat bahwa medan listrik dan medan magnet yang berasal dari
jaringan listrik digolongkan sebagai frekuensi ekstrim rendah dengan konsekuensi
kemampuan memindahkan energi sangat kecil, sehingga tidak mampu
mempengaruhi ikatan kimia pembentuk sel-sel tubuh manusia. Disamping itu sel
tubuh manusia mempunyai kuat medan listrik sekitar 10 juta Volt/m yang jauh
lebih kuat dari medan listrik luar. Medan listrik dan medan magnet dengan
frekuensi ekstrim rendah ini juga tidak mungkin menimbulkan efek panas seperti
yang dapat terjadi pada efek medan elektromagnet gelombang mikro, frekuensi
radio, dan frekuensi yang lebih tinggi seperti pada telepon seluler. Adanya
sementara orang yang tinggal dekat dengan jaringan transmisi listrik melaporkan
keluhan-keluhan seperti sakit kepala, pusing, berdebar dan
susah tidur serta kelemahan seksual adalah bersifat subyektif, karena persepsi
mereka yang kurang tepat.
35. Gejala Efek Medan Gaya Listrik:
1. Sistem saraf. Mengantuk, insomnia, susah berkonsentrasi, mudah lupa, cepat arah,
depresi,tegang leher, sempoyongan, nyeri kepala, kesemutan.
2. Sistem sirkulasi (jantung dan pembuluh darah). Nyeri dada, jantung berdebar-
debar, gangguan irama jantung, tekanan darah tinggi.
3. Sistem pencernaan. Sariawan, sakit maag (gastritis), sembelit, mencret, perut
kembung.
4. Sistem penglihatan. Mata mudah lelah, penglihatan kabur.
5. Sistem pendengaran. Telinga berdenging. Sistem anggota gerak tubuh. Mudah
lelah, nyeri otot, kaku pada persendian.
6. Sistem anggota gerak tubuh. Mudah lelah, nyeri otot, kaku pada persendian.
7. Sistem ekskresi (ginjal dan salurannya). Sering kencing, susah kencing.
